- •Глава 1. Строение и свойства материалов…………………….…..….7
- •Глава 2. Фазовый состав сплавов…………………………………… ....18
- •Глава 3. Дефекты кристаллов………………………………………………...23
- •Точечные дефекты…………………………………………………………………...23
- •Глава 4. Свойства материаЛов……………………………………………..27
- •Глава 5. Формирование структуры литых материалов..………..37
- •5.4. Получение монокристаллов……………………………………………………………41
- •5.5. Аморфные металлы………………………………………………………………..…..42
- •5.6. Нанокристаллические материалы……………………………………………….…43
- •Глава 6. Влияние химического состава
- •Глава 7. Формирование структуры деформированных
- •Глава 9. Термическая обработка металлов……………………......68
- •Глава 10. Химико-термическая обработка сплавов…………….78
- •Глава 1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Кристаллические и аморфные тела
- •1.2. Элементы кристаллографии
- •1.2.1. Кристаллическая решетка
- •1.2.2. Кристаллографические индексы
- •1.2.3. Анизотропия
- •1.3. Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов
- •1.3.1. Взаимодействие частиц в кристаллах
- •1.3.2. Молекулярные кристаллы
- •1.3.3. Ковалентные кристаллы
- •1.3.4. Металлические кристаллы
- •1.3.5. Ионные кристаллы
- •Глава 2. Фазовый состав сплавов
- •2.1. Твердые растворы
- •2.1.1. Твердые растворы замещения
- •2.1.2. Твердые растворы внедрения
- •2.2. Промежуточные фазы
- •2.2.1. Промежуточные фазы системы металл – неметалл
- •2.2.2. Промежуточные фазы системы металл-металл
- •Глава 3. Дефекты кристаллов
- •3.1. Точечные дефекты к точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения (рис.3.2).
- •3.2. Линейные дефекты
- •3.3. Поверхностные дефекты
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 4. Свойства материалов.
- •4.1. Критерии выбора материала
- •4.2. Механические свойства материалов
- •4.2.1. Механические свойства, определяемые при статических нагрузках
- •4.2.1.1. Испытание на растяжение (гост 1497-84)
- •4.2.1.2. Испытания на изгиб
- •4.2.1.3. Испытания на твердость
- •4.2.1.4. Испытания на динамические нагрузки
- •4.2.2. Механические свойства, определяемые при переменных (циклических) нагрузках
- •4.3. Физические свойства материалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5. Формирование структуры литых материалов
- •5.1. Самопроизвольная кристаллизация
- •5.2. Несамопроизвольная кристаллизация
- •5.3. Форма кристаллов и строение слитков
- •5.4. Получение монокристаллов
- •5.5. Аморфные металлы
- •5.6. Нанокристаллические материалы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Влияние химического состава на равновесную структуру сплавов
- •6.1. Метод построения диаграмм состояния
- •6.2. Диаграммы состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твёрдом состоянии
- •6.3. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твёрдом состоянии и образуют эвтектику
- •6.4. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой ограниченно растворимы в твёрдом состоянии и образуют перитектику
- •6.5. Диаграмма состояния сплавов с полиморфным превращением одного из компонентов
- •6.6. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением
- •6.7. Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии.
