- •Белгородский государственный университет Экономический факультет Кафедра экономики и управления на предприятии
- •Рабочая программа исциплины «материаловедение»
- •Цели и задачи дисциплины
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •3. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •Содержание разделов дисциплины
- •Использования материалов
- •4.1. Темы семинарских занятий
- •Тема: Неметаллические материалы
- •Экзаменационные вопросы по дисциплине «Материаловедение»:
- •7. Учебно-методическое обеспечение курса
- •7.1. Рекомендуемая литература (основная):
- •8. Форма итогового контроля
- •9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
- •Учебно-практическое пособие Введение
- •Глава 1. Строение и основные свойства металлов
- •1.1.Кристаллическое строение твердых тел
- •1.2. Кристаллизация
- •1.3. Дефекты кристаллической решетки
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты кристаллической решетки
- •1.3.3. Поверхностные дефекты
- •1.4. Методы изучения структуры металлов
- •Контрольные вопросы:
- •1.5. Свойства металлов и сплавов
- •1.5.1. Физические свойства
- •1.5.2. Химические свойства
- •1.5.3. Методы защиты от коррозии
- •1.5.4. Биокоррозия
- •Контрольные вопросы:
- •1.5.5. Механические свойства
- •1.5.6.Теоретическая и техническая прочность
- •1.5.7.Технологические и эксплутационные свойства
- •Эксплуатационные свойства определяют в зависимости от условий работы машины специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 2. Классификация материалов
- •Металлический тип связи характерен для более чем 80 элементов таблицы Менделеева.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 3. Черные металлы и сплавы
- •3.1. Строение и свойства сплавов
- •Сплавы на основе железа. Компоненты и фазы системы железо - углерод
- •3.3. Основные типы диаграмм состояния
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 4. Углеродистые и легированные стали и чугуны
- •4.1.Конструкционные стали
- •4.1.1. Конструкционные углеродистые стали
- •4.1.2. Конструкционные легированные стали
- •4.1.3. Специальные легированные конструкционные стали
- •4.2. Инструментальные стали
- •4.3.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •4.3. Чугуны
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 5. Термическая и химико-термическая обработка сплавов
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 6. Цветные металлы и сплавы
- •6.1.Алюминий и его сплавы
- •Алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные.
- •Контрольные вопросы:
- •6.2. Медь и ее сплавы
- •Медно-никелевые сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель - это куанали, мельхиор, нейзильбер, манганин, копель и т.Д.
- •Контрольные вопросы:
- •6.3. Никель и его сплавы
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 7. Неметаллические материалы
- •7.1.Высокомолекулярные соединения (Полимеры)
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.1. Пластмассы или пластики
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.2. Эластомеры (каучуки и резины)
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.3.Химические волокна
- •Контрольные вопросы:
- •Полимерные покрытия (пленкообразующие): лаки, эмали, краски, компаунды
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.5. Пленкообразующие материалы: клеи и герметики
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 8. Керамические материалы
- •8.1.Строительная керамика
- •8.2. Огнеупорные керамические материалы
- •8.3. Кислотоупорные керамические соединения
- •8.4. Тонкая керамика
- •8.5. Керамика как облицовочный строительный материал
- •8.5.1.Керамические изделия, используемые в декоративной отделке зданий и сооружений
- •8.5.2. Виды керамической плитки
- •8.6. Керамическая черепица
- •8.7. Вяжущие вещества
- •Кислотоcтойкие вяжущие вещества. Эти вещества разделяются на кислотоупорные цементы и замазки.
- •8.8. Стекло
- •8.8.1. Ситаллы
- •Глава 9. Композиционные материалы
- •9.1. Композиционные материалы с металлической матрицей
- •9.2.Композиционные материалы с неметаллической матрицей
- •9.3. Композиционные материалы в строительстве.
- •Глоссарий
- •Глава 1. Строение и основные свойства металлов
- •1.1.Кристаллическое строение твердых тел 12
- •1.2. Кристаллизация 14
- •Глава 2 . Классификация материалов 40
- •Глава 3 . Черные металлы и сплавы 45
- •Глава 4. Углеродистые и легированные стали и чугуны 57
- •7.1.1.Пластмассы или пластики 115
- •7.1.5 Пленкообразующие материалы: клеи и герметики 148
- •8.5. Керамика как облицовочный строительный материал 166
- •Глава 9. Композиционные материалы. 188
8.2. Огнеупорные керамические материалы
Огнеупорными материалами (огнеупорами) называют неметаллические материалы, характеризующиеся повышенной огнеупорностью, то есть способностью противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур выше 10000С. Огнеупоры применяются в промышленном строительстве для кладки металлургических печей, футеровки аппаратуры, работающей при высоких температурах, изготовления термостойких изделий и деталей (тигли, стержни поглотителей нейтронов в атомных реакторах, обтекатели ракет и т.п.).
