- •Введение
- •Раздел1 Физико-химические основы материаловедения.
- •Тема1.1.Строение и кристаллизация металлов.
- •Анизотропия
- •Кристаллическое строение реальных кристаллов.
- •Аллотропия
- •Кристаллизация металлов
- •Модифицирование.
- •Методы металографического и физико-химического анализа металлов. Макроанализ.
- •Микроанализ.
- •Рентгеновский анализ.
- •Дефектоскопия.
- •Тема1.2Пластическая деформация и рекристаллизация.
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •Тема1.3Механические свойства материалов.
- •Испытание на растяжение:
- •. Метод Бринелля:
- •Метод Роквелла
- •Метод Виккерса
- •Испытание на ударную вязкость.
- •Тема1.4Основные понятия о сплавах.
- •Диаграммы состояния двойных сплавов
- •Диаграммы состояния сплавов первого рода
- •Диаграмма состояния сплавов второго рода
- •Тема1.5 Основы металлургического производства. .Производство чугуна
- •Производств стали.
- •Конверторный способ:
- •Мартеновский способ:
- •Производство стали в электрических печах
- •Разливка стали и строение слитка
- •Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.
- •Кристаллизация чугунов.
- •Кристаллизация сталей.
- •Тема1.6Углеродистые стали , чугуны. Чугуны
- •Серый чугун( гост 1412—79)
- •.Модифицированный чугун
- •Высокопрочный чугун(7293-85)
- •Ковкий чугун(1215-79)
- •Легированные чугуны
- •Углеростые стали. Классификация углеродистых сталей.
- •Влияние углерода и примесей на свойства стали.
- •Конструкционная сталь обыкновенного качества.(гост380-71)
- •Качественные углеродистые стали (гост 1050—74)
- •Рессорно-пружинная сталь(гост14959-79)
- •Автоматная сталь(гост1414-75)
- •Углеродистые инструментальные стали ( гост 1435—74)
- •Тема1.8 Термическая обработка.Стали и чугуна.
- •Превращения в стали при нагреве
- •Превращение переохлажденного аустенита
- •Превращения в закаленной стали при нагреве
- •Термическое и деформационное старение углеродистой стали
- •Нормализация
- •Закалка.
- •Способы закалки
- •. Отпуск
- •Старение
- •Обработка стали холодом
- •Термомеханическая обработка стали
- •Тема1.9 Химико – термическая обработка.
- •Цементация
- •3)Жидкостная цементация.
- •Азотирование
- •Сульфоцианирование
- •Диффузионная металлизация.
- •Алитирование
- •Хромирование
- •Силицирование
- •Борирование
- •Раздел 2Конструкционные и инструментальные материалы.
- •Тема2.1Общие свойства легированных сталей..
- •Классификация легированных сталей по структуре
- •1.Влияние легирующих элементов на аллотропические превращения в железе.
- •Влияние легирующих элементов на карбидную фазу.
- •Влияние легирующих элементов:
- •Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).
- •Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)
- •Конструкционные улучшаемые стали(гост 4543—71).
- •Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •Рессорно-пружинные стали (гост 14959—79);.
- •Шарикоподшипниковые стали(гост 801—78).
- •Износостойкая (аустенитная) сталь
- •Тема2.3Стали и сплавы с особыми свойствами. Коррозионностойкие.Нержавеющие стали. (гост 5632—72)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали. Жаропрочность.
- •Окалиностойкость (жаростойкость)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали
- •Клапанные стали(гост 5632—72)
- •Котлотурбинные стали
- •Жаропрочные стали и сплавы для газовых турбин
- •Никелевые жаропрочные сплавы
- •Дисперсно упрочненные никелевые жаропрочные сплавы
- •Сплавы с высоким электрическим сопротивлением(гост 12766—67)
- •Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
- •Магнитные стали и сплавы
- •Магнитно-твердые стали и сплавы
- •Тема2.4 Инструментальлые стали
- •Стали неглубокой прокаливаемости
- •Стали глубокой прокаливаемости
- •Быстрорежущие стали(гост 19265—73)
- •Штамповые стали
- •Теплостойкие штамповые стали
- •Стали для измерительных инструментов
- •Тема2.5Твердые сплавы (гост 3882—74) и свехтвердые режущие материалы.
- •Тема2.6 Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы.
- •Латуни(Гост 17711—80)
- •Алюминий и его сплавы
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •Термическая обработка алюминиевых сплавов Отжиг
- •Закалка
- •Старение
- •Деформируемые не упрочняемые термической обработкой.
- •Литейные алюминиевые сплавы.
