Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Учебное пособие по материаловедению для металлообрабатывающих профессий "Материаловедение в таблицах и схемах"

Учебное пособие по материаловедению для металлообрабатывающих профессий "Материаловедение в таблицах и схемах"



Московские документы для аттестации!

124 курса профессиональной переподготовки от 4 795 руб.
274 курса повышения квалификации от 1 225 руб.

Для выбора курса воспользуйтесь поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВА).

ДИПЛОМ от Столичного учебного центра: KURSY.ORG


библиотека
материалов


Министерство образования и науки Республики Татарстан


ГАПОУ «Набережночелнинский политехнический колледж»







Гинц Л.П.
Манакова Г.И.





Материаловедение

в таблицах и схемах

________________________

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

(для металлообрабатывающих профессий)









2015 г.

Гинц Л.П., Манакова Г.И.,

Учебное пособие по материаловедению. – Набережные Челны, 2015 г. – 28 с.



Рецензент: Степанова Н.П.- кандидат педагогических наук ГАПОУ «Политехнический колледж им. Л.Б.Васильева» г. Набережные Челны





















Учебное пособие позволяет оказать помощь студентам в освоении материала по дисциплинам «Материаловедение», «Основы материаловедения».




Материал представлен в виде схем, таблиц и опорно-логических конспектов, что способствует более глубокому усвоению учебного материала. В пособии рассмотрены основные конструкционные и инструментальные металлы и их сплавы. Дана информация об их строении, свойствах, областях применения. Особое внимание уделено важности изучения каждой конкретной темы.

Для студентов СПО по укрупненной группе профессий 150000 Металлургия, машиностроение и материалообработка.

Пособие прошло апробацию в ГАПОУ «Набережночелнинский политехнический колледж» города Набережные Челны.





Введение.


Человечество не может жить без металлов, если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную и жалкую жизнь среди диких зверей. Они вернулись бы к желудям и лесным яблокам и грушам, питались бы травами и кореньями, когтями выгребали бы себе логовища, чтобы лежать в них ночью, а днем бродили бы там и сям по лесам и полям, подобно зверям. Поскольку такой образ жизни совершенно недостоин человеческого разума, самого лучшего дара природы, то неужели кто-либо окажется столь глуп и упрям, чтобы не согласиться, что металлы необходимы для пропитания и одежды, и что они вообще служат для поддерживания нашей жизни!”

Георг Агрикола

нем. мыслитель XVI в


hello_html_m3934fd0a.gif












hello_html_4db8b5fa.gif














За многовековую историю человек научился добывать, выплавлять, обрабатывать множество металлов и среди них – железо (Fe) - главный металл современности, давший название самому значительному и продуктивному периоду в развитии человеческого общества – железному веку!


Материаловедение – это наука, изучающая структуру, строение и свойства материалов.


Важно! Данный предмет позволяет правильно назначать режимы резания, режимы тепловой и химической обработки, грамотно подбирать режущий инструмент.

I. Атомно-кристаллическое строение металлов.


1860г. – Федоров – гипотеза: «Металлы - есть кристаллы»

1912г. – Лауэ – доказал (рентген): «атомы в металлах упорядочены и образуют кристаллические решетки»

Кристаллическая решетка – воображаемая пространственная сетка, в узлах которой располагаются атомы.

Типы кристаллических решеток.

hello_html_57fd0fcc.gifhello_html_4641c3ba.gifhello_html_1514ed48.gif

hello_html_5683a084.gifhello_html_5ae93eb2.gifhello_html_63349824.gif



hello_html_m622467bd.png hello_html_431198dd.png hello_html_3c7edcde.png

- Fe, W, Cr, Mo.

γ - Ca, N, Zn, Mg.

- Ca, Ni, Cu, Au, -Fe.






Анизатропия – неодинаковость свойств в разных направлениях (характерна для металлов).

Аллотропия – способность иметь разные решетки при разных температурах (характерна для металлов).


hello_html_m26d69f2.gifhello_html_m31963839.gifhello_html_37862b01.gif













Аллотропия – Fe

hello_html_m4e09dba3.gif















Кристаллизация металлов.


hello_html_m6f22edc7.gif













Кристаллизация возможна при выполнении 2-х условий:


  1. Наличие центров кристаллизации.


  1. Возможность роста кристаллов из этих центров.


