- •Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
- •Библиографический список
- •Современное развитие материаловедения как науки.
- •Лекция №1
- •Металлы и неметаллы. Особенности атомно-кристаллического строения
- •Дефекты кристаллического строения.
- •А.Макроскопический анализ.
- •Б.Микроскопический анализ.
- •В.Рентгеноструктурный анализ и рентгеновская дефектоскопия.
- •Лекция 2
- •Механизм и закономерности кристаллизации металлов.
- •Условия получения мелкозернистой структуры
- •Особенности строения металлического слитка
- •Структурные методы исследования.
- •Понятие о ликвации.
- •Аллотропические превращения железа при нагреве и охлаждении. Гистерезис.
- •Магнитные превращения
- •Получение монокристаллов.
- •Свойства аморфных металлов.
- •Лекция 3 Свойства материалов и методы их испытаний.
- •Механические свойства и способы определения их количественных характеристик: твердость, вязкость, усталостная прочность
- •Твердость по Бринеллю ( гост 9012)
- •Метод Роквелла гост 9013
- •Метод Виккерса
- •Метод царапания.
- •Динамический метод (по Шору)
- •Влияние температуры.
- •Способы оценки вязкости.
- •Основные характеристики:
- •3. Свариваемость.
- •4. Способность к обработке резанием.
- •Лекция 4 Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Связь между составом, строением и свойствами сплавов.
- •Понятие о сплавах и методах их получения
- •Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений
- •Классификация сплавов твердых растворов.
- •Кристаллизация сплавов.
- •Диаграмма состояния.
- •Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (сплавы твердые растворы с неограниченной растворимостью)
- •Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в компонентов в твердом состоянии (механические смеси)
- •Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения.
- •Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)
- •Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •Лекция 5 Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо – углерод.
- •Особенности диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.
- •Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •Структуры железоуглеродистых сплавов
- •Лекция 6 Классификация и маркировка сталей и чугунов. Применение.
- •Классификация и маркировка сталей Классификация сталей
- •Маркировка сталей
- •Состав и сорта чугунов. Передельный чугун.
- •Литейный (серый) чугун.
- •Другие сорта чугуна.
- •Лекция 7 Классификация и маркировка легированных сталей. Применение. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
- •Принцип маркировки легированных сталей.
- •Легированные конструкционные стали
- •Легированные инструментальные стали
- •Влияние элементов на полиморфизм железа
- •Лекция 8.
- •1.Физическая природа деформации металлов.
- •2.Пластическое деформирование поли- и монокристаллов.
- •3.Механизм пластического деформирования.
- •Разрушение металлов.
- •Механические свойства и способы определения их количественных характеристик (повторение)
- •Особенности деформации поликристаллических тел.
- •Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла: возврат и рекристаллизация
- •Лекция 9
- •Термическая обработка металлов и сплавов. Дефекты термической обработки и методы их предупреждения.
- •Виды термической обработки металлов.
- •Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
- •Механизм основных превращений
- •1) Превращение перлита в аустенит
- •2) Превращение аустенита в перлит при медленном охлаждении.
- •Закономерности превращения.
- •5. Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска
- •Отжиг и нормализация. Назначение и режимы
- •1. Закалка в одном охладителе (v1).
- •2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2).
- •3. Ступенчатая закалка (v3).
- •4. Изотермическая закалка (v4).
- •5. Закалка с самоотпуском.
- •6. Основное оборудование для термической обработки.
- •Цвета побежалости и цвета каления и соответствующие им температуры.
- •Термическая обработка легированных сталей.
- •Лекция 10
- •Химико-термическая обработка стали: цементация, азотирование, нитроцементация и диффузионная металлизация.
- •1. Химико-термическая обработка стали
- •2. Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования нитроцементации и диффузионной металлизации
- •Лекция 11
- •Методы повышения конструктивной прочности металла.
- •Термомеханическая обработка стали
- •Поверхностное упрочнение стальных деталей
- •Старение
- •Обработка стали холодом
- •Упрочнение методом пластической деформации
- •Лекция 13
- •Конструкционные стали. Классификафия конструкционных сталей.
- •Классификация конструкционных сталей
- •Улучшаемые легированные стали.
- •Материалы с особыми технологическими свойствами.
- •Технологические свойства металлов.