- •Магний и его сплавы. (гост804-72)
- •.Титан и его сплавы.
- •Термическая обработка титановых сплавов
- •Подшипниковые сплавы.
- •Тема2.7Коррозия металлов. Классификация и виды коррозии.
- •Защита металлов от коррозии.
- •Раздел3 Неметаллические материалы.
- •Тема3.1 Пластические массы.
- •Слоистые пластмассы
- •Термопластические полимерные материалы
- •Переработка пластмасс
- •Пенопласты
- •Тема3.2Резина, резинотехнические изделия. Исходное сырье. Каучук
- •Основные виды резины и их назначение
- •Тема3.3 Клеи,герметики,и лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов
- •Радел 4 Порошковые и композиционные материалы,их получение.
- •Тема 4.1 Порошковая металлургия.
- •Тема4.2Композиционные материалы с полимерной матрицей.
- •Волокнистые композиционные материалы с полимерной матрицей
- •Углепласты.(карбоволокниты)
- •Углерод- углеродный материал.
- •Боропласты(бооволокниты).
- •Органоволокниты.
- •Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •Тема4.3Композиционные материалы с металлической матрицей
Деформируемые не упрочняемые термической обработкой.
1)Сплав алюминия с магнием АМг,АМг3,АМг5,АМг6(цифра содержание магния остАl)
Если сплавы поставляют в отожженном состоянии, то в конце обозначения марки сплава ставят букву М — мягкие (АМгМ), если степень наклепа небольшая — букву П — полупагартованные (АМгП) и, если наклеп сильный, — букву Н (АМгН). Чем выше степень деформации, тембольше прочность сплавов. Так, прочность и пластичность сплава АМцН— σВ = 220 МПа, δ = 5%, а сплава АМцМ — σв = = 130 МПа,δ = 20 %.
2) Сплав алюминия с марганцем АМц
3)Технический алюминий (АД, АД1, АДО).
Особыми преимуществами этих сплавов является их высокая пластичность, высокая коррозионная стойкость и хорошая свариваемость, а для сплавов с магнием — пониженная плотность. Прочность указанных сплавов невысокая. Холодная деформация (нагартовка) позволяет увеличить ее в 1,5—2 раза.
Из сплавов и изготовляют листы, прутки, проволоку.
Деформируемые упрочняемые термической обработкой
По характерным свойствам эти сплавы делят на сплавы повышенной пластичности); конструкционные сплавы (Al—Cu—Mg); ковочные сплавы (Al—Mg—Si— Си); высокопрочные сплавы системы (А1—Zn—Mg—Си); жаропрочные сплавы систем А1—Си—Ms и А1—Си—Мп
1)Сплавы повышенной пластичности — авиали (АВ,АД31,АД33,-на базе системы AI—Mg—Si) обладают хорошей свариваемостью, высокой пластичностью, коррозионной стойкостью. Основная упрочняющая фаза — Mg2Si. Закалка при Т≈515—525 °С, затем сразу естественное или искусственное старение при 160— 170 °С в течение 12—15 ч.( естественное старение дает меньший эффект упрочнения)
Механические свойства прессованных профилей из сплава АВ в закаленном н искусственно состаренном состоянии : бв = 380 МПа, б0,2= 250 МПа, δ= 14 %, а после естественного старения бв = 260 МПа, б0,2= 200 МПа, δ = 20 %.
Из сплавов АВ, АД31 и других получают листы, трубы, прессованные профили и прочие полуфабрикаты, а также изготовляют лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери и т. д.
2)Конструкционные алюминиевые сплавы системы А1—Си—Mg, называемые дуралюминами, Д1,Д16,Д18,В65.
Структура дуралюминов состоит из твердого раствора α, и упрочняющих фаз θ(СиА12) и S (Al2CuMg).
Д1 упрочняющая фаза -θ(СиА12) ,в Д16-θ(СиА12) и S (Al2CuMg). что обеспечивает более высокую прочность по сравнению со сплавом Д1.
Особенностью закалки дуралюминов является необходимость строгого соблюдения температурного режима: 505 ± 5°С (для Д1) и 500 ± 5 °С (для Д16 и Д18).
После закалки все дуралюмины упрочняются в процессе естественного или искусственного старения.
. При естественном старении на зонной стадии при максимальном упрочнении сплав обладает высокими коррозионной стойкостью, пластичностью и ударной вязкостью. Поэтому дуралючины наиболее часто применяют после естественного старения в течение 4—10 сут.
При искусственном старении дуралюмины упрочняются тем быстрее, чем выше температура старения,искусственному старению (190 °С, 8— 12 ч) подвергают лишь детали, используемые для работы при повышенных температурах (до 200 °С).