Чем больше центров, тем мельче кристаллы, тем выше механические свойства Ме.





Модификаторы – вещества, вводимые в расплавленный металл для измельчения структуры.


Модифицирование- введение в расплав модификаторов.


Модифицированный сплав- сплав с измельченной структурой.


Важно! Зная процессы кристаллизации, можно придать металлам, как обрабатывающимся, так и инструментальным, необходимые свойства.

Разрушающие и неразрушающие методы исследования металлов.


Качество – совокупность свойств Ме, удовлетворяющих определенным потребностям в соответствии с назначением.

hello_html_m64a464b9.gif











Свойства металлов.


Гhello_html_13c4edb8.gifруппы свойств:



Физические Химические Механические Технологические Эксплуатационные (служебные)


Физические свойства.

(появляются в металле при его «рождении»)

hello_html_m56869abd.gif


































Важно! Процесс резания (а тем более сварки) сопровождается активным тепловыделением. Поэтому знать основные физические свойства необходимо, чтобы избежать поломки инструмента и выхода оборудования из строя.

Химические свойства.

Кhello_html_m114ce201.gifоррозия Me.















































Способы защиты от коррозии.


1 Создания антикоррозийных сталей путем введения в расплав элементов, образующих тонкие и прочные пленки (Cr = 1214, Ni = 912, Mn = 1014)


2 Нанесение защитных покрытий.


а) металлических:


  • погружением в расплав Me;

  • диффузионной металлизацией;

  • напылением;

  • плакированием;

  • гальваническим способом.


б) неметаллических:


  • краской;

  • лаком;

  • смолой;

  • резиной;

  • пленкообразующими веществами;

  • керамикой.


3. Протекторная защита ( протектор «-» катод и в агрессивной среде разрушается, защищаемое изделие «+» и не разрушается).


4. Ведение ингибиторов - веществ, снижающих скорость коррозии.




Важно! Коррозия – опасный враг металлов. Уметь с ней бороться особенно важно для электрогазосварщиков и станочников, т.к. их работы часто производятся в агрессивных средах.

Механические свойства.


hello_html_m58b98e77.gif



































Важно! Без знания механических свойств невозможно работать с металлами. Любой контакт с ними – это механическое воздействие, которое должно учитывать реакцию металла на этот контакт. От этого будет зависеть качество отливки, обработки, сварки.


Способы определения твердости.





Способ Бринелля.


Способ Роквелла.


Способ Виккерса.



hello_html_6e444d4.gif
















Для мягких металлов



















Для твердых металлов и металлов после термической обработки












Для закаленных







Для сверхтвердых и тонкостенных металлов


Технологические свойства.

hello_html_m462ea03f.gif


hello_html_6b11c135.gif




































Важно! Данные свойства особенно ценны при работе литейщиков, сварщиков и обработчиков металлов давлением.


Эксплуатационные (служебные) свойства.

hello_html_7db19db8.gif




















Хладностойкость

Хладноломкость

Способность металла сопротивляться коррозии под действием температуры.

Способность металла сохранять вязкость при отрицательных температурах (от 0 до -269о).

Способность металла хрупко разрушаться и терять вязкость при пониженных температурах.

Способность металла образовывать низкое трение соприкасающихся поверхностей в процессе работы.

Способность металла пластически деформироваться в процессе работы в узлах трения.


hello_html_6b11c135.gifhello_html_6b11c135.gifhello_html_6b11c135.gifhello_html_6b11c135.gif



Жаростойкость

(окалиностойкость)














Антифрикционность


hello_html_14b6a972.gif



Прирабатываемость


hello_html_14b6a972.gif



Важно! Данные свойства в технике еще получили название триботехнические характеристики. Их важно учитывать при определении долговечности и надежности работы изделия в процессе эксплуатации.

II. Основы теории сплавов.


Сплав – сложное вещество, полученное сплавлением или спеканием двух и более металлов (или Ме + неМе).

В отличие от чистых металлов, сплавы используются в технике чаще, т.к. имеют более высокие прочностные характеристики.

Структура сплава.

Компонент – одно простое вещество сплава.

Фаза – однородная часть сплава, имеющая свою структуру, свойства и четкую границу раздела.

Структура – видимое в микроскоп внутреннее строение сплава.

В структуре 3го вещества видна структура обоих компонентов.