- •6.8. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •6.8.1. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
- •6.8.2. Превращения в сплавах железо-графит
- •6.8.3. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей
- •6.8.4. Карбиды и нитриды в легированных сталях
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7. Формирование структуры деформированных металлов и сплавов
- •7.1. Механизм пластического деформирования
- •7.2. Особенности деформированния монокристаллов
- •7.3. Деформирование поликристаллов
- •7.4. Деформация двухфазных сплавов
- •7.5. Свойства холоднодеформированных металлов
- •7.6. Возврат и рекристаллизация
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 8. Диффузия в металлах и сплавах
- •8.1. Вывод первого уравнения Фика на основе атомной диффузии
- •В единицу времени между двумя соседними плоскостями 1 и 2 кристаллов решетки,
- •Расположенных на расстоянии ∆
- •8.2. Механизмы диффузии в металлах и полимерах
- •Глава 9. Термическая обработка металлов
- •9.1. Термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями в твердом состоянии
- •9.1.1. Нагрев для снятия остаточных напряжений
- •9.1.2. Рекристализационный отжиг
- •9.1.3. Диффузионный отжиг
- •9.2. Термическая обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •9.3. Термическая обработка сплавов с переменной растворимостью и полиморфным превращением (стали)
- •9.3.1.Превращения при нагреве до аустенитного состояния
- •9.3.2. Превращения аустенита при различных степенях переохлаждения
- •9.3.2.1. Перлитное превращение аустенита
- •9.3.2.2. Мартенситное превращение аустенита
- •9.3.2.3. Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита
- •9.4. Технология термической обработки стали
- •9.4.1. Отжиг сталей
- •9.4.2. Нормализация сталей
- •9.4.3. Особенности закалки сталей
- •9.4.4. Отпуск закаленных сталей
- •9.4.5. Свойства отпущенной стали
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Химико-термическая обработка сплавов
- •10.1. Диффузионное насыщение стальных деталей углеродом и азотом
- •10.2. Диффузионное насыщение деталей металлами и неметаллами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Конструкционные материалы
- •11.1. Общие требования
- •11.2. Конструкционная прочность материала и методы ее оценки
- •11.3. Методы повышения конструкционной прочности
- •11.4. Классификация конструкционных материалов
- •11.5. Классификация конструкционных сталей
- •11.5.1. Углеродистые стали
- •11.5.2. Легированные стали
- •11.6. Износостойкие материалы
- •11.7. Материалы, устойчивые к действию температур и рабочей среды
- •11.7.1. Жаропрочные материалы
- •Критериями жаропрочности, помимо предела ползучести, является предел длительной прочности и сопротивление релаксации.
- •11.7.1.1. Основные группы жаропрочных материалов
- •11.7.2. Коррозионностойкие нержавеющие стали и сплавы
- •11.8. Инструментальные стали
- •11.9. Штамповочные стали
- •Терминологический словарь
- •Литература
10.2. Диффузионное насыщение деталей металлами и неметаллами
Для многих деталей теплоэнергетического машиностроения требуются жаростойкие покрытия. Их поверхность должна хорошо сопротивляться окислительному действию рабочей среды. Традиционными способами получения таких покрытий являются алитирование (алюминирование), хромирование, силицирование из порошковых смесей, содержащих диффундирующий элемент, активизатор (NH4Cl, NH4 и др.) и нейтральный порошок (шамот, глинозем) для предотвращения спекания.
Насыщаемые детали вместе с порошком упаковывают в металлические контейнеры, нагревают до 1000-1200оС и выдерживают несколько часов для получения диффузионных слоев заданной толщины и структуры.
Вопросы для самоконтроля
Для чего применяют химико-термическую обработку сплавов?
Какие виды химико-термической обработки вы знаете?
За счет каких процессов в металле возможна химико-термическая обработка?
Тема 11. Конструкционные материалы
11.1. Общие требования
Конструкционными называются материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам.
Детали машин отличаются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических, ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, основные из которых: эксплуатационные, технологические, экономические.
Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того, чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, материал должен иметь высокую конструкционную прочность. Конструкционная прочность – комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации.
Среда – жидкая, газообразная, ионизированная, радиационная, в которой работает материал, оказывает существенное и преимущественно отрицательное влияние на его механические свойства, снижая работоспособность деталей. Для того, чтобы противостоять среде материал должен обладать не только механическими, но и определенными физико-химическими свойствами – стойкостью к электрохимической коррозии, жаростойкостью (окалиностойкостью), радиационной стойкостью, влагостойкостью и т.д.
Температурный диапазон работы современных материалов – от минус 269оС до 1000оС (в отдельных случаях до 2500оС). Для работы в условиях высокой температуры от материала требуется жаропрочность, а при низкой – хладостойкость.
В некоторых случаях важно требование определенных магнитных, электрических, тепловых свойств, высокой стабильности размеров.
Технологические требования направлены на обеспечение наименьшей трудоемкости изготовления деталей и конструкций. Технологичность оценивается обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, прокаливаемостью, склонностью к деформации и короблению при термической обработке.
Экономические требования сводятся к стоимости и доступности материала.