- •Лекция 19
- •Инструментальные стали
- •Лекция 20
- •Коррозионно-стойкие стали и сплавы. Жаростойкие стали и сплавы. Жаропрочные стали и сплавы
- •Лекция 21
- •Цветные металлы и сплавы на их основе. Титан и его сплавы. Алюминий и его сплавы. Магний и его сплавы. Медь и ее сплавы
- •Лекция 22
- •Композиционные материалы. Материалы порошковой металлургии: пористые, конструкционные, электротехнические
- •Материалы для производства металлов и сплавов
- •Производство чугуна.
- •Выплавка чугуна.
- •Продукты доменной плавки Основным продуктом доменной плавки является чугун.
- •Важнейшие технико-экономические показатели работы доменных печей
- •Лекция 2
- •Процессы прямого получения железа из руд. Производство стали. Процессы прямого получения железа из руд
- •Получение губчатого железа в шахтных печах.
- •Восстановление железа в кипящем слое.
- •Получение губчатого железа в капсулах-тиглях.
- •Производство стали Сущность процесса
- •Способы выплавки стали
- •Производство стали в кислородных конвертерах.
- •Дуговая плавильная печь.
- •Индукционные тигельные плавильные печи
- •Разливка стали
- •Способы повышения качества стали
- •Производство цветных металлов Производство меди
- •Производство магния
- •Общие принципы выбора заготовки
- •Основные факторы, влияющие на выбор способа получения заготовки.
- •Литейное производство Общие сведения о литейном производстве Современное состояние и роль литейного производства в машиностроении.
- •Классификация литых заготовок.
- •Литейные сплавы
- •Литейные свойства сплавов
- •Литейные сплавы
- •Способы изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах
- •Изготовление отливок в песчаных формах
- •Модельный комплект
- •Изготовление литейных форм
- •Формовка в кессонах.
- •Машинная формовка
- •Вакуумная формовка.
- •Изготовление стержней
- •Сборка и заливка литейной формы
- •Охлаждение, выбивка и очистка отливок
- •Специальные способы литья
- •Литье в оболочковые формы
- •Литье по выплавляемым моделям
- •Литье в металлические формы
- •Изготовление отливок центробежным литьем
- •Сборка и заливка литейной формы
- •Охлаждение, выбивка и очистка отливок
- •Специальные способы литья
- •Литье в оболочковые формы
- •Литье по выплавляемым моделям
- •Литье в металлические формы
- •Изготовление отливок центробежным литьем
- •Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •Изготовление отливок непрерывным литьем
- •Особенности изготовления отливок из различных сплавов
- •Стальные отливки
- •Алюминиевые сплавы
- •Медные сплавы
- •Титановые сплавы
- •Дефекты отливок и их исправление
- •Методы обнаружения дефектов
- •Методы исправления дефектов
- •Техника безопасности и охрана окружающей среды в литейном производстве
- •Прокат и его производство
- •Способы прокатки
- •Технологический процесс прокатки
- •Правка проката
- •Разрезка и заготовительная обработка проката
- •Продукция прокатного производства. Прессование. Волочение Продукция прокатного производства
- •Прессование
- •Волочение
- •Операции ковки
- •Предварительные операции
- •Основные операции
- •Оборудование для ковки
- •Конструирование кованых заготовок
- •Горячая объемная штамповка
- •Формообразование при горячей объемной штамповке
- •Чертеж поковки
- •Технологический процесс горячей объемной штамповки
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •Горячая объемная штамповка на молотах
- •Геометрическая точность поковок, полученных на молотах
- •Горячая объемная штамповка на прессах
- •Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
- •Ротационные способы изготовления поковок
- •Штамповка жидкого металла
- •Лекция Холодная штамповка
- •Объемная холодная штамповка
- •Листовая штамповка
- •Операции листовой штамповки
- •Высокоскоростные методы штамповки
- •Формообразование заготовок из порошковых материалов
- •Электрофизические и электрохимические методы обработки (эфэх) Характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки
- •Электроэрозионные методы обработки
- •Электроискровая обработка
- •Электроимпульсная обработка
- •Электрохимическая обработка
- •Электрохимическая размерная обработка
- •Комбинированные методы обработки
- •Анодно-механическая обработка
- •Лучевые методы обработки
- •Плазменная обработка
- •Плазменное напыление.
Стальные отливки
Углеродистые и легированные стали – 15Л, 12Х18Н9ТЛ, 30ХГСЛ, 10Х13Л, 110Г13Л – литейные стали.