В структуре 3го вещества видна структура, отличная от структуры обоих компонентов.

В структуре 3го вещества видна структура растворителя.

hello_html_m25c28b0f.jpghello_html_m68c5e4e1.gif

Система – совокупность фаз.

hello_html_5073de46.gifhello_html_385baac7.gifhello_html_43cfca8f.gifhello_html_2ce3515f.gifhello_html_89212d7.gifhello_html_6b5bc3f4.gifhello_html_m58bb226.jpghello_html_m2958949d.jpghello_html_m415f32b1.jpghello_html_m6c26e583.gifhello_html_4ff2109b.gifhello_html_m6f39effb.gifhello_html_m2970846c.gifhello_html_m1c53b3df.gifhello_html_1c95d655.gifhello_html_mde01e49.gifhello_html_6bf7539d.gifhello_html_780b1323.gif

Диаграмма состояния «Fe-C».


Диаграмма состояния позволяет определить фазовое состояние железоуглеродистых сплавов, к которым относятся стали и чугуны, в зависимости от температуры и концентрации.


Данная диаграмма строилась опытным путем при условиях:

  1. нагрев-охлаждение ведется медленно;

  2. кроме железа и углерода в сплавах других примесей нет.


Сплавляясь, Fe+C могут образовывать:

hello_html_6e2a56ea.gifhello_html_7ff4c6bc.gifhello_html_m611ceeb6.gif


Твердые растворы

Хиические соединения

Механические смеси

-Fe +C= Феррит

3 Fe +C = Fe3C

Карбид железа

Цементит

Феррит+ Цементит= Перлит

-Fe+C = Аустенит

Аустенит+ Цементит = Ледебурит


Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов и их характеристики


Структурные составляющие

Прочность, МПа

Пластичность , %

Твердость, НВ

Примечание

Феррит Ф

250

50

80-100

Существует только при С ≤ 0,8% и

t ≤ 911ºС

Аустенит А

≈0

40-50

200

Существует только при t >727 º С

Цементит Ц

≈0

≈0

800

Неустойчив, распадаясь, выделяет графит

Перлит П

800

15

160

Эвтектоид для стали

Ледебурит Л

≈0

≈0

600-700

Образуется только в чугунах при

t ≤ 1470º С, эвтектика для чугуна

Графит Г

≈0

≈0

≈3

Это углерод в свободном виде. Образуется при быстром охлаждении. Бывает в виде шариков, хлопьев, пластинок.



Ликвидус ACD (от лат. – жидкий) - начало первичной кристаллизации


Солидус AECF (от лат. – твердый) - окончание первичной кристаллизации


Эвтектика – равномерная механическая смесь кристаллов, выделившихся при кристаллизации одновременно. Эвтектика, выделяющаяся из жидкого агрегатного состояния называется эвтектикой (это характерно для чугуна при С=4,3%, называется Ледебурит), из твердого – эвтектоид (характерно для сталей при С=0,8%, называется Перлит)


Упрощенная диаграмма «Fe-C»


hello_html_bd204b7.gifhello_html_m38a9e43d.gifhello_html_m63cc329b.gifhello_html_m7a6ddd09.gif

hello_html_130e23f0.gifhello_html_m73e37dc2.gifhello_html_m7c4c2d32.gif

hello_html_m1c13d31d.gifhello_html_2d2ffcd4.gifhello_html_6f16660a.gif

hello_html_m46f08b3b.gifhello_html_m13ff6576.gif

hello_html_m7f6d5655.gif


hello_html_m304ff701.gifhello_html_1a44720c.gif

hello_html_m47f9e5d8.gifhello_html_m6c2908f7.gifhello_html_6f741324.gifhello_html_77bfc3ae.gif

hello_html_8ba4548.gifhello_html_m12982aa4.gifhello_html_2cbc0bbd.gifhello_html_m378f8e2c.gif


hello_html_m1a9c9d03.gifhello_html_e80cf27.gifhello_html_m1c07715.gifhello_html_m62ee8531.gifhello_html_m379479b6.gif

