- •С. В. Сапунов материаловедение и технология конструкционных материалов
- •080200 – Менеджмент, профиль «Производственный менеджмент
- •Санкт-Петербург
- •Предисловие
- •Раздел 1 теоретические основы материаловедения
- •1.1. Предмет материаловедения
- •1.2. Мировое производство материалов
- •1.2.1. Черные и цветные металлы
- •1.2.2. Преимущества и недостатки стали
- •1.2.3. Принципы маркировки и сортамент материалов
- •Обозначения стали 45
- •1.3. Строение металлов
- •1.3.1. Основные типы кристаллических решеток
- •1.3.2. Дефекты в кристаллах
- •1.4. Строение металлического слитка
- •1.5. Деформация и разрушение металлов
- •1.6. Возврат и рекристаллизация
- •1.6.1. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением
- •1.7. Механические свойства материалов
- •1.7.1. Испытание на растяжение
- •1. Характеристики прочности
- •2. Характеристики пластичности
- •1.7.2. Определение твердости
- •1. Определение твердости по Бринеллю
- •2. Определение твердости по Роквеллу
- •3 . Определение твердости по Виккерсу
- •1.7.3. Определение ударной вязкости при изгибе
- •1.8. Полиморфные превращения
- •1.9. Строение сплавов
- •1.10. Диаграмма состояния железо – цементит
- •Механические свойства основных структурных составляющих сталей и чугунов
- •1.11. Железо и сплавы на его основе
- •1.12. Легирующие элементы в стали
- •1.12.1. Структурные классы легированных сталей
- •1.12.2. Цели легирования
- •Раздел 2 управление свойствами металлов и сплавов
- •2.1. Термическая обработка
- •2.1.1. Отжиг
- •2.1.2. Закалка и отпуск
- •2.1.3. Старение сплавов
- •2.2. Термомеханическая обработка
- •Сравнительные данные по механическим свойствам
- •2.3. Деформационное упрочнение
- •2.4. Химико-термическая обработка
- •Раздел 3 промышленные материалы
- •3.1. Классификация сталей
- •3.2. Конструкционные стали и сплавы
- •3.2.1. Углеродистые стали
- •3.2.2. Легированные стали
- •3.2.3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Инструментальные стали и сплавы
- •3.4. Чугуны
- •3.5. Магний и сплавы на его основе
- •3.6. Алюминий и сплавы на его основе
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •3.7. Титан и сплавы на его основе
- •3.8. Медь и сплавы на ее основе
- •3.9. Тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.10. Антифрикционные материалы
- •3.11. Полимеры и пластмассы
- •3.12. Композиционные материалы
- •Раздел 4 технология конструкционных материалов
- •4.1. Способы получения металлов и сплавов
- •4.2. Вторичная плавка металлов и сплавов
- •4.3. Технологии литейного производства
- •4.3.1. Литейные формы
- •4.3.2. Литье в объемные песчаные и оболочковые формы
- •4.3.3. Литье в кокиль, литье под давлением, литье вакуумным всасыванием и выжиманием
- •4.3.4. Литье по выплавляемым моделям
- •4.3.5. Центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье
- •4.3.6. Электрошлаковое литье
- •4.4. Технологии обработки металлов давлением
- •4.4.1. Прокатка
- •4.4.2. Волочение и прессование
- •4.4.3. Ковка
- •4.4.4. Горячая штамповка
- •4.4.5. Холодная штамповка
- •4.5. Технологии сварки и пайки
- •4.5.1. Термические виды сварки
- •4.5.2. Механические виды сварки
- •4.5.3. Термомеханические виды сварки
- •4.5.4. Резка металлов
- •4.5.5. Пайка металлов
- •4.6. Технологии обработки резанием
- •4.6.1. Обработка на токарных станках
- •4.6.2. Обработка на сверлильных и расточных станках
- •4.6.3. Обработка на фрезерных станках
- •4.6.4. Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •4.6.5. Обработка на шлифовальных, заточных и отделочных станках
- •4.6.6. Обработка на многооперационных станках
- •4.7. Физико-химические методы размерной обработки
- •4.7.1. Электрофизические методы
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.8. Технологии обработки пластмасс
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Приложение б Кратные и дольные приставки к физическим единицам
- •Содержание
- •Раздел 1 4
- •Раздел 2 36
- •Раздел 3 46
- •Раздел 4 70
4.5.2. Механические виды сварки
При механической сварке образование сварного соединения происходит за счет пластического деформирования сдавливаемых частей без расплавления металла и перехода его в жидкое состояние. При пластической деформации в зоне соприкосновения происходит трение, что ускоряет процесс установления межатомных связей между соединяемыми частями.
