Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ 3

Раздел 1 4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ 4

1.1. Предмет материаловедения 4

1.2. Мировое производство материалов 5

1.2.1. Черные и цветные металлы 7

1.2.2. Преимущества и недостатки стали 8

1.2.3. Принципы маркировки и сортамент материалов 8

1.3. Строение металлов 11

1.3.1. Основные типы кристаллических решеток 11

1.4. Строение металлического слитка 14

1.5. Деформация и разрушение металлов 15

1.6. Возврат и рекристаллизация 17

1.6.1. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением 18

1.7. Механические свойства материалов 19

1.7.1. Испытание на растяжение 19

1.7.2. Определение твердости 23

1.7.3. Определение ударной вязкости при изгибе 26

1.8. Полиморфные превращения 28

1.9. Строение сплавов 28

1.10. Диаграмма состояния железо – цементит 30

1.11. Железо и сплавы на его основе 32

1.12. Легирующие элементы в стали 34

1.12.1. Структурные классы легированных сталей 35

1.12.2. Цели легирования 35

Раздел 2 36

УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 36

2.1. Термическая обработка 36

2.1.1. Отжиг 36

2.1.2. Закалка и отпуск 39

2.1.3. Старение сплавов 40

2.2. Термомеханическая обработка 41

2.3. Деформационное упрочнение 42

2.4. Химико-термическая обработка 43

Раздел 3 46

ПРОМЫШЛЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 46

3.1. Классификация сталей 46

3.2. Конструкционные стали и сплавы 47

3.2.1. Углеродистые стали 47

3.2.2. Легированные стали 49

3.2.3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами 51

3.3. Инструментальные стали и сплавы 52

3.4. Чугуны 54

3.5. Магний и сплавы на его основе 56

3.6. Алюминий и сплавы на его основе 57

3.7. Титан и сплавы на его основе 59

3.8. Медь и сплавы на ее основе 60

3.9. Тугоплавкие металлы и сплавы 62

3.10. Антифрикционные материалы 63

3.11. Полимеры и пластмассы 64

3.12. Композиционные материалы 67

Раздел 4 70

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 70

4.1. Способы получения металлов и сплавов 70

4.2. Вторичная плавка металлов и сплавов 73

4.3. Технологии литейного производства 73

4.3.1. Литейные формы 75

4.3.2. Литье в объемные песчаные и оболочковые формы 77

4.3.3. Литье в кокиль, литье под давлением, литье вакуумным всасыванием и выжиманием 80

4.3.4. Литье по выплавляемым моделям 83

4.3.5. Центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье 84

4.3.6. Электрошлаковое литье 85

4.4. Технологии обработки металлов давлением 86

4.4.1. Прокатка 87

4.4.2. Волочение и прессование 89

4.4.3. Ковка 91

4.4.4. Горячая штамповка 94

4.4.5. Холодная штамповка 96

4.5. Технологии сварки и пайки 99

4.5.1. Термические виды сварки 100

4.5.2. Механические виды сварки 103

4.5.3. Термомеханические виды сварки 103

4.5.4. Резка металлов 104

4.5.5. Пайка металлов 106

4.6. Технологии обработки резанием 107

4.6.1. Обработка на токарных станках 110

4.6.2. Обработка на сверлильных и расточных станках 112

4.6.3. Обработка на фрезерных станках 114

4.6.4. Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках 115

4.6.5. Обработка на шлифовальных, заточных и отделочных станках 116

4.6.6. Обработка на многооперационных станках 119

4.7. Физико-химические методы размерной обработки 122

4.7.1. Электрофизические методы 122

4.7.2. Электрохимические методы 123

4.8. Технологии обработки пластмасс 123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127

Приложение А 128

Приложение Б 129

1 Германия и др. страны Западной и Центральной Европы.

2 Североамериканская зона свободной торговли, в которую с 1994 г. входят Канада, США и Мексика.

3 Подробнее см. п. 3.1–3.3.

4 От англ. «bloom».

5 От англ. «slab» – плита.

6 От греч. «τέχνη – искусство, мастерство и λόγος – учение» – совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, применяемых в процессе производства, для получения готовой продукции.

7 От греч. «πΰρ» – огонь.

8 От греч. «ύδωρ» – вода.

9 От англ. «puddie» – перемешивать.

10 Эти способы предложены англ. металлургами Г. Бессемером в 1855 г., С. Дж. Томасом в 1878 г. и франц. металлургом П. Мартеном в 1864 г.

11 Вагранка – печь шахтного типа для плавки чугуна в литейных цехах с производительностью 1–60 т/ч.

12 Мартеновская печь – пламенная регенеративная печь для производства стали из чугуна и стального лома номинальной емкостью до 900 т.

13 Дуговая печь – промышленная печь, в которой для плавки металла используется тепло электрической дуги. Для выплавки стали используют дуговые печи номинальной емкостью до 350 т.

14 Прокатный стан – система машин (агрегат) для обработки давлением металлов между вращающимися валками, а также для выполнения вспомогательных операций (транспортирование исходной продукции со склада к нагревательным печам и к валкам стана, передвижение прокатываемого металла в процессе прокатки, кантовка полос металла, правка, резка их на части, маркировка или клеймение, сматывание в бунты или рулоны, упаковка, передача на склад готовой продукции и т. п.). По назначению прокатные станы делят на 5 основных видов, подразделяющихся в свою очередь на несколько типов: 1) обжимные и заготовочные (блюминги, слябинги, заготовочные сортовые, трубозаготовочные); 2) сортовые (рельсобалочные, крупно-, средне- и мелкосортные, проволочные); 3) листовые – горячей прокатки (толстолистовые, широкополосовые, тонколистовые) и холодной прокатки (листовые, лентопрокатные, фольгопрокатные, плющильные); 4) трубопрокатные; 5) специальные для особых видов проката (колёсопрокатные, кольце- и бандажепрокатные, шаропрокатные, для профилей переменного сечения, для зубчатых колёс и др.).

15 Приоритет открытия электрической дуговой сварки принадлежит русским ученым-изобретателям Н.Н. Бенардосу и Н.Г. Славянову. В советское время огромный вклад в развитие сварочных технологий внесли Е.О. Патон и Б.Е. Патон.

132