hello_html_1f8ce3ad.gifhello_html_629fc952.gif


hello_html_40e77761.gif

hello_html_m4a06c142.gifhello_html_m7edd1e35.gifhello_html_m6e7264ae.gif

hello_html_m282cc6c9.gif

hello_html_m7a473e4e.gifhello_html_3d8b0c8e.gif

hello_html_4856263.gifhello_html_79d88848.gifhello_html_181968ea.gif


hello_html_m5af9efb6.gifhello_html_m29c60450.gifhello_html_m6e494e3d.gif

hello_html_m53900cbd.gifhello_html_m75083fa6.gif



hello_html_5fee6dbf.gif

hello_html_m62324cf4.gifhello_html_2bbcd1d9.gifhello_html_448c78a1.gifhello_html_m73e3f52c.gifhello_html_m1692cb7a.gifhello_html_mff10135.gifhello_html_m37515b9f.gif

hello_html_756d7ed3.gif






Важно! Знать практическое применение диаграммы железоуглеродистых сплавов профессионально необходимо литейщикам и сварщикам. Именно по данной диаграмме видны внутренние превращения в сплавах, которые влекут за собой изменения в их свойствах. Что в свою очередь сказывается на эксплуатационных характеристиках деталей, выполненных из этих металлов.


III. Железоуглеродистые сплавы. Чугун


hello_html_m14a2dfa4.gif















Высокая твердость и хрупкость, плохо обрабатывается. Применяется как «передельный» на производство стали (т.е. переделывают в сталь)

Хорошие литейные свойства, льют отливки, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, гасит вибрацию. Применяется как конструкционный материал.






hello_html_m639422b7.gifhello_html_m639422b7.gif

Белый (С - в виде цементита)

Серый, СЧ (С- в виде пластинчатого Г)



hello_html_7429fe6f.gifhello_html_2b9d535c.gif


ЧУГУН содержит С=2,14…6,67% + примеси (Si, Mn, S, Р)



hello_html_5ce5635e.gifhello_html_mc07b05d.gif


Высокопрочный, ВЧ (С – в виде шаровидного Г)

Ковкий, КЧ (С -в виде хлопьевидного Г)



hello_html_m65cb5fff.gifhello_html_m65cb5fff.gif

Разновидность СЧ, модифицирован магнием. Имеет более высокие механические свойства. Применяется для ответственных деталей (зубчатых колес, валов и др.), может использоваться как заменитель стали.

Получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига; ковкий - более пластичный, чем СЧ, имеет высокие антикоррозийные свойства. Применяется для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, в условиях повышенного износа (картер, ступица, пальцы, тормозные колодки).










Важно! Кремний и марганец – полезные примеси. Сера и фосфор – вредные.

Влияние примесей на свойства чугунов.


Примесь

Улучшает,

повышает

Ухудшает,

понижает

Содержание

в %

Углерод

Жидкотекучесть

Температуру плавления, механическая прочность

2,7 – 3,6 %

Кремний

Обрабатываемость резанием, жидкотекучесть

Температуру плавления

0,75 – 3,75 %

Марганец

Мех. свойства, твердость, жидкотекучесть, нейтрализует влияние серы

Обрабатываемость резанием

0,6 – 1,3 %

Сера

Усадку, красноломкость

Жидкотекучесть

<0,07 %

Фосфор

Хладноломкость

Температуру затвердевания

< 0,03 %

Никель, хром

Мех. свойства, твердость, износоустойчивость

Графитообразование

0,3 – 0,4 %



Маркировка чугунов:


Антифрикционные чугуны

(износостойкие)

Легированные чугуны

(со специальными свойствами)

Конструкционные чугуны (для деталей машин, заготовок, конструкций)

н-р: АЧК 1…6


А – антифрикционный

Ч – чугун

К – ковкий

(С – серый,

В – высокопрочный)

Цифра – степень легирования

н-р: ЧН12Х6Д2Ш


Ч – чугун легированный

Н12 – никель – 12%

Х6 –хром – 6%

Д2 –медь– 2%

Ш( в конце марки) – шаровидный графит


н-р: ВЧ 120-17 (190-258)


В –высокопрочный

Ч - чугун

120 – предел прочности при растяжении

σв= 1200 МПа

17 – относительное удлинение: δ=17%

(190-258) – твердость по Бринеллю: НВ=190-258



Важно! Чугун – сплав, с которым работают и станочники, и ремонтники, и сварщики. Знать его свойства, способы получения одного вида чугуна из другого – профессионально необходимое качество.

