- •Г. В. Бычков, а. В. Смольянинов
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Металлы
- •1.1. Кристаллизация металлов
- •1.2. Строение кристаллов металла
- •1.3. Исследование структуры металла
- •2. Свойства металлов и сплавов
- •2.1. Механические свойства металлов
- •2.1.2. Прочность при динамическом нагружении
- •2.1.3. Прочность при циклическом нагружении (испытания на усталость)
- •2.1.4. Пластичность металлов
- •2.1.5. Твердость металлов
- •3. Разрушение металлов
- •3.1. Разрушение при однократных нагрузках (хрупкое и вязкое разрушение)
- •3.2. Усталостное разрушение металлов
- •4. Металлические сплавы
- •4.1. Основные положения
- •4.2. Диаграмма железоуглеродистых сплавов
- •4.2.1. Критические точки сталей (точки Чернова)
- •4.3. Классификация и маркировка сталей и чугунов
- •4.3.1. Углеродистые стали (классификация)
- •4.3.2. Чугуны (классификация)
- •5.1. Превращения при нагреве и охлаждении
- •5.2. Операции термической обработки
- •Б – прерывистая закалка в двух охладителях
- •6. Структура сварного соединения
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Механическое упрочнение поверхности
- •7.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •7.3.1. Операции химико-термической обработки
- •Часть 4 Вопросы прочности и надежности металлов Конспект лекций
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
Введение
Объем информации в данном конспекте лекций предназначен для инженерно-технических работников, имеющих практический опыт ремонта деталей и узлов подвижного состава. Авторы не претендуют на полноту изложения вопросов прочности и надежности металлов в зависимости от условий нагружения в эксплуатации. Цель конспекта – в доступной форме изложить основные причины возникновения и развития трещин, вызывающие различные виды разрушения металла.
В первом и втором разделах рассмотрены вопросы кристаллического строения металлов и их свойств. Основное внимание уделено механическим свойствам. Более подробно рассмотрены три вида прочности: при статическом, динамическом и циклическом характере действующих сил.
Поскольку надежность – это комплексное понятие сопротивления металла разрушению, то в третьем разделе рассматривается разрушение металлов при однократных нагрузках – хрупкое и вязкое – и разрушение за многое циклы нагружения – усталостное.
В четвертом разделе представлены основные конструкционные материалы: стали и чугуны, приведены диаграмма их состояний, классификация, маркировка и указано применение.
В разделах пятом и шестом рассматриваются вопросы влияния температуры нагрева и скорости последующего охлаждения на структуру и свойства стали, приведены некоторые режимы термической обработки. Поскольку в ремонтном производстве широко используются сварка и наплавка деталей, представлена структура металла сварного соединения. Подробно рассмотрены участки зоны термического влияния, их структура и свойства.
Седьмой раздел посвящен изучению поверхностного упрочнения деталей механическими методами, поверхностной закалкой и химико-термической обработкой.
Объем информации, представленной в конспекте лекций, рассчитан на 12 – 14 часов лекций. Если число часов лекций для слушателей отдельных групп будет сокращен до 8 – 10 часов, то из конспекта необходимо исключить отдельные вопросы или разделы. Это решает специальная кафедра.
Авторы уверены, что конспект лекций будет полезен специалистам железнодорожного транспорта, повышающим свою квалификацию и студентам, изучающим дисциплину «Материаловедение».
1. Металлы
Металлы – это химические элементы, отличительными признаками которых являются непрозрачность, специфический блеск, электро- и теплопроводность, хорошая ковкость. Все металлы делятся на две группы – черные и цветные.
Черные металлы имеют большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Основным представителем этой группы металлов является железо. Железные металлы: железо, кобальт, никель (ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец.
Цветные металлы обычно имеют характерный цвет, большую пластичность, малую твердость, относительно низкую температуру плавления. Наиболее типичными цветными металлами являются медь и алюминий.
Часто под словом «металл» понимают не только чистый химический элемент, но и сплав, состоящий из химического элемента – металла с другим металлом или неметаллом. Сплавы характеризуются разнообразными свойствами, которых нет у чистых металлов.
Металл – твердое поликристаллическое тело, т. е. он состоит из кристаллов различной формы и величины. После окончания процесса плавки жидкий металл из печи выпускают в ковш. Из ковша металл разливают по изложницам, где он кристаллизуется – переходит в твердое состояние, остывает, образуя слиток (пять, восемь, десять тонн и более).