Холодная сварка – сварка давлением при большой пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей. Сварке подвергают только пластичные материалы (медь, алюминий, свинец и др.). По всей площади соединения сварка получается одинаковой прочности.
Сварка взрывом – сварка, при которой для создания давления используется энергия взрыва, за счет которого происходит соударение соединяемых деталей. Таким способом часто соединяют листы из разнородных материалов, в том числе, металлов и пластмасс.
Ультразвуковая сварка – сварка давлением, интенсифицируемая ультразвуковыми колебаниями.
4.5.3. Термомеханические виды сварки
Контактная сварка. Под действием тока высокой плотности металл в месте контакта свариваемых частей быстро разогревается и размягчается, а под действием приложенного давления пластически деформируется. В процессе пластической деформации сминаются неровности на поверхности, выдавливаются из стыка оксидные пленки и свариваемые части сближаются до межатомных расстояний. Метод требует меньших затрат электроэнергии, чем дуговая сварка, прост в реализации и не требует присадочного материала. Им можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы и сплавы, например, сталь с никелем, латунью и др.
По типу сварочного соединения различают три вида контактной сварки: стыковую, точечную и шовную.
Стыковая сварка позволяет сваривать изделия из углеродистых и легированных сталей, чугунов, сплавов Аl и Ti сечением до 5·104 мм2 и более.
Шовная сварка дает плотный, непрерывный, герметичный шов; позволяет сваривать внахлестку листы металла (стали, сплавов Аl, Сu, Ti и др.) толщиной 0,3–3 мм.
Точечная сварка применяется взамен клепки для соединения внахлестку листового металла (стали, сплавов Аl, Сu, Ti и др.) толщиной 0,5–5 мм; широко используется в автомобилестроении.
Сварка трением – это способ сварки давлением, при котором в результате трения сопрягаемых поверхностей детали нагреваются в тонких поверхностных слоях и одновременно очищаются от пленок загрязнений и окислов. Сварка трением обеспечивает высокую производительность (до 600 сварок в час), высокое и стабильное качество соединения, возможность сварки однородных и разнородных материалов, потребляет мало энергии, имеет высокий КПД (до 85%), легко поддается механизации и автоматизации. Это наиболее экологически чистый процесс, т.к. здесь не происходит выделение газов и излучений.
Высокочастотная сварка (индукционная, радиочастотная) – это способ сварки давлением, при котором прижатые друг к другу кромки деталей нагреваются с помощью индуктора токами высокой частоты до температуры плавления. Высокочастотной сваркой изготавливают прямошовные трубы из неочищенной горячекатаной низкоуглеродистой стали; применение радиочастот (более 400 кГц) позволяет сваривать продольные швы труб из алюминия, жаропрочных сплавов и легко окисляющихся металлов.
Газопрессовая сварка. При газопрессовой сварке соединяемые кромки нагревают ацетиленокислородным пламенем с помощью специальных многопламенных горелок и сдавливают. Газопрессовой сваркой соединяют рельсы, трубы и др. профили. Преимуществами этого вида сварки по сравнению со сваркой плавлением являются высокая производительность, простота оборудования, возможность применения в полевых условиях, а недостатком – повышенный расход газов.