Стали. Металлургия сталей

Сталь = спл. Fe+C, где С<2,14%

hello_html_19708a0e.gif









































Современные способы плавки:


  1. Электрошлаковый переплав.

  2. Вакуумно – дуговой переплав.

  3. Электронно – лучевой переплав.


Кhello_html_665c730c.gifлассификация сталей.hello_html_59001084.gif


Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.



Примесь

Содержание

в %

Влияние на свойства сталей

Углерод

C < 2, 14%

пластичность, вязкость, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием

прочность, твердость, литейные свойства

Марганец и кремний

Mn = 0,8%

Si = 0,4%

Раскисляют, т.е. удаляют вредные примеси оксида железа, вредные сернистые соединения железа.

Фосфор

P < 0,045%

пластичность, вязкость, вызывает хладноломкость

прочность

Сера

S < 0,05%

хрупкость, красноломкость.

Вредная примесь

Водород, азот, кислород

Н, N, О2 -

небольшие

количества

Вредные примеси, ухудшают свойства стали.


Влияние легирующих элементов на свойства сталей



Легирую

щий элемент

Повышает

Понижает

Вольфрам

Твердость, красностойкость

Алюминий

Жаростойкость, окалиностойкость

Ванадий

Плотность, твердость, прочность

Размер зерна

Кобальт

Ударная вязкость, жаростойкость, магнитные свойства

Медь

Антикоррозионные свойства

Титан

Прочность, плотность, коррозийная стойкость

Размер зерна

Молибден

Коррозионная стойкость, окалиностойкость, красностойкость, прочность, упругость

Ниобий

Кислотоустойчивость, коррозионная стойкость

Хром

коррозионная стойкость, твердость, прочность, пластичность

Никель

Прочность, пластьичность, ударная вязкость, прокаливаемость, устойчивость против коррозии

Коэффициент линейного расширения


Единый алгоритм для расшифровки сталей.


Группа химического состава

Углеродистые

Если в марке нет букв легирующих элементов.

Легированные

Если в марке есть буквы легирующих элементов:

ХРОМ – Х, КРЕМНИЙ – С, НИКЕЛЬ – Н, КОБАЛЬТ – К, АЛЮМИНИЙ – Ю, МЕДЬ – Д, ТИТАН – Т, ВОЛЬФРАМ – В, ВАНАДИЙ – Ф, АЗОТ – А, БОР – Р, МАРГАНЕЦ – Г, МОЛИБДЕН - М

Назначение

Конструкционные

Если марка начинается с двух цифр или букв Ст

Инструментальные

Если марка начинается с одной цифры, или буквы «У», или в начале марки цифр нет

Качество

Обыкновенного качества

Если марка начинается с букв Ст


Качественные

Если в начале марки нет букв Ст, а в конце нет буквы А

Высококачествен

ные,

если в конце марки есть буква А

Особо высокого качества

если в конце марки есть буква Ш

Примерный химический состав

Содержание углерода в процентах (%)

Буквы Ст показывают, что содержание углерода по марке не определяется

Две цифры в начале марки показывает сотые доли % углерода

Одна цифра в начале марки или цифра после буквы «У» показывают десятые доли % углерода

Отсутствие цифр в начале марки показывает 1 % углерода

Содержание легирующих элементов в процентах %

Цифры после букв легирующих элементов показывает целую часть % данного элемента

Отсутствие цифр после легирующего элемента показывает 1 % данного элемента

Примерные свойства

Зависимость свойств от содержания углерода


Если С<0,3%,

то мягкая, вязкая, пластичная

Если С=0,3-0,6%,

то наиболее удачное сочетание всех свойств, особенно прочности и пластичности

Если С>0,6%,

то прочная, твердая, хрупкая




Важно! Сталь – основной сплав, применяемый в металлообработке. Знать его получение, свойства, уметь изменять эти свойства различными способами, увеличивая диапазон его эксплуатационных качеств - профессионально необходимо.


IV. Термическая обработка Ме (Т/О).


Т/О – тепловое воздействие на металл, состоящее из нагрева, выдержки и охлаждения.


Цель Т/О – изменить структуру, а значит, свойства металла.


Способы Т/О:

  1. Объемная;

  2. Поверхностная;

  3. Химико-термическая;

  4. Термо-механическая;

  5. Электро-термическая;


Нагрев при т/о назначается для получения 100%-го аустенита.


