- •Введение
- •Часть I Материаловедение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •2. Крсталлизация металлов и сплавов
- •2.1. Межатомное взаимодействие
- •2.2. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.3. Строение металлического слитка
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние нагрева на структуру деформированного металла
- •3.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5. Железоуглеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы
- •5.2. Превращения в сплавах системы железо–цементит
- •5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
- •5.2.2. Вторичная кристаллизация сталей
- •5.2.3. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.2.4. Кристаллизация белых чугунов
- •5.3. Превращения в сплавах системы железо–графит
- •6. Основы термической обработки сталей
- •6.1. Основные превращения в стали
- •6.2. Отжиг стали
- •6.3. Закалка и отпуск
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •7.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •8. Легированные стали
- •8.1. Маркировка легированных сталей
- •8.2. Классификация легированных сталей
- •8.2.1. Конструкционные стали
- •8.2.2. Инструментальные стали
- •8.2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •9. Цветные металлы и сплавы
- •9.1. Титан и его сплавы
- •9.2 Алюминий и его сплавы
- •9.3. Магний и его сплавы
- •9.4. Медь и ее сплавы
- •9.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •10. Неметаллические и композиционные материалы
- •10.1. Полимеры
- •10.2. Пластмассы
- •10.3. Композиционные материалы
- •10.3. Керамические материалы
- •Часть 2 Технология конструкционных материалов
- •11. Металлургическое производство
- •11.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •11.2. Производство стали
- •11.3. Разливка стали
- •12. Литейное производство
- •12.1. Литейные свойства сплавов
- •12.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •12.3. Плавильные печи
- •12.4. Специальные способы литья
- •12.5. Сплавы для изготовления отливок
- •13. Обработка металлов давлением
- •13.1. Прокатка
- •13.2. Волочение и прессование
- •13.3. Ковка
- •13.4. Штамповка
- •14. Обработка металлов резанием
- •14.1. Основы резания металлов
- •14.2. Обработка на токарных станках
- •14.3. Обработка на сверлильных станках
- •14.4. Обработка на фрезерных станках
- •14.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •14.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •14.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •15. Сварка, резка и пайка
- •15.1. Сварка металлов плавлением
- •15.2. Сварка металлов давлением
- •15.3. Термическая резка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •15.4. Пайка металлов
- •16. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •16.1. Электрофизические способы
- •16.2. Электрохимические способы
- •17. Основы рационального выбора материалов
- •17.1. Выбор материала
- •17.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
17.2. Основные направления экономии материалов
Стоимость материалов составляет 40–70 % от всех затрат на изготовление готовой продукции. Поэтому экономия материалов – важнейший резерв снижения себестоимости. Необходимо учитывать, что природные запасы сырья для производства материалов (руда для металлов и сплавов, нефть и газ для полимерных материалов и др.) ограничены.
Много материалов теряется в виде отходов в процессе производства. В России, вследствие устаревших методов разливки, из тонны проката четверть металла уходит в отходы. Эти потери материала ложатся на себестоимость конечного продукта. Главная экономия материала в процессе производства может быть получена за счет использования современных малоотходных и безотходных технологий: непрерывной разливки стали, малоотходных методов штамповки, специальных способов литья, методов порошковой металлургии.
Использование вторичных ресурсов – важное направление экономии материалов. Это и экологическая задача, так как скопление отходов наносит вред окружающей среде. Переработка отходов не всегда технически выполнима и экономически рентабельна. Использование металлолома в производстве металлов и сплавов не вызывает технических трудностей и экономически выгодно. С экологической точки зрения важна переработка шлаков, пока находящихся в отвалах.
Переработка пластмасс вызывает большие проблемы. Каждый вид пластмасс требует своего способа переработки. Термореактивные пластмассы вообще не поддаются переработке. Возникает необходимость сортировки, что практически неосуществимо, так как визуально распознать тип пластмассы трудно. Решение проблемы – использование измельченных отходов пластмасс в качестве наполнителя при производстве строительных материалов и дорожных покрытий. Экологическая проблема состоит в том, что полимеры разлагаются очень медленно или не разлагаются совсем. Их сжигание вызывает загрязнение атмосферы. Вторичная переработка стекла и резины не вызывает трудностей.
Защита от коррозии – важное направление экономии металлических материалов. Ежегодно потери от коррозии достигают 10 % от общей массы выплавляемого металла. Но применение коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей обходится в 4–8 раз дороже, чем обыкновенных углеродистых. Поэтому в каждом конкретном случае надо искать и применять соответствующий метод защиты от коррозии (гальванические покрытия, протекторная защита и др.).
Один из путей экономии материалов – борьба с износом. Решение проблемы заключается в использовании износостойких и антифрикционных материалов (металлических и неметаллических); в правильном применении смазочных материалов; повышении износостойкости термической, химико-термической обработкой и поверхностным деформированием; наплавке на поверхность изделия износостойкого слоя; нанесении износостойких покрытий.
Снижение материалоемкости изделий: рациональное конструирование и прочностные расчеты с использованием компьютерных программ; правильный выбор материала; использование новых производственных технологий; увеличение мощности машин и оборудования.