- •Общие сведения
- •Общие сведения
- •Глава 5. Железо и его сплавы
- •Общие сведения
- •1.2. Углеродистые стали
- •Общие сведения
- •Глава 13, Цветные металлы и сплавы
- •Общие сведения
- •Глава 14. Порошковые материалы
- •Общие сведения
- •Глава 15. Металлы и сплавы для работы при низких температурах
- •Общие сведения
- •Общие сведения
- •Общие сведения
- •Общие сведения
- •Общие сведения
- •Раздел I производство черных и цветных металлов.
- •Глава 1
- •1. Исходные материалы для доменного производства
- •2. Доменная печь
- •3. Доменный процесс
- •4 . Производство литейного чугуна
- •Глава 2
- •1. Кислородно-конвертерное произсодство стали
- •М артеновское производство стали
- •3. Производство стали в электропечах
- •4. Рафинирование стали в установках для переплава
- •5. Разливка стали
- •6. Внепечные способы рафинирования стали
- •Глава 3
- •1. Производство меди
- •2. Производство алюминия
- •3. Производство магния
- •4. Производство титана
- •Раздел II металловедение
- •Глава 1
- •1. Общие сведения
- •2. Кристаллическое строение металлов
- •3. Дефекты строения кристаллических тел
- •3.1. Точечные дефекты
- •3.2. Линейные дефекты
- •3.3. Теоретическая и фактическая прочность
- •3.4. Поверхностные дефекты
- •4. Кристаллизация металлов
- •4.1. Энергетические условия кристаллизации
- •4.2. Механизм процесса кристаллизации
- •4.3. Строение слитка спокойной стали
- •Глава 2
- •1. Свойства металлов и сплавов
- •2. Упругая и пластическая деформация
- •3. Хрупкое и вязкое разрушение
- •4. Факторы, определяющие характер разрушения
- •5. Наклеп, возврат и рекристаллизация
- •Глава 3
- •1. Общие сведения
- •2. Особенности испытаний при низких температурах
- •3. Статические испытания
- •4. Динамические испытания
- •5. Испытания долговечности металлов
- •5.1. Усталостные испытания
- •5.2. Испытания на ползучесть
- •6. Трещнностойкость металлов и коэффициент интенсивности напряжений
- •7. Испытания на вязкость разрушения
- •Глава 4
- •1. Общие сведения
- •2. Основные типы диаграмм состояния
- •2.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов
- •2.2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •2.3. Правило отрезков
- •2.4. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •2.5. Диаграмма состояния сплавов с перитектическим превращением
- •2.6. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения
- •2.7. Диаграмма состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения
- •3. Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов
- •4. Основные сведения о диаграммах состояния тройных систем
- •Глава 5
- •1. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
- •2 Диаграмма состояния железо-цементит
- •3. Диаграмма состояния железо-графит
- •4. Углеродистые стали
- •4.1. Влияние углерода на свойства стали
- •4.2. Влияние примесей на свойства стали
- •4.3. Классификация углеродистых сталей
- •4.4. Стали обыкновенного качества
- •4.5. Качественные углеродистые стали
- •5. Чугуны
- •5.1. Виды чугунов
- •5.2. Факторы, способствующие графитизации
- •5 .3. Микроструктура и свойства чугуна
- •1. Общие сведения
- •2. Виды термической обработки стали
- •3. Превращения в стали при нагреве. Образование аустенита
- •4. Превращение аустенита в перлит при охлаждении. Диаграмма изотермического превращения аустенита
- •5. Мартееситное превращение аустенита
- •6 . Превращения при отпуске закаленной стали
- •Глава 7
- •1. Отжиг и нормализация
- •2. Закалка стали
- •3. Отпуск закаленной стали
- •4. Термомеханическая обработка (тмо) стали
- •Глава 8
- •1. Упрочнение поверхности методом пластического деформирования
- •2. Поверхностная закалка
- •3. Химико-термическая обработка стали
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Цементация стали
- •3.3. Азотирование стали
- •3.4. Цианирование стали
- •3.5 Диффузионная металлизация