Выдержка назначается для равномерного прогрева изделия по всему объему, выравнивания внутреннего строения.


Охлаждение назначается для перевода аустенита в одну из следующих составляющих:


hello_html_41163167.jpg

Рис. Микростуктуры, полученные в результате нагрева и охлаждения стали марки 40 с различной скоростью


1. Перлит + Феррит

2. Аустенит

3. Мартенсит

4. Троостит

5. Сорбит

6. Феррит+ перлит


Виды т/о



Отжиг

Нормализация

Закалка

Отпуск

Опреде-

ление

Процесс т/о, заключается в нагреве до определенной to, выдержке при этой to и медленном охлаждение в печи.

Нагрев на 30-500 выше линии GSE, выдержка и охлаждение на воздухе.

Нагрев на 30-500 выше линии GSK, выдержка и быстрое охлаждение (в воде или минеральных маслах).

Нагрев до to ниже линии PSK, выдержка и охлаждение.

Цель

твердости, улучшение обрабатываемости, изменение формы и размера зерна, выравнивание химического состава, снятие внешних напряжений.

 твердость,

вязкость,

измельчить структуру.

 твердость,

 прочность,

 вязкость,

 пластичность

убираются мелкие ферритные включения, образуется мартенсит.

Более равномерная структура, снижение внешних напряжений,

 вязкости

 пластичности.

hello_html_553f84e.gifhello_html_553f84e.gifГрафик






Закаливаемость – способность стали закаливаться на мартенсит.


Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны.


Улучшение – закалка + высокий отпуск.


Естественное старение – отпуск при невысоком нагреве (120о-150оС) и выдержка при комнатной температуре более 3х месяцев.


С помощью диаграммы состояния «Fe-C» можно определить температуру нагрева сплава, структурные составляющие и свойства, ожидаемые после т/о.

Химико-термическая обработка сталей (ХТО).


ХТОсовмещенный процесс химического и механического воздействия, заключается в равномерном нагреве и насыщении поверхности металла каким-либо химическим элементом.


Цель изменение свойств поверхностных слоев без изменения свойств сердцевины.


В основе ХТО лежат 4 процесса:


  1. Диссоциация – образование активных атомов в насыщающей среде;

  2. Адсорбция – поглощение активных атомов поверхностным слоем металла;

  3. Диффузия – проникновение адсорбированных атомов вглубь металла;

  4. Образование и рост новой фазы


Виды ХТО.


Наименование

Насыщающий элемент

Приобретенные механические свойства

применение

Цементация

Углерод

Износостойкость, твердость, выносливость при изгибе и кручении.

Детали, работающие при давлении и трении.

Азотирование

Азот

Антикоррозионность, твердость, износостойкость

Детали, требующие устойчивости при морозе

Цианирование (нитроцементация)

Углерод и азот

Стойкость к короблению, износостойкость

Для деталей сложной формы

Борирование

Бор

Стойкость в абразивных средах, высокая твердость, коррозионная стойкость

Для повышения износостойкости деталей нефтяных насосов, штампов и др.

Алитирование

Алюминий

Жаростойкость

Детали разливочных ковшей, чехлы термопар, клапаны

Хромирование

Хром

Окалиностойкость, износостойкость

Детали паровых турбин, насосов и т.п.


Термомеханическая обработка сталей (ТМО)



Т/МОсовмещенный процесс, заключающийся в одновременном нагреве и пластической деформации с целью упрочнения поверхностного слоя металла.



Наклеп – изменение структуры и свойств металлов (деформированный слой) в результате пластической деформации.


Поверхностное упрочнение производится:


  1. поверхностной закалкой:


  • токами высокой частоты (ТВЧ);

  • пламенем газовой горелки;

  • лазерным излучением.


  1. пластическим деформированием:


    • дробеструйной обработкой;

    • обкаткой роликами или шариками.






Важно! Термическая, химико-термическая и термо-механическая обработка – являются отличными помощниками в том случае, когда металл уже выплавлен, его структура образовалась, но еще возможны некоторые корректировки в сторону улучшения механических и технологических показателей. А приобретение особых свойств у металла за счет введения других химических элементов, изменение кристаллического строения позволяют расширять области применения данных металлов.