Дуралюмин Д16 имеет наиболее высокую прочность по сравнению с другими дуралюминами. Механические свойства прессованных полуфабрикатов из сплава Д16 после закалки и естественного старения следующие: σв -= 480 МПа,σ0,2 = 320 МПа,δ= 14 %.
Д1 изготовляют лопасти воздушных винтов, из Д16 — обшивки, шпангоуты, лонжероны самолетов. для строительных конструкций, кузовов грузовых автомобилей, труб и т. д.
Сплавы Д18 и В65 являются основными заклепочными алюминиевыми сплавами. Заклепки из сплава Д18 ставят в конструкцию после закалки и естественного старения. Сплав В65 имеет высокую технологичность, хорошо расклепывается после искусственного старения по режиму 75 °С, 24 ч, после чего имеет такую же высокую прочность, как сплав Д16.
3)Ковочные сплавы АК относятся к системе А1—Си—Mg—Si. Они обладают хорошей пластичностью и стойки к образованию трещин при горячей пластической деформации.
Сплавы АК6 и АК8 по химическому составу близки к дуралюминам, отличаясь от них более высоким содержанием кремния.
Сплавы АК6 и АК8 применяют после закалки с 505 ±5о С (АК8) и с 520 ± 5 °С (АК6) и искуственпого старения 160-170 °С, 12-15 ч (для обоих сплавов). После термической обработки поковки из сплава АК6 имеют следующие механические свойства: σв = 400 МПа, δ= 12 %, а из сплава АК8 σв = 480 МПа,δ = 9 %.
Из сплава АК6 изготавливают штампованные и кованые детали сложной формы и средней прочности (подмоторные рамы, фитинги, крепеж), из сплава АК8 — высоко-нагруженные штампованные детали (пояса лонжеронов, лопасти винтов, вертолетов, бандажи вагонов). Оба сплава имеют низкую коррозионную стойкость и нуждаются в защите.
4)Высокопрочные алюминиевые сплавы В95, В96 наряду с медью и магнием содержат значительное количество цинка. Повышенная прочность этих сплавов обусловлена присутствием в их структуре интерметаллидных фаз ή(MgZn2), T (Al2Mg3Zn3), S (AI2CuMg).
Сплавы В95 и В96 подвергают закалке с 460—470 °С в холодной или подогретой до 80-100 °С воде,искусственное старение при 120—140 СС, в течение 24—16 ч (соответственно).
Механические свойства В95 - σв = 550—600 МПа;σ0,2 = 530—550 МПа;δ = 8 %, а сплава В96:- σв = 700 МПа; σ0,2 ~ 650 МПа, δ = 7%. Недостатками этих сплавов являются пониженные пластичность, вязкость разрушения и коррозионная стойкость под напряжением. Для повышения этих характеристик сплавы подвергают двухступенчатому смягчающему старению.
Сплавы В95 и В96 применяют в самолетостроении для высоконагруженных конструкций, длительноработающих при температурах до 100 °С (шпангоуты, лонжероны, силовые каркасы).
5)Жаропрочные сплавы АК4-1 (система AI-Си-Mg-Si с добавками Fe и Ni) и Д20 (система А1-Си-Мп с добавками Ti и Zr) имеют более сложный фазовый состав, чем другие алюминиевые сплавы и сохраняют высокие механические свойства при температурах порядка 200-300 °С.
Сплав Д20 закаливают с 535° ± 5 °С в воде и искусственное старение при 170—190оС в течение 12—18 ч, σв = 420 МПА; σ0,2 = 300 МПА; δ =11%
В сплаве АК4-1 железо и никель создают нерастворимую фазу Al9FeNi, не участвующую в процессе термической обработки. Основной упрочняющей фазой в сплаве АК4-1 является фаза S (Al2CuMg).
Сплав АК4-1 подвергают закалке с 530 ± 5 °С и искусственному старению при 190—200 °С в течение 12—24 ч. При температурах эксплуатации от 20 до 200 С сплав АК4-1 не имеет преимуществ перед дуралюмином Д16. Однако при температурах 250-300 °С наряду со сплавом Д20 он является одним из наиболее прочных алюминиевых сплавов (σв = 300-180 МПа; σ0,2 = 190-120 МПа; δ = 18-12 %).
Жаропрочные алюминиевые сплавы используют для деталей, работающих при температурах до 300 % (поршни, головки цилиндров, лопатки и диски компрессоров турбореактивных двигателей, обшивка сверхзвуковых самолетов) .