- •Глава 9
- •1 Влияние легирующих элементов
- •1.1. Влияние легирующих элементов на свойства феррита
- •1.2. Карбиды в легированных сталях
- •1.3. Влияние легирующих элементов на превращения в стали
- •1.4. Особенности закалки и отпуска легированных сталей
- •2. Классификация легированных сталей
- •3. Маркировка легированных сталей
- •Глава 10
- •1. Характеристика конструкционных сталей
- •2. Стали для строительных конструкций
- •3. Цементуемые стали
- •4. Улучшаемые стали
- •5. Высокопрочные стали
- •6. Рессорно-пружинные стали
- •7. Подшипниковые стали
- •8. Износостойкая аустенитная высокомарганцевая сталь
- •Глава 11 инструментальные стали
- •1. Стали для режущего инструмента
- •1.1. Требования к сталям
- •1.2. Углеродистые стали
- •1.3. Легированные стали
- •1.4. Быстрорежущие стали
- •2. Металлокерамические твердые сплавы
- •3. Стали для измерительного инструмента
- •4. Штамповые стали
- •4.1. Стали для штампов холодного деформирования
- •4.2. Стали для штампов горячего деформирования
- •Глава 12
- •1. Коррозионностойкие стали
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Хромистые стали
- •1.4. Другие методы защиты От коррозии
- •2. Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы
- •3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.1. Магнитные стали и сплавы
- •3.2. Электротехнические стали и сплавы
- •3.3. Сплавы с малым температурным коэффициентом линейного расширения
- •3.4. Сплавы для упругих элементов
- •3.5. Сплавы с эффектом памяти формы
- •Глава 13
- •1. Титан и его сплавы
- •2. Алюминий и его сплавы 2.1. Применение и основные свойства
- •2.2. Классификация алюминиевых сплавов
- •2.3. Деформируемые алюминиевые сплавы
- •2.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •3.2. Строение композиционных материалов
- •3.3. Дисперсноупрочненные композиционные материалы на основе алюминия
- •3.4. Армированные композиционные материалы на основе алюминия и его сплавов
- •4. Магний и его сплавы
- •5. Медь и ее сплавы
- •5.1. Основные свойства меди
- •5.2. Сплавы меди с цинком или латуни
- •5.3. Бронзы
- •6. Антифрикционные сплавы
- •7. Припои
- •Глава 14
- •1. Общие сведения
- •2. Конструкционные материалы
- •3. Антифрикционные материалы
- •4. Фрикционные материалы
- •5. Пористые фильтрующие элементы
- •Глава 15
- •1. Общие сведения
- •2. Свойства и применение сталей при низких температурах
- •2.1. Влияние легирующих элементов на хладостойкость сталей климатического холода
- •2.2. Ферритные низкоуглеродистые никелевые стали
- •2.3. Аустенитные стали
- •2.4. Железоникелевые сплавы
- •3. Свойства и применение алюминиевых сплавов при низких температурах
- •4. Свойства и применение сплавов титана при низких температурах
- •5. Свойства и применение сплавов меди при низких температурах
- •6. Выбор конструкционных материалов для работы при низких температурах
- •6.1. Механические свойства
- •6.2. Совместимость с рабочей средой
- •6.3. Физические свойства
- •6.4. Технологические свойства
- •Раздел III. Литейное производство
- •Глава 1
- •1. Общие понятия
- •2. Формовочные материалы
- •3. Оснастка
- •4. Ручная формовка
- •5. Машинная формовка
- •6. Изготовление стержней
- •7. Окраска и сборка форм
- •8. Заливка и другие окончательные операции
- •Глава 2
- •1. Литье в кокиль
- •2. Литье по выплавляемым моделям
- •3. Центробежное литье
- •4. Литье под давлением
- •5. Литье в оболочковые формы
- •6. Другие специальные способы литья
- •Глава 3
- •1. Классификация дефектов
- •2. Выбор вида технологического процесса
- •3. Анализ технологичности
- •Глава 1
- •Глава 2
- •1. Способы прокатки
- •2. Классификация прокатных станов
- •3. Основы технологии продольной прокатки
- •5 . Специальные виды прокатки
- •6. Производство гнутых профилей
- •7. Производство сварных труб
- •Глава 3
- •1. Основные понятия и закономерности процесса волочения
