Билет 1

1. Материалы. Разновидности материалов. История развития материаловедения.

Материалы - сов.предметов труда, кот. чел-к преобразует в трудовом процессе превращ. их в прод.труда.

Матер. явл. как исходные вещ-а для произ-а продукции, так и вспомогательные вещ-а для проведения произв.процессов.

В зав-и от кол-а затраченного труда и функций мат-ов в произв.процессе различ.сл разновидности матер-ов:

1) сырье- предметы труда подвергнутые ранее воздействию труда и дальнейшей переработке(лен, шкура).

2) первичное сырье- предмет на кот.впервые затрачен труд.(ткань, кожа).

3) вторичное сырье- отходы производства физ.и морально устаревшие предметы потребления подлеж.переработке.

4) полуфабрикат- прод-т переработки матер-ов,кот.должен пройти одну , несколько стадий обработки превращаясь в изделие.

Строение матер-а характеризует их структура. Структура- совокупность устойчивых связей материала обеспечивающих его целосность и сохранение его св-в при внешних и внутренних воздействиях.

Св-о – категория отражающая различие или общность материала и обнаружив.при их сравнении.

Материаловедение- наука изучающая связь между структурой и св-и материалов и их изменения при внешних воздействиях.

Задача: установление закономерностей взаимосвязей структуры и св-в материалов для того чтобы целенаправленно воздействовать на их при переработке изделия и при эксплуатации , для создания материалов с заданными св-и и прогнозированием срока службы матер-в.

Многие исторические этапы назыв. по названиям материалов. В середине 18 в. появл.первые отрасли пром-и. 1861г русский химик Бутлеров создал и обосновал теорию хим.строения вещ-в позднее разраб.основные принципы получения полимеров из низмолекулярных органич.соедин. В начале 20 в. разворач. исследования в области синтеза и переработки полимеров направлен на улучшение их механ св-в , повышение стойкости к возд.сред и высоких температур. Это ривело к созданию термостойких полимеров к синтезу теромоустойчивых фенольных смол , существ.расширением номенклатуры масс.

Направление материаловедния 20в стало получение композиционных материалов, путем сочетания разнородных компонентов.

2. Дайте характеристику свойств черных металлов

К числу черных металлов относят железо и его сплавы. Они имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость.

Сплавы железа с углеродом, содержащие его до 2.0%, называются сталью, а содержащие больше 2,0%-чугуном.

В зависимости от химического состава и структуры чугун разделяют на литейный, передельный, специальный (ферросплавы), ковкий.

Свойства чугуна определяются углеродом, который может присутствовать в виде механической примеси чешуек графита (серый чугун), а также быть химически связанным в виде карбида железа (белый чугун). Химически связанный углерод способствует повышению твердости и плотности чугуна, графит- наоборот снижает его твердость, но улучшает литейные свойства (снижает усадку, увеличивает жидкотекучесть).

Кроме углерода, в этом металле присутствуют постоянные примеси: кремний, фосфор, сера, марганец.

Кремний повышает механическую прочность, твердость, но понижает вязкость чугуна и обрабатываемость снятием стружкой.

Фосфор(P) увеличивает жидкотекучесть серого чугуна, повышает его твердость и износостойкость, но повышенное содержание фосфора придает изделиям ломкость и повышенную хрупкость в холодном состоянии.

Сера(S) является вредной примесью. Она уменьшает жидкотекучесть и способствует отбеливанию металла.

Марганец(Mn)способствует образованию твердого и хрупкого, химически связанного углерода, увеличивает склонность чугуна к отбеливанию и делает его более плавким.

Свойства и структура разных видов чугуна зависят не только от химического состава, но и скорости охлаждения отливок.

Быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, замедленное – серого.

Белый чугун отличается большой твердостью и хрупкостью, не может подвергаться механической обработке, плохо заполняет литейную форму.

Серый чугун, в котором углерод находится в виде свободного графита, в изломе имеет серый цвет и обладает жидкотекучестью, малой усадкой, хорошим заполнением литейных форм.

Сталью называют многочисленные сплавы железа с углеродом, в котором его содержится менее 2,0%. В большинстве практически применяемых сталей содержащие углерода находится в пределах от 0,1 до 1,4%.

В основу классификации стали положены следующие признаки.

По способу получения – мартеновская, конвекторная, электросталь (дуговая, индукционная).

По химическому составу – углеродистая (низко-, средне-, высокоуглеродистая) и легированная с различной степенью легированности: низколегированная, легированная, высоколегированная, сложнолегированная.

По назначению – строительная, конструкционная, инструментальная, специального назначения.

В зависимости от качества углеродистую сталь делят на два вида – обыкновенную и качественную.

Кроме углерода, в любой стали обязательно содержится примеси марганца, кремния, фосфора, серы.

Постоянные примеси марганца, кремния необходимы. Они полезны для стали, а примеси серы и фосфора вредны, но от них невозможно освободиться полностью.

Марганец повышает прочность и сильно увеличивает прокаливаемость стали. Он устраняет вредное действие серы, является эффективным раскислителем и уменьшает ломкость и хрупкость стали.

Кремний повышает прочность этого металла.

Сера является вредной примесью. Она попадает в сталь из руды и топлива и образует сернистое железо.

Фосфор, растворяясь в феррите, повышает его твердость и резко снижает ударную вязкость, вызывает хладноломкость.

К скрытым примесям относят кислород, азот и водород. Они могут быть в стали в свободном состоянии или в виде химических соединений. В любой форме они являются вредными для здоровья людей. Азот повышает твердость и хрупкость стали, понижает ее пластичность и вязкость. Кислород вызывает ломкость, снижает ее пластичность и вязкость.

Непременной составной частью стали является углерод (С), он сильно изменяет все свойства металла. В одинаковом структурном состоянии (после отжига) увеличение содержания углерода вызывает возрастание твердости, повышение упругости и прочности, а пластичность снижается. Для придания стали определенных ценных свойств в ее состав вводят специальные добавки - хром, никель, титан, вольфрам, кремний и др.

Хром - улучшает механические свойства, способствует лучшей работе на истирание, повышает коррозионную стойкость при комнатной и высокой температуре, режущие свойства.

Никель) повышает придел упругости металла, не снижая ударной вязкости, повышает прокаливаемость, снижает коробление при закалке.

Вольфрам повышает твердость и режущие свойства инструментальной стали вследствие образования с углеродом устойчивых мелкодисперсных карбидов

Алюминий вводят в сталь чаще всего с целью повышения её коррозионной стойкости при высокой температуре.

На свойство и качество стали и изделий из нее влияет способ производства. Основное количество этого металла получают путем переработки передельного чугуна.

Процесс получения стали сводится к удалению из чугуна излишнего углерода, кремния, марганца и очистке чугуна от вредных примесей (серы и фосфора).

Билет 2