Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

620.22(07)

Г82

Грибанов А.И.

Материаловедение

Конспект лекций

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2008

УДК 620.22(075.8)

Г82

Одобрено

учебно-методической комиссией энергетического факультета

Рецензенты:

Б.К. Сеничкин, В.М. Мустакимова

Г82	Грибанов, А.И. Материаловедение: конспект лекций/ А.И. Грибанов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 71 с.
	ISBN
	В конспекте лекций рассмотрены кристаллическое строение металлов, процессы кристаллизации, пластической деформации, рекристаллизации и диаграммы состояний. Приведены данные о составе и свойствах чугунов и сталей. Описаны основные виды термической обработки. Рассмотрены виды, структура и свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Конспект лекций предназначен для студентов заочной формы обучения специальности «Промышленная теплоэнергетика», изучающих дисциплину «Материаловедение».
	УДК 620.22(075.8)
ISBN		 Издательство ЮУрГУ, 2008.

Введение

Материаловедение – наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, и объективные зависимости их свойств от химического состава, строения (структуры) и способа обработки.

Решение многих технических проблем, связанных с уменьшением массы машин и приборов, повышением их надёжности и работоспособности во многом зависит от развития материаловедения. Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии. Но материаловедение развивается в основном экспериментально. Поэтому разработка новых методов исследования строения и физико-механических свойств материалов способствует развитию материаловедения.

Значительный вклад в развитие науки о материалах внесли русские и советские учёные. П.П. Аносов (1799–1851 гг.) установил связь между строением стали и её свойствами. Д.К. Чернов (1839–1921 гг.) открыл полиморфизм стали. Н.С. Курнаков (1860–1941 гг.) занимался разработкой методов физико-химического исследования и классификацией сложных фаз в металлических сплавах.

Большой вклад в развитие материаловедения внесли зарубежные учёные: А. Ле-Шателье (Франция), Р. Аустен (Англия), М. Лауэ и П. Дебай (Германия) и др.

1. Кристаллическое строение металлов

1.1. Общая характеристика и структурные методы исследования металлов

Существуют две разновидности твёрдых тел, отличающиеся своими свойствами, кристаллические и аморфные.

Кристаллические тела при нагреве остаются твёрдыми до вполне определённой температуры. У них переход из твёрдого состояния в жидкое и наоборот происходит при температуре плавления или кристаллизации.

Аморфные тела при нагреве размягчаются в большом температурном интервале, становятся вязкими, а затем переходят в жидкое состояние. При охлаждении процесс идёт в обратном направлении.

Различие в свойствах кристаллических и аморфных тел объясняется различием их атомно-кристаллического строения. В аморфных телах атомы, как в твёрдом состоянии, так и в жидком в пространстве располагаются хаотично. В этих телах может быть только «ближний» порядок, то есть только на небольших участках наблюдается закономерность расположения атомов. В кристаллических телах в твёрдом состоянии атомы располагаются упорядоченно во всём объёме, то есть существует «дальний» порядок.

В зависимости от применяемых методов изучения строения материалов и размеров структурных составляющих различают: макроструктуру, микроструктуру и субструктуру (тонкую структуру).

Макроструктура – строение металла или сплава, видимое невооружённым глазом или при небольших увеличениях (с помощью лупы).

Микроструктура – строение металла или сплава, выявленное с помощью оптического или электронного микроскопа (увеличение до двух тысяч раз в оптических и до 10⁵…10⁶ раз – в электронных).

Субструктура описывает расположение элементарных частиц в кристалле и электронов в атомах. Изучается дифракционными методами (рентгенография, электронография, нейтронография) [1].