- •2. Производство проволоки
- •3. Производство прутков и профилей
- •4. Производство труб
- •Глава 4
- •1. Прессовое оборудование
- •2. Технология прессования
- •3. Гидроэкструзия
- •Глава 5
- •1. Технология ковки
- •Глава 6
- •1. Горячая объемная штамповка
- •2. Холодная объемная штамповка
- •3. Листовая штамповка
- •Глава 7
- •1. Эффект сверхпластичности и его использование в процессах омд
- •2. Высокоскоростные и импульсные методы обработки металлов давлением
- •Раздел V. Сварочное производство
- •Глава 1
- •1. Роль и место технологического процесса сварки в современном производстве
- •2. Физическая сущность процесса сварки. Классификация
- •3. Сущность основных способов сварки плавлением и область их рационального применения
- •4. Сущность основных способов сварки давлением
- •Глава 2
- •1 . Сварочные материалы
- •2. Тепловое воздействие сварочного источника на свариваемый металл.
- •3. Деформация и напряжения, возникающие при сварке, и способы борьбы с ними
- •4. Источники питания для сварки
- •5. Автоматическое регулирование процессов дуговой сварки
- •Глава 3
- •1. Пайка металлов
- •2. Газокислородная резка металлов
- •Раздел VI. Обработка резанием
- •Глава 1
- •1. Схемы обработки и классификация движений в процессе резания
- •2. Элементы токарного проходного резца
- •3. Элементы резания и параметры срезаемого слоя
- •4. Процесс резания и образования стружки
- •5. Наростообразование при резании металлов
- •6. Силы резания и мощность при точении
- •7. Тепловые явления при резании
- •8. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей
- •9. Износ и стойкость режущих инструментов
- •10. Упрочнение при обработке резанием
- •11. Производительность и выбор режима резания
- •12. Материалы для изготовления режущих инструментов
- •13. Обрабатываемость материалов
- •Глава 2
- •1. Классификация и обозначение металлорежущих станков
- •2. Приводы и передачи металлорежущих станков
- •3. Элементарные механизмы станков
- •4. Настройка кинематических цепей станков
- •Глава 3
- •1. Общие сведения
- •2. Классификация и типы токарных резцов
- •6. Обработка заготовок на токарно-револьверных станках
- •7. Токарно-карусельные и лобовые станки
- •8. Обработка заготовок на токарных автоматах и полуавтоматах
- •Глава 4
- •1. Сверление отверстий
- •2. Элементы и силы резания при сверлении
- •5. Сверлильные станки
- •Глава 5
- •1. Сущность фрезерования и классификация фрез
- •2. Элементы резания при фрезеровании
- •3. Силы и мощность резания при фрезеровании
- •4. Обработка заготовок на консольно-фрезерных станках
- •7. Приспособления для закрепления фрез
- •Глава 6
- •I. Особенности обработки строганием и долблением
- •2. Строгальные и долбежные резцы
- •3. Строгальные станки
- •4. Обработка заюговок на долбежных и протяжных станках
- •5. Протяжные станки
- •Глава 7 зубонарезание
- •1. Общие сведения
- •2. Нарезание зубчатых колес методом копирования
- •3. Нарезание зубчатых колес методом обкатки
- •4. Изготовление зубчатых колес на зубофрезерных станках
- •5. Изготовление зубчатых колес на зубодолбежных и зубострогальных станках
- •Глава 8
- •1. Общие сведения
- •4. Отделочные методы абразивной обработки
- •Глава 9
- •1. Общие сведения
- •2. Станки с программным управлением
- •4. Автоматические поточные линии и гибкие автоматические производства
- •Глава 10
- •1. Сущность методов обработки пластическим деформированием
- •3. Упрочняюще-калибрующие методы
- •Глава 11
Общие сведения
Классификация и типы токарных резцов
Основные узлы токарно-винторезного станка
Крепление заготовок и инструментов на токарно-винторезных станках
Работы, выполняемые на токарно-винторезных станках
Обработка заготовок на токарно-револьверных станках
Токарно-карусельные и лобовые станки
Обработка заготовок на токарных автоматах и полуавтоматах.
