Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Учебник
Под ред. д-ра техн. наук, проф. В. С. Кушнера
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию
в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Омск
Издательство ОмГТУ
2009
УДК 620.22+669+621.74(075)
ББК 30.3+34.3+34.61я73
М 34
Рецензенты:
Б. А. Калачевский, д-р техн. наук, проф., СибАДИ;
А. А. Рауба, д-р техн. наук, проф., ОмГУПС
Авторы: В. С. Кушнер, А. С. Верещака, А. Г. Схиртладзе,
В. А. Горелов, Д. А. Негров, О. Ю. Бургонова
М 34 Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник / В. С. Кушнер, А. С. Верещака, А. Г. Схиртладзе, В. А. Горелов, Д. А. Негров, О. Ю. Бургонова; под ред. В. С. Кушнера. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2009. – 520 с.
ISBN 978-5-8149-0748-6
В учебнике рассмотрены строение и свойства металлов, процессы их кристаллизации и пластической деформации. Большое внимание уделено теории и технологии термической и химико-термической обработки стали. Приведены необходимые сведения о конструкционных, инструментальных и специальных сталях и сплавах, а также сплавах на основе титана, меди, алюминия. Дано описание неметаллических материалов: пластмасс, керамики, стекла, композиционных и других.
Приведены основы металлургического производства чугуна и стали, способы формообразования заготовок в литейном производстве, а также заготовок и деталей машин резанием, обработкой давлением, сваркой, электро-физико-химическими и нетрадиционными технологиями.
Учебник предназначен для студентов машиностроительных направлений и специальностей всех форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета.
УДК 620.22+669+621.74(075)
ББК 30.3+34.3+34.61я73
ISBN 978-5-8149-0748-6 © ГОУ ВПО «Омский государственный
технический университет», 2009
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 8
Раздел I. Строение и свойства материалов
1. СТРОЕНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
1.1. Агрегатные состояния 13
1.2. Металлы и их кристаллическое строение 15
1.3. Реальное строение металлов и дефекты кристаллических решеток 19
1.4. Строение сплавов 22
1.5. Основные закономерности процесса кристаллизации, превращения в твердом состоянии, полиморфизм 24
1.6. Превращения в твердом состоянии. Полиморфизм 28
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ, физические и ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
2.1. Свойства материалов 30
2.2. Деформации и напряжения 33
2.3. Испытание материалов на растяжение и ударную вязкость 36
2.4. Определение твердости 40
2.5. Упругая и пластическая деформации, наклеп и рекристаллизация 42
Тесты для контроля текущих знаний по разделу I 46
Раздел II. Структура, свойства и термическая обработка железоуглеродистых сплавов
3. ДИАГРАММА «ЖЕЛЕЗО–УГЛЕРОД (ЦЕМЕНТИТ)»
3.1 . Общий обзор диаграмм состояния 53
3.2. Компоненты, фазы и структурные составляющие железоуглеродистых сплавов 57
3.3. Изменения структуры сталей при охлаждении 61
3.4. Изменения структуры чугунов при охлаждении 63
3.5. Классификация и свойства углеродистых сталей 64
3.6. Классификация и свойства чугунов 68
4. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Влияние нагрева и скорости охлаждения углеродистой стали на ее структуру 75
4.2. Отжиг углеродистых сталей 83
4.3. Закалка углеродистых сталей 86
4.4. Отпуск закаленных углеродистых сплавов 92
4.5. Химико-термическая обработка сталей 94
Тесты для проверки знаний по разделу II 98