Курс “ технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство” зміст курсу

Складається з наступних розділів:

Розділ 1 Матеріалознавство

Розділ 2 Металургійне виробництво

Розділ 3 Ливарне виробництво

Розділ 4 Обробка металів тиском

Розділ 5 Зварювання металів

Розділ 6 Неметалічні матеріали.

РОЗДІЛ I

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО

Глава I Будова металів

§ 1. Матеріалознавство як наука про властивості металів і сплавів.

М атеріалознавство – наука, що вивчає металеві й неметалічні матеріали, застосовувані в техніці, об'єктивні закономірності залежності їхніх властивостей від хімічного складу, їхньої структури, способів обробки й умов експлуатації.

Метою вивчення даної дисципліни є пізнання природи й властивостей матеріалів, а також методів їхнього зміцнення для найбільш ефективного використання в техніці.

Теоретичною основою матеріалознавства є відповідні розділи фізики й хімії, однак наука про матеріали в основному розвивається експериментальним шляхом. Тому розробка нових методів дослідження будови й фізико-механічних властивостей матеріалів сприяє подальшому розвитку матеріалознавства.

Вивчення технологічних, експлуатаційних властивостей матеріалів дозволяє визначити області раціонального їхнього використання з урахуванням економічних вимог.

Використання неметалічних матеріалів у промисловості невелике й становить близько 5 - 6 %. Хоча останнім часом ведуться роботи з більш ширшого їх використання, однак метали все-таки займають провідне місце. Тому в досліджуваному курсі основну увагу буде приділено металам і їхнім сплавам.

§ 2. Історія розвитку науки.

Перше визначення металів, як тіл “світлих, здатних куватися”, дав в 18 столітті геніальний росіянин учений Михайло Васильович Ломоносов.

В идатним металургом 19 століття був Павло Петрович Аносов, що, працюючи на Златоустівському заводі, так поставив виробництво клинкової сталі, що вона перевершила прославлену сталь дамаських майстрів. П. П. Аносов перший в 1831 р. застосував мікроскоп для дослідження металів і докладно описав результати своєї роботи в книзі “Про булати”. Крім того, П. П. Аносов розробив принципово новий п роцес газової цементації, що є одним з найбільш прогресивних і продуктивних методів науглероживания сталі; він вивчав також вплив на властивості сталі різних інструментів.

До середини 19 ст., коли сталеливарне виробництво почало розвиватися посиленими темпами й сталь почали застосовувати для відповідальних виробів (гарматні стовбури й ін.), з'ясувалося що властивості сталевих виробів, виготовлених зі сталі однакової сполуки, виходять різними. В одних випадках сталеві вироби надійно працювали, в інших - вироби зі сталі такої ж сполуки виявлялися зовсім непридатними. Причини цього були зовсім неясні, що ставило під сумнів можливість подальшого розвитку виробництва зі сталі відповідальних деталей.

У цей період (1866 р.) почав свою роботу на Обухівському заводі видатний російський учений Дмитро Костянтинович Чернов. Йому на протязі 2-х років безперервної роботи на заводі вдалося зробити відкриття світового значення, які забезпечили великий технічний прогрес. Про ці відкриття, що стали основою металознавства як науки, Д. К. Чернов у квітні 1868 р. повідомив Російському металургійному суспільству у своїй доповіді.

Д. К. Чернов уперше показав, що для сталі у твердому стані існують критичні температури (наз. точками Чернова), при яких змінюється будова сталі, що приводить сталь до нового якісного стану.

Ці критичні температури є орієнтирами для побудови правильних технічних процессів теплової обробки, що забезпечують високу якість металевих виробів.

Тільки на основі відкриття Чернова став можливим подальший технічний прогрес у машинобудуванні. В усьому світі виробництво сталевих виробів, а згодом і виробів з інших сплавів, побудовано на наукових основах, створених Д. К. Черновим.

Розвитку металознавства в 19 в. також сприяли роботи А. А. Байкова, Ф. Осмонда (Франція), Г. Таммана (Німеччина) Р. Аустена (Англія), Г. Хоу (США) і ін.

За роки радянської влади відкрита більша мережа накуово-дослідних інститутів, що працюють в області металознавства й термообробки. У багатьох навчальних інститутах є кафедри й лабораторії металоведення, на базі яких виросли великі наукові школи. Так школою академіка Н. С. Курнакова вивчена велика кількість металевих систем і установленна залежність властивостей сплавів від сполуки сплавів, а також зв'язок між сполукою сплавів і технологічних властивостей сплавів. Школою академіка А.А Бочвара відкриті закономірності евтектичної і евтектоїдної кристалізації.

Школою професора С. С. Штейнбега вивчені механізм і кінетика ізотермічного розпаду в сталі.

Школою академіка Г. В. Курдюмова розглянуті природа й механізм утворення мартенситу в сталі й кольорових сплавах і перетворення при відпустці загартованої сталі.