Глава 4. Обработка на сверлильных и расточных станках
Сверление отверстий
Элементы и силы резания при сверлении
Зенкерование, развертывание, нарезание резьб
Приспособления для сверлильных станков
Сверлильные станки
Обработка заготовок на расточных станках
Глава 5. Обработка на фрезерных станках
Сущность фрезерования и классификация фрез
Элементы резания при фрезеровании
Силы и мощность резания при фрезеровании
Обработка заготовок на консольно-фрезерных станках.
Обработка заготовок на продольно-фрезерных станках
Приспособления для фрезерных станков. Универсальные делительные головки
Приспособления для закрепления фрез
Глава 6. Обработка на строгальных, долбежных протяжных станках
1. Особенности обработки строганием и долблением
2,Строгальные и долбежные резцы
Строгальные станки
Обработка заготовок на долбежных и протяжных станках
Протяжные станки
Глава 7. Зубонарезание
Общие сведения
Нарезание зубчатых колес методом копирования
Нарезание зубчатых колес методом обкатки
Изготовление зубчатых колес на зубофрезерных станках
Изготовление зубчатых колес на зубодолбежных и зубострогальных станках
Глава 8. Обработка абразивными материалами
Общие сведения
Абразивные материалы и инструменты
Схемы шлифования
Отделочные методы абразивной обработки
Глава 9. Основные направления автоматизации обработки на металлорежущих станках
Общие сведения
Станки с программным управлением
Многооперационные станки
Автоматические поточные линии и гибкие автоматические производства
Глава 10. Обработка заготовок методами пластического деформирования
Сущность методов обработки пластическим деформированием
Формообразующие методы
Упрочняющие - калибрующие методы
Глава 11. Электрофизикохимические методы обработки
Рекомендательный библиографический список
Предметный указатель
Предисловие
Задачи, поставленные перед высшей школой XXVII съездом КПСС, нацеливают ученых на создание учебников для студентов высших учебных заведений, отражающих современный уровень достижений в данной области знаний и позволяющих воспитывать высококвалифицированные инженерные кадры для различных отраслей народного хозяйства.
Создать такой учебник для студентов машиностроительных и политехнических вузов и стремился авторский коллектив.
Настоящий учебник соответствует программам курсов «Технология конструкционных материалов» и «Материаловедение». Эти курсы вместе с другими общетехническими дисциплинами дают студентам необходимую общеинженерную, технологическую подготовку, закладывают основы знаний, необходимых как при работе на производстве, так и в научно-исследовательских и проектных институтах. При конструировании и изготовлении машин и приборов, организации их эксплуатации и ремонта инженер-механик в повседневной работе сталкивается с машиностроительными материалами и их использованием. Для успешного решения многих практических задач необходимы сведения о современных способах получения и обработки материалов, их свойствах и рациональных областях применения.
Технология конструкционных материалов является комплексной дисциплиной, в которой рассматриваются основные сведения о способах производства машиностроительных материалов и их обработки с целью получения деталей с заданными свойствами и конфигурацией, пригодных для использования в машинах и конструкциях.
Материаловедение рассматривает вопросы строения и свойств металлов, сплавов и других конструкционных материалов. Изучение этого курса позволяет осуществить рациональный выбор наиболее подходящего материала для конкретного изделия.
Различают две основные группы материалов: металлы и их сплавы, и неметаллические материалы. Металлы и сплавы бывают черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе: сталь и чугун. К цветным относят все остальные металлы: алюминий, медь, титан, магний, свинец, олово, никель и т. д. В современной технике используется около 65 наименований цветных металлов.