V. Цветные и твердые сплавы



Алюминиевые сплавы

Алюминий – второй по применению металл после железа. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы алюминий не нашел применения. Это авто-авиа-космическая отрасль, судоходство и сельское хозяйство, пищевая и легкая промышленность.

Деформируемые

Литейные

Термонеупрочняемые

Термически упрочняемые

Al+Si

Al+Mg

AMn, AMg

Д1-дюрали

Силумины АЛ 1..10

АЛ 12..22



Медные сплавы

Медь применяется в электропромышленности и энергетике как незаменимый проводник тока, также как конструкционный материал в сплавах с цинком, никелем, оловом, свинцом и т.д.

Латуни (Cu+Zn+…)

Бронзы (Cu+…)

Cu+Ni+…

ЛАЖМц 66-6-3-2

Cu-66%

Al-6%

Fe-3%

Mn-2%

Zn-23% (ост.)

Свойства: высокая прочность, хорошая обрабатываемость.

БрОЦСН 3-7-5-1

Sn-3%

Zn-7%

Pb-5%

Ni-1%

Cu-84%

Свойства: высокая антикоррозионность, жидкотекучесть, антифрикционность.

Нейзильбер

Мельхиор

Куниаль

Копель

Манганин

Константан




Титановые сплавы

Титан – широко распространенный металл для авиа - и ракетостроения, в хирургии и химической промышленности.

Магниевые сплавы

Магний – основной пиротехнический металл, широко применяющийся в военной технике для трассирующих пуль и снарядов, в ракетной технике. Широко используется как модификатор чугунов и сталей

ВТ1, ВТ2 – низкопрочные

ВТ3-ВТ5 – средней прочности

ВТ6-ВТ15 – высокой прочности

ТВ5Л – сплав тит. линейный

Литейные

МЛ - № (условный номер сплава)

Деформируемые

МА - № (условный номер сплава)

Припои

Припой – сплав легкоплавких металлов, таких как олово, цинк, свинец.

Применяется как присадочный материал для паяния деталей в пищевой, медицинской, радиотехнической и электротехнической промышленностях.

Легкоплавкий

(t0=145-4500C)

Среднеплавкий

(450-11000С)

Тугоплавкий

(1100-13500С)

ПОС-90, ПОСву-50-0,5

О – олово

С – свинец

Су – Сурьма

Медно-цинковые (латуни)

ПМЦ-36

Припои на основе железа


Антифрикционные сплавы


Баббиты – Б88, БС6, БК2

Бронзы – БрОЦС-5-5-5

Латуни – ЛМцХ 52-4-1

Чугун – АЧС, АЧ8, АЧК

Металлографит – бронзографит, железографит

Применяются для повышения долговечности трущихся поверхностей

Твердые сплавы

Литые твердосплавы – это сплавы получаемые путем расплавления шихты в электропечах. Заливая расплав в формы, получают стержни диаметром 5-10 мм и длиной 300-400 мм, электроды, монолиты - заготовки для деталей и порошки.

Магнитные сплавы

Fe+Ni+Al,

а также Cu, Co, Ti.

Конструкционные сплавы


Наплавочные материалы

Литые электродные сплавы

ЮНД-8, ЮНДК35К5

Сталинит

Cr Mn C Si Fe

Стеллит

Чугун+ферромарганец+Si или W+Cr+Co

Сормайт (заменитель стеллита)

Т540, Т600

Релит (сплав на основе карбида титана)

Для производства постоянных магнитов


Выпускают в виде прутков и электродов

Выпускают в виде стержней и стальных трубок, заполненных дробленой крупкой



Спеченные твердосплавы – сплавы на основе тугоплавких карбидов вольфрама, титана и тантала, спеченных с металлическим кобальтом

Вольфрамовая группа

Вольфрамо-титановая группа

Вольфрамо-титано-танталовая группа

WC+Co

WC+TiC+Co

WC+TiC+TaC+Co

ВК

ТК

ТТК

ВК6-М

Т7К12

ТТ5К10

WC=94%

Co=6%

М – мелкое зерно

WC=81%

TiC=7%

Co=12%

WC=85%

TiC+TaC=5%

Co=10%

Выпускают в виде пластин, которыми оснащают режущий и штамповый инструмент для обработки чугуна, бронз, фарфора, стекла, буров для геологоразведочных машин.

