Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева - КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

«Московский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана»

Э.Р. ГАЛИМОВ, Л.В. ТАРАСЕНКО, М.В. УНЧИКОВА,

А.Л. АБДУЛЛИН

Материаловедение

для автомобилистов

Учебное пособие

Казань 2012

Материаловедение

для автомобилистов

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальностям 150200 (190601.65) – Автомобили и автомобильное хозяйство и 230100.02 (190603.65) – Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт) направления подготовки дипломированных специалистов 653300 (190600.65) - Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования и по направлению подготовки бакалавров 190600.62 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (профили подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автомобильный сервис»).

УДК 615.492.03.07

Галимов Э.Р., Тарасенко Л.В., Унчикова М.В., Абдуллин А.Л. Материаловедение для автомобилистов: Учебное пособие. – Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2012. – 457с.

Приводятся сведения о строении, составе, структуре, технологических, эксплуатационных и специальных свойствах широкого круга металлических и неметаллических материалов, используемых в автомобилестроении. Рассматриваются способы целенаправленного регулирования структуры и свойств материалов, а также методы переработки (обработки) с учетом их функционального назначения.

Учебное пособие рекомендовано для подготовки бакалавров очной, вечерней и заочной форм обучения по направлению 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» по профилю «Автомобильный сервис».

Табл.53. Ил.102. Библиогр. 55 назв.

Рецензенты:

доктор технических наук Абдуллин И.А. (Казанский национальный исследовательский технологический университет)

доктор технических наук Чемборисов Н.А. (Южно-Уральский национальный исследовательский университет)

