Презентация по "Основам материаловедения на тему "Конструкционные материалы".

• 1 слайд

  ГБПОУ ВО «Россошанский химико - механический техникум»
  
  Конструкционные материалы
  
  
  Преподаватель: барвенко Наталья Владимировна
  

• 2 слайд

  Конструкционные материалы — это материалы, применяемые для изготовления устройств (машин, механизмов, приборов, аппаратов, транспортных средств и др.), воспринимающих силовую нагрузку.
  

• 3 слайд

• 4 слайд

  Металлические материалы
  сплавы на основе железа, меди, никеля, титана, алюминия и других металлов
  

• 5 слайд

  Неметаллические материалы
  пластмассы, стекло, резина, керамика, древесина и др.
  

• 6 слайд

  Композиционные материалы
  волокнистые, слоистые, порошковые и др.
  
  

• 7 слайд

  Сплавы железа
  

• 8 слайд

• 9 слайд

• 10 слайд

• 11 слайд

  Металлический сплав может быть получен не только сплавлением химических элементов, но и спеканием,электролизом, диффузией, плазменным напылением
  

• 12 слайд

• 13 слайд

  К промыленным сплавам , которые находят широкое применение относятся чугуны и стали – сплавы железа с углеродом; латунь - сплав меди с цинком; бронза – сплав меди с оловом и др.
  

• 14 слайд

  Стали и чугуны
  Сплавы железа с углеродом
  

• 15 слайд

  Латунь
  Сплав меди с цинком (3:2)
  

• 16 слайд

  Бронза
  Сплав меди с оловом
  

• 17 слайд

• 18 слайд

  Железоуглеродистые сплавы
  Железоуглеродистым сплавом называется сплав железа насыщенный углеродом и другими химическими элементами в процессе доменной плавки или иного металлургического процесса.
  Железоуглеродистые сплавы делятся на 2 группы: стали и чугуны
  
  

• 19 слайд

• 20 слайд

• 21 слайд

  Примеси в железоуглеродистых сплавах
  Углерод может находиться в виде карбида железа либо в виде графита, углерод вводят для увеличения прочности, твёрдости и улучшения технологических и эксплуатационных свойств материалов
  

• 22 слайд

  Полезные примеси
  Кремний в сплав попадает частично из руды, а основная масса – в процессе плавки при раскислении сплава. Повышает предел текучести, уменьшает хрупкость, придаёт упругость.
  Марганец попадает в сплав при переработке марганцевых руд, а также в процессе раскисления. Повышает твёрдость, износостойкость, прочность. Марганец нейтрализует вредное влияние серы
  

• 23 слайд

  Марганец
  *повышает прочность;
  повышает ударную вязкость
  *улучшает свариваемость;
  Кремний
  *повышает прочность;
  повышает ударную вязкость
  *улучшает свариваемость;
  

• 24 слайд

  Вредные примеси
  Фосфор попадает в сплав из руды. Растворяясь в железе резко снижает его плотность и приводит к хрупкости в холодном состоянии. Фосфор также приводит к повышению твёрдости и уменьшению прочности.
  Сера попадает в сплав из руд, а также из топлива в процессе его горения. Не растворяясь в железе, сера образует с ним легкоплавкую и очень хрупкую механическую смесь. Ухудшает литейные свойства, увеличивает усадку металла
  

• 25 слайд

  Сера и фосфор
  *снижают пластичность и вязкость;
  *ухудшают свариваемость
  

• 26 слайд

  Скрытые примеси
  В железоуглеродистых сплавах могут находиться с очень низкой массовой долей различные газы: азот, водород и кислород
  

• 27 слайд

  *ухудшают свариваемость
  Влияние азота,
  кислорода и водорода
  *снижают пластичность и вязкость;
  

• 28 слайд

  Случайные примеси
  Олово, цинк, сурьма, свинец, никель, медь, хром и др. Эти группы металлов попадают как из руд, так и из перерабатываемого при металлургическом процессе стального лома
  

• 29 слайд

  Специальные химические элементы
  С целью изменения микроструктуры сплава, физико – химических и других свойств вводят специальные химические элементы. Специально вводимые химические элементы называют легирующими элементами, а сплавы полученные на их основе – легированными сплавами (сталь, чугун)
  

• 30 слайд

  В качестве легирующих элементов вводят алюминий, ванадий, вольфрам, молибден, медь, кобальт, кремний, никель, тантал, титан, хром и др.
  

• 31 слайд

• 32 слайд

  СТАЛЬ – сплав железа (Fе) с углеродом (С), содержащий его до 2, 14%
  

• 33 слайд

• 34 слайд

  Сталь – это ценный конструкционный материал, из него изготавливают различные детали, зубчатые колеса, корпуса станков, трубы и т.д.
  Кроме основы (железа - Fe и углерода - С) в сталях в малых количествах присутствуют примеси
  Сталь =
  железо (Fe)
  - основной компонент
  +
  углерод (С)
  - содержание менее 2,14%
  +
  примеси
  +
  легирующие добавки
  

• 35 слайд

• 36 слайд

• 37 слайд

• 38 слайд

• 39 слайд

• 40 слайд

• 41 слайд

• 42 слайд

• 43 слайд

• 44 слайд

• 45 слайд

• 46 слайд

  К механическим свойствам сталей относятся:
  
  прочность,
  твердость,
  упругость,
  пластичность,
  ударная вязкость,
  ползучесть,
  усталость
  

• 47 слайд

  Основные механические свойства, определяемые для низкоуглеродистых сталей:
  Предел текучести стали характеризует уровень безопасных нагрузок для конструкции из этой стали.
  
