
- •Лекция №1. Содержание лекции:
- •Введение. Задачи курса.
- •Классификация материалов.
- •Содержание элементов в Земной коре.
- •Мировой объем производства основных материалов.
- •Структурные методы исследования.
- •Типы кристаллических решеток, особенности строения реальных металлических материалов.
- •Применение правила фаз.
- •Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Модифицирование жидкого металла.
- •Материалы аморфного строения и их применение.
- •Полиморфные превращения в металлах.
- •Жидкие кристаллы.
- •Диаграмма состояния систем с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
- •Применение правила отрезков.
- •Внутрикристаллическая ликвация.
- •Понятие об эвтектоидном и перитектоидном превращениях.
- •Диаграммы состояния системы, образующей химическое соединение.
- •Механические и технологические свойства сплавов, связь с типом диаграмм состояния.
- •Кривые охлаждения и анализ фазовых превращений железоуглеродистых сплавов.
- •Структура чугунов. Влияние примесей и скорости охлаждения (толщины отливки) на структуру чугунов.
- •Чугуны с пластинчатым, шаровидным, вермикулярным и хлопьевидным графитом: чпг, чшв, чвг, чхг. Механические свойства чугунов. Антифрикционные и легированные чугуны.
- •Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали.
- •Влияние легирующих элементов на структуру и фазовые превращения в стали.
- •Рост зерна аустенита. Мелкозернистые и крупнозернистые стали.
- •Понятия о превращениях в переохлажденном аустените (перлитное, бейнитное, мартенситное). Метастабильные структуры.
- •Виды термической обработки материалов.
- •Полный и нормализационный отжиг. Отжиг на зернистый перлит.
- •Закалка стали.
- •Способы объемной закалки.
- •Влияние термообработки на механические свойства.
- •Лекция № 10 Прокаливаемость стали. Виды и назначение отпуска. Превращения при нагреве закаленной стали. Прокаливаемость стали.
- •Превращения при нагреве закаленной стали.
- •Виды и назначение отпуска.
- •Лазерная термическая обработка.
- •Цементация стали. Строение цементованного слоя. Термическая обработка стали после цементации.
- •Втмо, нтмо.
- •Сверхпластичность.
- •Влияние термической обработки на механические свойства стали. Табл. 4.
- •Влияние электромагнитного поля на структуру и свойства металлических материалов.
- •Влияние температуры, порог хладноломкости.
- •Трещиностойкость, вязкость разрушения k1c.
- •Основные понятия механики разрушения: расчеты размеров трещины. Модели Гриффитса, Инглиса - Зинера и др.
- •Пути повышения прочности металлических материалов.
- •Высокопрочные материалы. Долговечность.
- •Цементуемые и улучшаемые стали, классификация по химическому составу.
- •Коррозоинностойкие стали.
- •Кислотостойкие стали и сплавы.
- •Магнитные стали и сплавы.
- •Электротехнические сплавы.
- •Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами.
- •Углеродистые и легированные стали.
- •Быстрорежущие вольфрамосодержащие стали и их термическая обработка.
- •Безвольфрамовые теплостойкие стали.
- •Твердые сплавы. Твердые сплавы вк, тк, ттк, тн и др.
- •Сверхтвердые материалы (алмазы и др.).
- •Лекция № 19 Цветные металлы и сплавы. Сплавы алюминиевые деформированные и литейные. Закалка и старение. Модулированные структуры. Цветные металлы и сплавы.
- •Сплавы алюминиевые деформированные и литейные.
- •Закалка и старение.
- •Бронзы оловянные, алюминиевые и др. Модулированные структуры.
- •Магний и магниевые сплавы.
- •Бериллий.
- •Титан и его сплавы.
- •Антифрикционные материалы. Строение, свойства и применение.
- •Лекция № 21 Порошковые металлические материалы. Порошковые стали. Антифрикционные материалы. Фрикционные материалы. Пористые материалы. Порошковые металлические материалы.
- •Порошковые стали.
- •Антифрикционные материалы.
- •Фрикционные материалы.
- •Пористые материалы.
- •Строение макромолекул и над молекулярные структуры полимерных тел.