К материалам, используемых в качестве огнеупоров, предъявляются следующие общие требования:
термическая стойкость, то есть свойство сохранять механические характеристики и структуру при одно- и многократном термических воздействиях;
малый коэффициент термического расширения;
высокая механическая прочность при температуре эксплуатации;
устойчивость к действию расплавленных сред (металлов, шлака).
Наиболее распространенные огнеупоры можно разделить на три группы: кремнекислые (кислые), алюмосиликатные (полукислые и нейтральные) и магнезиальные (нейтральные и основные).
Кремнекислые огнеупоры, важнейшим из которых является динас, представляют собой огнеупорный материал, содержащий не менее 93% SiO2, изготовленный из кварцитов и известкового молока и обожженный при температуре около 1400° С. Известь - связующее вещество, кроме того, при обжиге она ускоряет полиморфные превращения кварца, которые происходят в процессе обжига. Огнеупорность динаса 1670—1730° С; он устойчив к действию кислых шлаков; основные шлаки, зола топлива и окислы металлов разрушают динас, образуя легкоплавкие шлаки.
Динас используется для кладки металлургических печей, электропечей, коксовых печей, для футеровки печей и т. п.
Алюмосиликатные огнеупоры в зависимости от количества в них А12О3 разделяются на динасовые, полукислые, содержащие более 65% SiO2 и менее 30% А12О3; шамотные, содержащие от 30 до 45% А1203; высокоглиноземистые, содержащие более 45% А12О3.
Динасовые огнеупоры состоят не менее, чем на 95% из оксида кремния в модификации тридимита и кристабалита с примесью оксида кальция. Они стойки к кислым шлакам, огнеупорны до 1730°С и применяются для кладки коксовых и стекловаренных печей. Получаются из кварцита и оксида кальция обжигом при 1500°С.
Шамотные огнеупоры получили наибольшее распространение. Они изготовляются из огнеупорных глин или каолинов с отощающей их добавкой шамотом. Шамот - обожженная глина - вводится в количестве от 20 до 90% в зависимости от назначения изделия.
Огнеупорность шамотных изделий 1580-1770° С, они устойчивы к действию кислых шлаков, но могут разрушаться основными шлаками. Шамот используется для кладки металлургических, стекловаренных, кера-мических и других печей и для футеровки печей, генераторов, топок и т. п.
Высокоглиноземистые огнеупоры обладают повышенной механи-ческой прочностью при высоких температурах и огнеупорны до 1950°С. Применяются для кладки сводов металлургических печей, в электрических, стекловаренных и туннельных печах обжига.
Магнезитовые огнеупоры — высокоогнеупорные материалы, содержащие 80—85% и более МgО.
Магнезитовые огнеупоры изготовляются из магнезита МgСО3, который предварительно обжигают при 1550—1600° С с получением МgО. Затем МgО увлажняют до содержания влаги 5—6%, выдерживают во влажной атмосфере в течение нескольких суток и при этом МgО частично гидратируется. Полученный материал смешивается с клеящими добавками (сульфитно-спиртовая барда, мелясса и т. п.) для получения хорошо формующегося теста, из которого прессованием формуют изделия. Обжиг магнезитовых изделий производится при 1560—1600° С.
Магнезитовые изделия относятся к высокоогнеупорным, их огнеупорность выше 2000° С; они противостоят действию основных шлаков и расплавленных металлов, но плохо выдерживают температурные колебания. Они применяются главным образом для металлургических печей.
Корундовые огнеупоры состоят из оксида алюминия в модификации корунда. Они огнеупорны до 2050°С и применяются в устройствах для нагрева и плавления тугоплавких материалов в радиотехнике и квантовой электронике.
Карборундовые огнеупоры состоят из карбида кремния (карборунда) 81С. Они устойчивы к действию кислых шлаков, обладают высокой механической прочностью и термостойкостью. Применяются для футеровки металлургических печей, изготовления литейных форм, чехлов термопар.
Циркониевые и ториевые огнеупоры состоят, соответственно, из оксидов циркония ZrО2 и тория ThO2 и отличаются высокой огнеупорностью (до 2500°С). Применяются для изготовления тиглей в цветной металлургии, футеровки соляных ванн для закалки стальных изделий, изготовления деталей печей и установок разливки стали.
Углеродистые огнеупоры содержат от 30 до 92% углерода и изготав-ливаются:
обжигом смеси графита, глины и шамота (графитовые огнеупорные материалы);
обжигом смеси кокса, каменноугольного пека, антраценовой фракции каменноугольной смолы и битума (коксовые 1 огнеупоры).
Углеродистые огнеупоры применяют для выкладки горнов доменных печей, печей цветной металлургии, электролизеров, аппаратуры в производстве коррозионно-активных веществ.