  Предел прочности стали характеризует уровень нагрузок, приводящих к разрушению конструкции из этой стали.
  
  - Относительное удлинение при разрыве и относительное сужение при разрыве стали характеризуют способность стальной конструкции изменять форму и размеры.
  
  

• 48 слайд

  Прочность — это способность металла или сплава противостоять деформации и разрушению под действием приложенных нагрузок
  Нагрузки могут быть внешними (вес, давление и др.) и внутренними (изменение размеров тела от нагревания и охлаждения, изменение структуры металла и т. д.)
  Нагрузки бывают статическими, т. е. постоянными по величине и направлению действия, или динамическими, т. е. переменными по величине, направлению и продолжительности действия
  

• 49 слайд

  Действуют нагрузки на
  растяжение,
  сжатие,
  скручивание (кручение)
  изгиб,
  срез
  

• 50 слайд

  Нагрузки бывают :
  
  статическими, т. е. постоянными по величине и направлению действия,
  
  динамическими, т. е. переменными по величине, направлению и продолжительности действия
  

• 51 слайд

  На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей (вредных — серы, фосфора, кислорода, азота, водорода; полезных — кремния, марганца и др.)
  Эти примеси могут попадать в сплав из:
  
  -природных соединений (руд) - сера и фосфор; -из металлического лома — хром, никель и др.; -в процессе раскисления- кремний и марганец
  Технологические примеси необходимы для ведения металлургического процесса выплавки стали
  

• 52 слайд

  ЛИКВАЦИЯ — неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации, обусловленная обогащением жидкой части кристаллизующегося расплава элементами, растворимость которых в жидкой фазе больше, чем в твердой
  К таким элементам, называемым ликвирующими, в стали относятся, например, углерод, сера, фосфор
  

• 53 слайд

  Стали являются основным конструкционным
  материалом промышленности
  Комплекс физических свойств:
  *высокая электропроводность;
  *высокая теплопроводность;
  *температура плавления порядка (1400— 1600)°С
  

• 54 слайд

  Стали являются основным конструкционным
  материалом промышленности
  Комплекс конструкционных свойств:
  *прочность σв;
  
  * пластичность σт;
  *вязкость ψ
  
  Необходимые конструкционные свойства стали достигаются путем изменения содержания углерода С
  и легированием
  

• 55 слайд

  Стали являются основным конструкционным
  материалом промышленности
  Особые свойства сталей:
  *теплостойкость;
  * жаропрочность;
  * коррозионная стойкость
  * жаростойкость;
  Особые свойства сталей достигаются путем легирования
  

• 56 слайд

  Легирующие элементы и примеси
  Хром
  в низкоуглеродистых сталях содержится до 0.3%, в конструкционных 0.7-3.5%,
  в хромистых 12-18%,
  в хромоникелевых 9-35%.
  При сварке хром образует карбиды хрома, ухудшающие коррозионную стойкость стали и резко повышающие твердость в зонах термического влияния; содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки.
  

• 57 слайд

  Легирующие элементы и примеси
  Никель
  в низкоуглеродистых сталях содержится 0.2-0.3%, в конструкционных сталях 1-5%,
  в легированных сталях 8-35%.
  В некоторых сплавах содержание никеля достигает 85%.
  Никель увеличивает пластические и прочностные свойства стали, измельчает зерна, не ухудшая свариваемости.
  

• 58 слайд

  Легирующие элементы и примеси
  содержание в стали ограничивается 0.15-0.8%.
  Молибден
  Он увеличивает несущую способность стали при ударных нагрузках и высоких температурах, измельчает зерно; способствует образованию трещин в наплавленном металле и в зонах термического влияния; при сварке активно окисляется и выгорает.
  

• 59 слайд

  Легирующие элементы и примеси
  в специальных сталях содержится 0.2-0.8%,
  в штамповых сталях 1-1.5%.
  Ванадий
  Он способствует закаливаемости стали, чем затрудняет сварку.
  В процессе сварки активно окисляется и выгорает.
  

• 60 слайд

• 61 слайд

  Машиностроительные стали и сплавы специализированного назначения характеризуются их механическими свойствами при низ­ких и высоких температурах; физическими, химическими и технологическими свойствами. Они могут быть использованы для эксплуатации в особых условиях (при температурах ниже 0ОС, при нагреве, динамических нагрузках и т. п.).
  

• 62 слайд

  Стали и сплавы с особыми физическими свойствами получают в результате специального легирования и термической обработки. Их применяют в основном в приборостроении, электронной, радиотехнической промышленности и т. д.
  

• 63 слайд

  Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (стойкие к коррозии) содержат не менее 12,5—13 % Сг.
  Стали с высоким содержанием хрома и никеля — стойкие в агрессивных средах.
  

• 64 слайд

  - прочность сталей
  Прочность определяет возможную нагруженность конструкций
  - пластичность и вязкость
  Пластичность и вязкость определяют сопротивление конструкций разрушению
  

• 65 слайд

  Прочность, пластичность и вязкость сталей достигается
  - изменением содержания углерода
  - легированием
  Прочность, пластичность и вязкость сталей достигается термообработкой
  Термообработка – это технологический процесс нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения сварной конструкции.
  

• 66 слайд

• 67 слайд

• 68 слайд

• 69 слайд

• 70 слайд

• 71 слайд

  Теплоустойчивые стали
  Это низколегированные стали с обязательным содержанием ХРОМА и МОЛИБДЕНА, длительно работающие при температуре до 600ОС.
  Они дешевы, технологичны; из них делают отливки, прокат, поковки; их используют для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.