Литейные стали имеют пониженную жидкотекучесть, высокую усадку до 2,5%, склонны к образованию трещин.
Стальные отливки изготовляют в песчаных и оболочковых формах, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем.
Для предупреждения усадочных раковин и пористости в отливках на массивные части устанавливают прибыли, а в тепловых узлах – используют наружные или внутренние холодильники. Для предупреждения трещин формы изготавливают из податливых формовочных смесей, в отливках предусматривают технологические ребра.
Подачу расплавленного металла для мелких и средних отливок выполняют по разъему или сверху, а для массивных – сифоном. В связи с низкой жидкотекучестью площадь сечения питателей в 1,5…2 раза больше, чем при литье чугуна.
Для получения высоких механических свойств, стальные отливки подвергают отжигу, нормализации и другим видам термической обработки.
Алюминиевые сплавы
Основные литейные сплавы – сплавы системы алюминий – кремний (силумины)
Силумины (АЛ2, АЛ4, АЛ9) имеют высокую жидкотекучесть, малую усадку (0,8…1%), не склонны к образованию горячих и холодных трещин, потому что по химическому составу близки к эвтектическим сплавам (интервал кристаллизации составляет 10…30 0С).
Остальные алюминиевые сплавы имеют низкую жидкотекучесть, повышенную усадку, склонны к образованию трещин.
Отливки из алюминиевых сплавов изготовляют литьем в кокиль, под давлением, в песчаные формы.
Используют кокили с вертикальным разъемом. Для получения плотных отливок устанавливаются массивные прибыли. Металл подводят через расширяющиеся литниковые системы с нижним подводом металла к тонким сечениям отливки. Все элементы литниковой системы размещают в плоскости разъема кокиля.
Медные сплавы
Бронзы (БрО5Ц5С5, БрАЖЗЛ) и латуни (ЛЦ40Мц3А).
Все медные сплавы склонны к образованию трещин. Отливки изготавливаются литьем в песчаные и оболочковые формы, а также литьем в кокиль, под давлением, центробежным.
Для предупреждения образования усадочных раковин и пористости в массивных узлах отливок устанавливают прибыли. Для предупреждения появления трещин в отливках используют форму с высокой податливостью.
Для плавного поступления металла применяют расширяющиеся литниковые системы с верхним, нижним и боковым подводом. Для отделения оксидных пленок в литниковой системе устанавливают фильтры из стеклоткани.
Титановые сплавы
Имеют высокую химическую активность в расплавленном состоянии. Они активно взаимодействуют с кислородом, азотом, водородом и углеродом. Плавку этих сплавов ведут в вакууме или в среде защитных газов.
Основной способ производства титановых отливок – литье в графитовые формы, в оболочковые формы из нейтральных оксидов магния, циркония. При изготовлении сложных тонкостенных отливок применяют формы, полученные по выплавляемым моделям.
Дефекты отливок и их исправление
Дефекты отливок по внешним признакам подразделяют: на наружные (песчаные раковины, перекос недолив); внутренние (усадочные и газовые раковины, горячие и холодные трещины),
Песчаные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки, которые возникают из-за низкой прочности формы и стержней, слабого уплотнения формы и других причин.
Перекос – смещение одной части отливки относительно другой, возникающее в результате небрежной сборки формы, износа центрирующих штырей, несоответствия знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике, неправильной установке стержня.
Недолив – некоторые части отливки остаются незаполненными в связи с низкой температурой заливки, недостаточной жидкотекучести, недостаточным сечением элементов литниковой системы.
Усадочные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки с шероховатой поверхностью и грубокристаллическим строением.
Возникают при недостаточном питании массивных узлов, нетехнологичной конструкции отливки, заливки перегретым металлом, неправильная установка прибылей.
Газовые раковины – открытые или закрытые пустоты с чистой и гладкой поверхностью, которая возникает из-за недостаточной газопроницаемости формы и стержней, повышенной влажности формовочных смесей и стержней, насыщенности расплавленного металла газами.
Трещины горячие и холодные – разрывы в теле отливки, возникающие при заливке чрезмерно перегретым металлом, из-за неправильной конструкции литниковой системы, неправильной конструкции отливок, повышенной неравномерной усадки, низкой податливости форм и стержней.