Министерство транспорта РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

В. М. Григорьев

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Дополнить и редактировать:

Оценка вязкости по виду излома. - 58

Испытания на выносливость (ГОСТ 2860).- 58

Эксплуатационные свойства - 60

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп - 63

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2011

УДК 621.91(075.8) ББК К 63я73 Г 834

Рецензенты:

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Григорьев В. М.

Г 834 Материаловедение: Учебное пособие. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2011. — 166 с.

lSBN 5-7389-0143-6

Учебное пособие соответствует государственному образовательному стандарту ВПО по направлениям 190300 «Подвижной состав железных дорог» и 190200 «Транспортные машины и транспортно-технические комплексы».

Предназначено для студентов всех форм обучения специальностей 190301 «Локомотивы», 190302 «Вагоны», 190303 «Электрический транспорт железных дорог», 190205 «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование», изучающие дисциплину «Технология конструкционных материалов», а также для самостоятельного изучения специалистами по механообрабатывающему производству, обучаемым и аттестуемым в Институте повышения квалификации ДВГУПС.

УДК 621. 01(075.8)

ББК К 63я73

@ Издательство Дальневосточного государственного университета путей сообщений (ДВГУПС), 2013

lSBN 5-7389-0143-6 @ Григорьев В. М.

Содержание

Эксплуатационные свойства - 60 1

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп - 63 1

Введение 6

Библиографический список 8

1 Материаловедение. Особенности атомно-кристаллического строения металлов. 8

Металлы, особенности атомно-кристаллического строения 10

Понятие об изотропии и анизотропии 13

Аллотропия или полиморфные превращения. 14

Магнитные превращения 15

2 Строение реальных металлов. Дефекты кристаллического строения 15

Точеные дефекты 16

Линейные дефекты: 17

3 Кристаллизации металлов. Методы исследования металлов. 21

Механизм и закономерности кристаллизации металлов. 23

Условия получения мелкозернистой структуры 25

Строение металлического слитка 25

Определение химического состава. 27

Изучение структуры. 27

Физические методы исследования 28

4 Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. 29

Понятие о сплавах и методах их получения 29

Основные понятия в теории сплавов. 29

Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений 30

Классификация сплавов твердых растворов. 31

Кристаллизация сплавов. 33

Диаграмма состояния. 33

5 Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов. 34

Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния 42

6 Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. 43

Физическая природа деформации металлов. 44

Природа пластической деформации. 46

Дислокационный механизм пластической деформации. 47

Разрушение металлов. 48

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик 49

7 Механические свойства (продолжение).Технологические и эксплуатационные свойства 52

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик: твердость, ударная вязкость, усталостная прочность 53

Технологические свойства 59

Эксплуатационные свойства 60

8 Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация 61

Конструкционная прочность материалов 61

Особенности деформации поликристаллических тел. 62

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп 63

Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла: возврат и рекристаллизация 64

9 Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо – углерод. 67

Структуры железоуглеродистых сплавов 67

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов 68

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов 70

Структуры железоуглеродистых сплавов 72

10 Стали. Классификация и маркировка сталей. 73

Влияние углерода и примесей на свойства сталей 74

Влияние углерода. 74

Влияние примесей. 75

Назначение легирующих элементов. 76

Распределение легирующих элементов в стали. 77

Классификация и маркировка сталей 78

Классификация сталей 78

Маркировка сталей 78

11 Чугуны. Диаграмма состояния железо – графит. Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов 80

Классификация чугунов 81

Диаграмма состояния железо – графит. 81

Процесс графитизации. 82

Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов 83

Влияние состава чугуна на процесс графитизации. 84

Серый чугун. 85

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. 86

Ковкий чугун 87

Отбеленные и другие чугуны 88

12 Виды термической обработки металлов. Основы теории термической обработки стали. 88

Виды термической обработки металлов. 89

Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении 90

Механизм основных превращений 91

13 Основы теории термической обработки стали (продолжение) 96

Технологические особенности и возможности отжига и нормализации. 96

3. Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения 96

4. Превращение мартенсита в перлит. 99

Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска 100

Отжиг и нормализация. Назначение и режимы 101

14 Технологические особенности и возможности закалки и отпуска 103

Закалка 104

Способы закалки 106

Отпуск 108

Отпускная хрупкость 108

15 Химико-термическая обработка стали 109

Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования нитроцементации и диффузионной металлизации 110

Цементация 110

Термическая обработка после цементации 112

Азотирование 113

Цианирование и нитроцементация 114

Диффузионная металлизвция 116

16 Методы упрочнения металла. 116

Термомеханическая обработка стали 116

Поверхностное упрочнение стальных деталей 119

Закалка токами высокой частоты. 119

Газопламенная закалка. 121

Старение 121

Обработка стали холодом 122

Упрочнение методом пластической деформации 123

17 Конструкционные материалы. Легированные стали. 123

Конструкционные стали. 124

Легированные стали 124

Влияние элементов на полиморфизм железа 125

Влияние легирующих элементов на превращения в стали 126

Классификация легированных сталей 128

18 Конструкционные стали. Классификафия конструкционных сталей. 130

Классификация конструкционных сталей 130

Углеродистые стали. 130

Цементуемые и улучшаемые стали 131

Улучшаемые стали. 132

Высокопрочные, пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие и автоматные стали 133

Стали для изделий, работающих при низких температурах 135

Износостойкие стали. 136

Автоматные стали. 136

19 Инструментальные стали 137

Стали для режущего инструмента 137

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435). 137

Легированные инструментальные стали 138

Быстрорежущие стали 139

Стали для измерительных инструментов 141

Штамповые стали 141

Твердые сплавы 142

Алмаз как материал для изготовления инструментов 143

20 Коррозионно-стойкие стали и сплавы. Жаростойкие стали и сплавы. Жаропрочные стали и сплавы 143

Коррозия электрохимическая и химическая. 143

Классификация коррозионно-стойких сталей и сплавов 145

Хромистые стали. 145

Жаростойкость, жаростойкие стали и сплавы. 147

Классификация жаропрочных сталей и сплавов 149

21 Цветные металлы и сплавы на их основе. Титан и его сплавы. Алюминий и его сплавы. Магний и его сплавы. Медь и ее сплавы 152

Титан и его сплавы 152

Алюминий и его сплавы 154

Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой. 155

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой. 155

Литейные алюминиевые сплавы. 156

Магний и его сплавы 156

Деформируемые магниевые сплавы. 156

Литейные магниевые сплавы. 157

Медь и ее сплавы 157

Латуни. 157

Бронзы 159

22 Композиционные материалы. Материалы порошковой металлургии: пористые, конструкционные, электротехнические 161

Композиционные материалы 161

Материалы порошковой металлургии 164

Пористые порошковые материалы 165

Прочие пористые изделия. 166

Конструкционные порошковые материалы 167

Спеченные цветные металлы. 167

Электротехнические порошковые материалы 168

Магнитные порошковые материалы. 168

23 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС 169

23.1. Классификация пластмасс и способов их переработки 169

23.2. Получение деталей из жидких полимеров 180

23.3. Способы получения деталей из пластмасс в твердом состоянии 182

23.4. Способы получения неразъемных соединений из пластмассовых деталей 187

23.5. Технологические требования, предъявляемые к конструкциям пластмассовых деталей 190

23.6. Техника безопасности при работе с пластмассами 191

24 ИЗГОТОВЛЕНИЕ РЕЗИНОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 192

24.1. Состав, свойства и области применения резины 192

24.2. Технологические способы изготовления резиновых технических изделий 193