Используется для оснащения режущего инструмента получернового и чернового резания, в том числе с ударами и при тяжелых условия работы.

Используется для оснащения режущего инструмента чернового и чистового точения, фрезерования высокопрочных и легированных сталей, чугунных отливок.



Новейшие материалы с улучшенными свойствами.


Основные направления получения новых технологий:

  • Получение композитов;

  • Термические технологии;

  • Микрометаллургия (быстрая и сверхбыстрая кристаллизация);

  • Получение аморфных металлов;

  • Получение монокристаллов;

  • Методы механического легирования;

  • Самораспространяющийся высокотемпературный синтез и т.д.

Новейшие материалы

Дисперсно-упрочняемые карбидостали


Состоят из металлической матрицы и мелких связующих карбидов. По жаропрочности и жаростойкости превосходят многие стали и спец.сплавы.

Керметы

Близки к карбидосталям. Очень износостойки и по режущим свойствам превосходят быстрорезы.

Волокнистые и слоистые композиты

Магнитные подшипники, гистерезисные электродвигатели и транспорт на магнитной подушке.

Эвтектические композиты (композиты 2-го поколения)

Высокая прочность при очень высоких температурах (н-р, газотурбинные двигатели)

мсонокристаллы

Однородные кристаллы с непрерывной кристаллической решеткой. Для авиации, лазерной, газотурбинной техники, оптики.

Металлические стекла (аморфные материалы)

Это новый класс металлов, у которых нет крист. решеток. Обладают высокой прочностью (до 5000 МПа), твердостью, повышенным электросопротивлением.

Ультрадисперсные материалы (УДМ)

Это наноматериалы для электроники, термоядерной техники в качестве добавок к моторным маслам. С их использованием изготавливают самолеты-невидимки «Стелс», графитовые бомбы, суперброню танков и бронежилетов, лекарства быстрого усвоения.

Интерметаллиды

Сохраняют кристаллическую структуру вплоть до То пл, по свойствам занимают промежуточное положение между металлами и керамикой

Синтегран

Неметалл с высокими механическими свойствами, заменитель стали для изготовления корпусов, валов, ступиц, зубчатых колес идр.


Литература


  1. Основы материаловедения (металлообработка) под ред. В.Н. Заплатина, М., издательский центр «Академия», 2013. - 270с.

  2. Соколова Е.Н. «Материаловедение: контрольные вопросы», М., Издательский центр «Академия», 2013.

  3. Соколова Е.Н., Борисова А.О., Давыденко Л.В. «Материаловедение: лабораторный практикум», М., Издательский центр «Академия», 2012.



Интернет-ресурсы

  1. Министерство образования и науки РФ www.mon.gov.ru

  2. Российский образовательный портал www.edu.ru

  3. Единое окно допуска к образовательным ресурсам - www.window.edu.ru/window

  4. Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов- eor.edu.ru

  5. Электронно-библиотечная система www.iprbookshop.ru

  6. Соколова Е.Н. «Материаловедение», М., Издательский центр «Академия», ЭУ, 2013.




СОДЕРЖАНИЕ


1.

Введение.

3

2.

Металлы и их строение.

4

3.

Кристаллизация металлов.

5

4.

Структура металлов.

6

5.

Физические свойства.

7

6.

Химические свойства. Коррозия Ме.

8

7.

Способы защиты от коррозии.

9

8.

Механические свойства.

10

9.

Способы определения твердости.

11

10.

Технологические свойства.

12

11.

Основные сведения о сплавах.

13

12.

Диаграммы состояния.

14

13.

Диаграмма состояния сплавов «Fe-C».

15

14.

Чугун.

17

15.

Влияние примесей на свойства чугунов.

18

16.

Металлургия стали.

19

17.

Классификация сталей.

20

18.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей.

21

19.

Влияние легирующих элементов.

21

20.

Единый алгоритм для расшифровки сталей.

22

21.

Термическая обработка сталей.

23

22.

Виды т/о.

24

23.

Химико-термическая обработка сталей (ХТО).

25

24.

Термомеханическая обработка сталей (Т/МО)

26

25.

Цветные металлы и их сплавы

27

26.

Литература

31



Очень низкие цены на курсы переподготовки от Московского учебного центра для педагогов

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 65% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: KURSY.ORG


Общая информация

Номер материала: ДВ-226917

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>