- •Физические (релаксационные) состояния полимеров.
- •Термопласты. Термоэластопласты. Олигомеры и реактопласты.
- •Каучуки и резиновые материалы.
- •Термоэластопласты
- •Стеклокристаллические материалы.
- •Конструкционные керамические материалы.
- •Углеродные и графитовые материалы. Строение, свойства и применение.
- •Материалы матрицы, виды и механические свойства волокон.
- •Совместимость матрицы и волокон.
- •Механические свойства композиционных материалов. Расчеты прочности км.
- •Механические свойства органических волокон.
- •Механические свойства борных волокон.
- •Механические свойства волокон карбида кремния на подложке w. Таблица.
- •Механические свойства некоторых пкм. Таблица.
- •Км на металлических матрицах, из керамики, силикатных стекол и углеродных материалов. Перспективы развития км.
- •Свойства типичных композитов с металлической матрицей.
Втмо, нтмо.
Термомеханическая обработка основана на совмещении двух способов упрочнения - пластической деформации и фазовых изменений, заключается в наклепе аустенита с последующим его превращением. Видами ТМО являются: высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), которая состоит из деформирования аустенита выше температуры рекристаллизации (tр) обычно выше критических точек и быстрого охлаждения. Рис. 56.
Рис. 56. Классификационная схема ТМО.
- низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО), которая состоит из деформирования аустенита ниже tр, т.е. нестабильного аустенита переохлажденного ниже критических точек с последующим охлаждением и фазовым превращением.
Сталь упрочняется за счет мартенситной реакции и за счет дефектов строения унаследованных мартенситом от деформированного аустенита.
При НТМО переохлажденный до 500 - 600 С аустенит деформируется (до 80-9-%) и наклепывается. При НТМО повышение прочности сопровождается понижением пластичности. При ВТМО наклеп аустенита не сохраняется в чистом виде до мартенситного превращения, так как ВТМО осуществляется выше температуры tр. Если немедленно не охладить сталь после деформации, то будут происходить рекристаллизационные процессы.
Обычно после ТМО осуществляют отпуск на заданную прочность (пластичность). В отдельных случаях после деформации сталь подвергается изотермическому бейнитному распаду (ВТМизО). Имеется класс обработок, которые осуществляются в обратном порядке - превращение, а затем наклеп (механико - термическая обработка МТО). МТО осуществляется деформацией на 3 - 5 % мартенсита и последующим низким отпуском, что создает повышение прочности на 10 - 20 %. В большинстве случаев увеличение прочности сопровождается снижением пластических свойств (исключение - упрочнение за счет измельчение зерна аустенита). Табл. 4.
Сверхпластичность.
Под сверхпластичностью понимают способность металла к значительной равномерной деформации без деформационного упрочнения (наклепа).
Различают несколько видов сверхпластичности:
Влияние термической обработки на механические свойства стали. Табл. 4.
Термическая обработка |
Прочность |
Пластичность |
Вязкость |
Отжиг |
Самая низкая |
Самая высокая |
|
Нормализация |
Низкая |
Высокая |
Высокая |
Улучшение |
Средняя |
Высокая |
Самая высокая |
ВТМО |
Высокая |
Высокая |
Самая высокая |
НТМО |
Самая высокая |
Самая низкая |
Средняя |
МТО |
Самая высокая |
Самая низкая |
Самая низкая |
- мелкозеренная сверхпластичность проявляется при повышенных температурах, не ниже чем 0.4 Тпл, при очень мелком зерне размером в диаметре 3 - 5 мкм и малой скорости деформирования 0.0001 с-1 (отсутствует сдвиговая деформация),
- субкритическая сверхпластичность. Имеет место при температурах вблизи или ниже фазовых превращений при определенной исходной структуре. Перед фазовым превращением или плавлением происходит значительное изменение свойств без изменения структуры. Например, Е снижается в два - три раза.
- мартенситная сверхпластичность, при сдвиговом бездиффузионном превращении наблюдается повышенная пластичность,
- рекристаллизационная сверхпластичность. Выше температуры рекристаллизации заметного упрочнения не возникает.