ISBN Изд-во КНИТУ-КАИ, 2012

© Э.Р.Галимов, Л.В.Тарасенко,

М.В.Унчикова, А.Л.Абдуллин

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………… ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. ЧАСТЬ 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МАТЕРИАЛОВ………………………………… Глава 1. Основные различия в свойствах групп материалов…….… 1.1. Типы химической и физической связи в материалах………………. 1.2. Материалы с различным типом химической связи и их свойства….. 1.2.1. Металлы и сплавы (металлический тип связи)……………..….. 1.2.2. Полимеры (молекулярный и молекулярно-ковалентный типы связи)…………………………………………………………………………. 1.2.3. Керамика (ковалентный и ионный типы связи)………………... 1.2.4. Карбиды и интерметаллиды (ковалентно-металлический тип связи)……………………………………………………………………..….... 1.2.5. Композиционные материалы (смешанный тип связи)……...…. Вопросы для самопроверки……………………………………………..... ЧАСТЬ 2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ………………….……. Глава 2. Строение и свойства металлов и сплавов................................. 2.1. Кристаллическое строение металлов и сплавов……………………… 2.2. Несовершенства кристаллической структуры (границы зерен, поверхности, дислокации, вакансии)…………………………………………. 2.3. Основные свойства и характеристики металлов и сплавов………… 2.4. Пластическая деформация……………………………………………. 2.5. Термическая обработка……………………………………………….. 2.6. Термомеханическая обработка……………………………………….. 2.7.Поверхностная обработка сталей и сплавов.………...……................... 2.8. Обеспечение служебных характеристик и повышение технико-экономической эффективности применения металлических материалов………………………………………………………………………..…… 2.8.1. Статическая прочность…………………………………………... 2.8.2. Циклическая прочность………………………………………….. 2.8.3. Контактная выносливость……………………………………….. 2.8.4. Надежность эксплуатации материалов и деталей……………… 2.8.5. Износостойкость…………………………………………………. 2.8.6. Жаропрочность…………………………………………………… 2.8.7. Термостойкость…………………………………………………... 2.8.8. Поверхностная стойкость ……………………………………….. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 3. Сплавы на основе железа ………………………………….…... 3.1. Машиностроительные конструкционные стали ……………………... 3.1.1. Классификация конструкционных сталей ……………………... 3.1.2. Углеродистые стали……………………..……………………….. 3.1.3. Легированные стали ……..………………………………………. 3.1.4. Стали для подшипников качения ………………………………. 3.1.5. Стали рессорно-пружинные …………………………………….. 3.2. Стали специального назначения……………………………………… 3.2.1. Коррозионно-стойкие стали………………………………….…. 3.2.2. Жаростойкие стали……………………………………….……… 3.2.3. Жаропрочные стали……………………………………………… 3.3. Чугуны ………………………………………………………………….. 3.3.1. Серые чугуны…………………………………………………….. 3.3.2. Высокопрочные чугуны…………………………………………. 3.3.3. Чугуны с вермикулярным графитом……………………………. 3.3.4. Ковкие чугуны……………………………………………………. 3.3.5. Специальные чугуны…………………………………………….. 3.4. Порошковые конструкционные и легированные стали…………...…. 3.4.1. Классификация порошковых сталей…………………..………... 3.4.2. Применение порошковых сталей……………………………….. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 4. Цветные металлы и сплавы…………………………………… 4.1. Алюминиевые сплавы………………………………………………….. 4.1.1. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов………… 4.1.2. Деформируемые сплавы…………………………………………. 4.1.3. Литейные алюминиевые сплавы………………………………... 4.2. Медь и медные сплавы ……………………………………………….... 4.2.1. Латуни ……………………………………………………………. 4.2.2. Бронзы………………………………………………………………… 4.3. Титановые сплавы……………………………………………………… 4.3.1. Легирующие элементы титановых сплавов…………………………. 4.3.2. Фазовые превращения в титановых сплавах…………………… 4.3.3. Термическая обработка титановых сплавов……………………. 4.3.4. Классификация промышленных титановых сплавов …………. 4.3.5. Деформируемые сплавы…………………………………………. 4.3.6. Литейные сплавы………………………………………………… 4.4. Магниевые сплавы………………………………………………….….. 4.5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах…………………………………………………. Вопросы для самопроверки………………………………………………. ЧАСТЬ 3. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ……………….….. Глава 5. Общая характеристика………………………………………… 5.1. Классификация, строение и способы получения полимеров………... 5.2. Фазовые состояния и надмолекулярная структура полимеров…...…. 5.3. Физические состояния полимеров…………………………………….. 5.4. Способы управления структурой и свойствами полимерных материалов................................................................................................................ Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 6. Основные свойства неметаллических материалов………… 6.1. Механические свойства………………………………………………... 6.2. Теплофизические свойства……………………………………………. 6.3. Диэлектрические свойства……………………………………………. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 7. Пластические массы…………………………………………… 7.1. Основные виды модифицирующих добавок…………………………. 7.2. Термопластичные полимеры и материалы на их основе……………. 7.3. Термореактивные полимеры и материалы на их основе…………….. 7.4. Термоэластопласты…………………………………………………….. 7.5. Методы получения изделий из пластических масс………………….. 7.5.1. Прессование……………………………………………………… 7.5.2. Литье под давлением…………………………………………….. 7.5.3. Экструзия…………………………………………………………. 7.5.4. Термоформование………………………………………………... 7.5.5. Механическая обработка пластмасс…………………………….. 7.6. Газонаполненные пластики………………………………..................... Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 8. Волокнистые полимерные композиционные материалы…. 8.1. Стеклопластики………………………………………………………… 8.2. Углепластики……………………………………………………………. 8.3. Органопластики………………………………………………………… 8.4. Базальтопластики………………………………………………………. 8.5. Термопластичные композиционные материалы……………………... 8.6. Методы формования изделий из армированных пластиков………… 8.6.1. Контактное формование и напыление………………………….. 8.6.2. Формование под давлением……………………………………... 8.6.3. Формование прессованием и пропиткой ………………………. 8.6.4. Формование намоткой…………………………………………… 8.6.5. Пултрузия………………………………………………………… Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 9. Природные полимеры и их производные……………………. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 10. Резиновые материалы................................................................. 10.1.Классификация каучуков……………………………………………… 10.2. Компоненты резиновых смесей………………………………………. 10.3. Способы получения резинотехнических изделий………………….. 10.4. Прорезиненные ткани………………………………………………… 10.5.Применение резинотехнических изделий………………………….... Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 11. Клеевые материалы…………………………………................ 11.1.Клеи на основе термопластичных полимеров……………………….. 11.2. Клеи на основе эластомеров………………………………………….. 11.3. Клеевые (липкие) ленты………………………………………………. 11.4. Клеи на основе термореактивных смол……………………………… Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 12. Герметики………………………………………………………. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 13. Лакокрасочные материалы………………………………….. 13.1. Требования к лакокрасочным материалам………………………….. 13.2. Классификация и виды лакокрасочных материалов………………... 13.3. Полимерные порошковые композиции и покрытия на их основе..... Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 14. Обивочные, прокладочные, уплотнительные и электроизоляционные материалы............................................................. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 15. Неорганические материалы………………………………….. 15.1. Технические керамики……………………………………………………...…. 15.2. Неорганические стекла………………………………………………. 15.3. Стеклокристаллические материалы………………………………….. 15.4. Слюда и слюдяные материалы……………………………………….. 15.5. Асбест и материалы на его основе…………………………………… Вопросы для самопроверки………………………………………………. Глава 16. Жидкокристаллические материалы……...…………………. 16.1. Классификация, структура и свойства жидких кристаллов………... 16.2. Жидкокристаллические композиты………………………………….. Вопросы для самопроверки………………………………………………. Список литературы………………………………………………………...

9 10 13 13 13 15 16 17 17 18 19 22 24 24 24 39 45 50 59 90 92 108 108 110 112 114 117 122 124 125 130 134 134 134 138 141 152 155 161 161 166 168 174 179 181 183 184 186 187 187 191 192 195 195 196 199 206 210 213 215 220 222 224 226 227 227 230 231 234 238 241 241 242 247 251 255 257 259 259 262 266 276 277 277 279 299 312 315 320 322 328 332 335 339 344 347 350 353 455 357 357 361 361 363 364 365 369 373 374 375 376 376 381 383 384 387 390 392 394 396 397 397 402 403 404 405 405 406 420 424 426 429 430 430 434 441 441 443 444 446 446 449 451 452