Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Петрозаводский государственный университет»
Кольский филиал
С.М. Маслобоева
материаловедение
Часть II
металлы и сплавы, материалы на основе
различных веществ
Учебное пособие
Апатиты
2010
УДК 622:620.2
ББК 30.3
Печатается по решению редакционно-издательского совета Кольского филиала Петрозаводского государственного университета
Рецензенты:
В.Н. Колосов
доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института химии
и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева
Кольского научного центра РАН
В.И. Иваненко
кандидат химических наук, доцент кафедры химии
Мурманского государственного технического университета
Горный факультет
Кольского филиала Петрозаводского государственного университета
Маслобоева С.М.
Материаловедение. Часть II. Металлы и сплавы, материалы на основе различных веществ: учеб. пособие / Автор-составитель: С.М. Маслобоева. – Апатиты: КФ ПетрГУ, 2010. – 120 с.
Учебное пособие содержит курс лекций по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов», читаемый студентам Кольского филиала Петрозаводского государственного университета. Во II части пособия излагаются теоретические основы металловедения: теория железоуглеродистых сплавов (стали и чугуны), учение о пластической деформации, теория и практика термической обработки и поверхностного упрочнения, высокочастотная закалка и химико-термическая обработка. Описаны конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами, цветные сплавы и материалы порошковой металлургии. Приведена характеристика полимерных пластических материалов и материалов из органических и неорганических минеральных веществ.
Подготовлено в соответствии с государственными образовательными стандартами и предназначено для студентов очной и заочной форм обучения технических специальностей: 130401 «Физические процессы (горного или нефтегазового) производств, 130403 «Открытые горные работы», 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», 130405 «Обогащение полезных ископаемых», 140402 «Теплофизика», 140201 «Высоковольтные электроэнергетика и электротехника», 210301 «Радиофизика и электроника». Учебное пособие может быть полезно аспирантам и инженерам.
Ил.- 30, библиогр.- 15 назв.
УДК 622:620.2
ББК 30.3
Ó С.М. Маслобоева, 2010
Ó Кольский филиал Петрозаводского
государственного университета, 2010
Содержание
Введение 6
Глава 1. Металлы и сплавы 7
1.1. Железо и сплавы на его основе 8
1.1.1. Система железо – углерод 8
1.1.1.1. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов 8
1.1.1.2. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов 11
1.1.1.3. Структуры железоуглеродистых сплавов 12
1.1.2. Стали и сплавы 14
1.1.2.1. Влияние углерода и примесей на свойства сталей 14
1.1.2.2. Назначение легирующих элементов 16
1.1.2.3. Классификация сталей 17
1.1.2.4. Маркировка сталей 18
1.1.2.5. Конструкционные стали и сплавы 19
1.1.2.5.1. Конструкционные строительные стали и сплавы 19
1.1.2.5.2. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы общего назначения 20
1.1.2.5.3. Конструкционные машиностроительные стали и 21
сплавы специального назначения 21
1.1.2.6. Инструментальные стали и сплавы 25
1.1.2.7. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами 27
1.1.2.7.1. Стали и сплавы с заданным температурным 27
коэффициентом линейного расширения 27
1.1.2.7.2. Стали и сплавы с высоким электросопротивлением 27
1.1.2.7.3. Магнитные стали и сплавы 28
1.1.3. Чугуны 29
1.1.3.1. Диаграмма состояния железо – графит 29
1.1.3.2. Процесс графитизации 30
1.1.3.3. Строение, свойства, классификация и маркировка чугунов 32
1.1.3.3.1. Влияние состава чугуна на процесс графитизации 33
1.1.3.3.3. Серый чугун 33
1.1.3.3.4. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом 34
1.1.3.3.5. Ковкий чугун 34
1.1.3.3.5. Отбеленные и другие чугуны 35
1.1.4. Виды термической обработки металлов 36
1.1.4.1. Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении 37
1.1.4.2. Технологические возможности и особенности отжига, 44
нормализации, закалки и отпуска 44
1.1.4.2.1. Отжиг и нормализация. Назначение и режимы 44
1.1.4.2.2. Закалка 47
1.1.4.3.3. Отпуск 50
1.1.5. Химико-термическая обработка стали 50
1.1.6. Методы упрочнения стали 52
1.1.6.1. Термомеханическая обработка стали 52
1.1.6.2. Поверхностное упрочнение стальных деталей 53
1.1.6.2.1. Закалка токами высокой частоты 53
1.1.6.2.2. Газопламенная закалка 54
1.1.6.3. Старение 54
1.1.6.4. Обработка стали холодом 55
1.1.6.5. Упрочнение методом пластической деформации 56
1.2. Титан и сплавы на его основе 56
1.3. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе 58
1.4. Цветные металлы и сплавы на их основе 60
1.4.1. Медь и сплавы на ее основе 60
1.4.1.1. Медь 60
1.4.1.2. Латуни 60
1.4.1.3. Бронзы 61
1.4.1.4. Медно-никелевые сплавы 63
1.4.2. Алюминий и сплавы на его основе 64
1.4.2.1. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой 64
1.4.2.2. Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой 64
1.4.2.3. Литейные алюминиевые сплавы 65
1.4.3. Магний и сплавы на его основе 65
1.4.3.1. Деформируемые магниевые сплавы 65
1.4.3.2. Литейные магниевые сплавы 65
1.4.4. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, 66
свинцовой и цинковой основах 66
1.4.5. Припои 67
1.5. Композиционные материалы 68
1.6. Материалы порошковой металлургии 70
1.6.1. Пористые порошковые материалы 71
1.6.2. Конструкционные порошковые материалы 72
1.6.3. Электротехнические порошковые материалы 73
1.6.4. Магнитные порошковые материалы. 73
1.7. Металлические стекла 74