Из всех металлов и сплавов наиболее важную роль в машиностроении играет сталь. Доля производства стали, составляет 95 % всех металлических материалов, Широкая распространенность стали, обусловлена тем, что она обладает редким сочетанием свойств. При сравнительно низкой стоимости сталь характеризуется высокой прочностью, пластичностью и вязкостью, одновременно обладая хорошими технологическими свойствами. За траты энергии на производство единицы массы стальных деталей (их энергоемкость) значительно ниже, чем для деталей из алюминия, титана и т. д. Поэтому сталь широко используется во всех областях техники и объем ее производства характеризует экономический потенциал страны. Суммарная масса стальных изделий и конструкций, находящихся на службе человечества, т. е. современный металлический фонд, составляет около 7 млрд. т. Советский Союз занимает первое место в мире по производству стали: более 160 млн. т в год. Обладая большими запасами железной руды (около 43 % мировых запасов), наша страна имеет огромные возможности дальнейшего наращивания производства стали.
Современное производство стали в мире составляет более 600 млн. т в год и по крайней мере на ближайшее столетие сталь сохранит свое значение как важнейший конструкционный материал.
Из других металлов наиболее интенсивно будет развиваться производство алюминия и его сплавов. Содержание железа в земной коре составляет 4,6 %, а алюминия - 8,8 %, т. е. почти в два раза больше. За прошедшую пятилетку производство алюминия возросло более чем в 1,5 раза, в текущей ожидается дальнейший рост его производства.
Хотя объемы производства других цветных металлов и сплавов существенно меньше, без их применения было бы невозможно создание таких отраслей современной техники, как электро-, радио-, приборостроение, авиация, атомная, ракетно-космическая техника.
В первом разделе учебника рассмотрено производство металлов из руд и переработки чугуна в сталь. В этом разделе приведены современные способы получения и разливки высококачественной стали.
Второй раздел построен в соответствии с программой курса «Материаловедение». В нем даны представления о кристаллизации и строении металлов и сплавов, изменении их структуры при различных температурах, способах термической обработки и ее влиянии на физико-механические свойства. Рассмотрены конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами. Учитывая специфику низкотемпературной службы, особое внимание уделено свойствам конструкционных материалов при низких температурах. Приведены рекомендации по выбору материалов для работы в условиях низких температур.
В третьем разделе рассмотрены основы современной технологии литейного производства, специальные способы литья и контроля качества отливок, а также приведены требования, предъявляемые к литейным сплавам.
Четвертый раздел посвящен обработке металлов давлением. Материал этого раздела дает представление о процессах горячего и холодного деформирования металлов, производства заготовок методами прокатки, волочения и прессования, современных методах изготовления поковок и штамповок. Рассмотрены пути совершенствования обработки давлением за счет использования эффекта сверхпластичности, применения высокоскоростных и импульсных методов,
В пятом разделе изложены основные современные методы сварки и пайки металлов, технология изготовления сварных изделий, рассмотрены основные дефекты сварных соединений и способы их устранения, даны сведения о сварочных машинах и областях рационального применения сварочных процессов.
Шестой раздел дает представление о методах обработки материалов резанием, конструкциях металлорежущих станков и приспособлений. Здесь же рассмотрены электрофизические, электрохимические и другие методы обработки. Уделено внимание перспективам развития обработки резанием за счет использования станков с числовым программным управлением и других современных методов.
Разделы I и II написаны докт. техн. наук, проф. Солнцевым Ю. П., раздел III - канд. техн. наук, доц. Кузиным А. В., раздел IV - канд. техн. наук Чашниковым Д. И., раздел V - докт. техн. наук, проф. Демянцевичем В. П., раздел VI - канд. техн. наук, доц. Веселовым В. А.
Авторский коллектив глубоко признателен рецензентам: заведующим кафедр, докторам технических наук, профессорам И. П. Волчку и А. М. Паршину за ценные замечания и рекомендации, сделанные ими при рецензировании рукописи, а также коллективу кафедры «Технология металлов и металловедение» Ленинградского технологического института холодильной промышленности за помощь, оказанную при подготовке рукописи учебника.