55

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОУ СПО «ЧЕЛЯБИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

2010

Содержание

Раздел 1. Строение и свойства материалов……………………….….4

1.1. Строение и свойства металлических материалов………………………………...4

1.2. Атомно-кристаллическое строение металлов……………………………………5

1.3. Полиморфные превращения в металлах……………………………………….…6

1.4. Анизотропия кристаллов и изотропия кристаллических тел…………………..7

1.5. Идеальное и реальное строение металлических материалов…………………...8

1.6. Кристаллизация металлов……………………………………………………………12

1.7. Дендритная кристаллизация…………………………………………………..….14

1.8. Строение слитка спокойной стали………………………………………………15

Раздел 2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ………………………………………………………………………16

2.1. Упругая и пластическая деформация……………………………………………16

2.2. Механические свойства и методы их определения……………………………..18

2.3. Методы изучения структуры………………………………………………….…19

Раздел 3. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ………………21

3.1. Типы сплавов……………………………………………………………………...21

3.2. Диаграммы состояния сплавов…………………………………………………..23

3.3. Зависимость между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния…….27

Раздел 4. СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА И УГЛЕРОДА. СТАЛИ И ЧУГУНЫ. ДАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ «ЖЕЛЕЗО-ЦЕМЕНТИТ»……….…29

4.1. Железоуглеродистые сплавы (структурный и фазовый составы)………….….29

4.2. Углеродистые стали………………………………………………………….…...31

4.3. Чугуны………………………………………………………………………….….35

Раздел 5. ТЕОРИЯ ТЕРМООБРАБОТКИ. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ…………………………...37

5.1. Термическая обработка стали……………………………………………………37

5.2. Химико-термическая обработка стали…………………………………………..40

5.3. Легированные стали. Классификация и маркировка…………………………...41

Раздел 6. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ………………………………….44

6.1. Медь и сплавы на основе меди…………………………………………………..44

6.2. Алюминий и сплавы на его основе………………………………………………45

6.3. Титан и сплавы на его основе ……………………………………………………48

6.4. Магний и сплавы на его основе………………………………………………….49

6.5. Бериллий…………………………………………………………………………..50

6.6. Баббиты……………………………………………………………………………50

Раздел 7. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ……………………………51

7.1. Быстрорежущие стали……………………………………………………………51

7.2. Твердые сплавы…………………………………………………………………...49

Раздел 8. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ…52

8.1. Пластмассы………………………………………………………………………..53

8.2. Композиционные материалы…………………………………………………….56

Раздел 1. Строение и свойства материалов

1. Строение и свойства металлических материалов

Металлы и их сплавы используют для изготовления конструкций машин, оборудования, инструмента и т.д. Несмотря на широкий круг искусственно созданных материалов, керамики, клеев, металлы служат основным конструкционным материалом.

Металлические материалы подразделяют на две большие группы: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы - цветными.

Свойства металлов разнообразны, но вместе с тем металлы имеют характерные общие свойства. К ним относятся:

- высокая пластичность;

- высокая теплопроводность;

- высокая электропроводность;

-положительный температурный коэффициент температурного сопротивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры, и сверхпроводимость многих металлов при температурах, близких к абсолютному нулю;

- хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск);

- кристаллическое строение в твердом состоянии.

Перечисленные свойства характерны не только для чистых металлов, но и для металлических сплавов.

Отмеченные свойства обусловлены электронным строением металлических материалов. В металлах электроны находящиеся на внешних энергетических уровнях, слабо связаны с ядром атома. Они находятся в относительно свободном состоянии, образуя электронный газ. Такие электроны являются общими для всех атомов. Они свободно перемещаются между положительно заряженными ионами. Электронный газ компенсирует силы взаимного отталкивания положительных ионов, обеспечивая их связь в твердом теле. Такой тип связи не является направленным и характеризуется высокой энергией.

Металлический тип связи позволяет объяснить основные свойства металлов. Высокая электропроводность объясняется наличием свободных электронов, упорядоченное движение которых во внешнем электрическом поле обеспечивает протекание электрического тока. Высокая теплопроводность обусловлена большой подвижностью свободных электронов. Повышенная способность к пластической деформации объясняется отсутствием направленности металлической связи.