- •Лекция № 1
- •План лекции:
- •История материаловедения.
- •Предмет материаловедения.
- •Тенденции и перспективы развития материаловедения.
- •Структура материалов.
- •Атом. Молекула. Химическая связь.
- •Фазовое состояние вещества.
- •Лекция № 2
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Металлы.
- •Особенности атомно-кристаллического строения.
- •Понятие об изотропии и анизотропии.
- •Дефекты кристаллического строения.
- •Точеные дефекты.
- •Линейные дефекты.
- •Поверхностные дефекты.
- •Лекция № 3
- •План лекции:
- •6. Вывод.
- •Кристаллизация металлов и сплавов.
- •Механизм и закономерности кристаллизации металлов.
- •Условия получения мелкозернистой структуры.
- •Строение металлического слитка.
- •Аллотропия или полиморфные превращения.
- •Кривая охлаждения железа.
- •Лекция № 4
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Основные свойства металлов.
- •Механические свойства металлов.
- •Деформация и разрушение.
- •Деформация
- •Растяжение.
- •Сжатие.
- •Лекция № 5
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Физические свойства.
- •Плотность и температура плавления некоторых металлов.
- •Химические свойства.
- •Стандартные электродные потенциалы металлов.
- •Технологические свойства.
- •1. Литейные свойства.
- •2. Способность материала к обработке давлением.
- •3. Свариваемость.
- •4. Способность к обработке резанием.
- •Эксплуатационные свойства.
- •Лекция № 6
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Химические методы.
- •Механические методы.
- •Оптические и физические методы.
- •Лекция № 7
- •План лекции:
- •6. Вывод.
- •Понятие о сплавах и методах их получения.
- •Основные понятия в теории сплавов.
- •Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений.
- •Классификация сплавов твердых растворов.
- •Кристаллизация сплавов.
- •7. Вывод.
- •Структуры железоуглеродистых сплавов.
- •Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.
- •Диаграмма состояния.
- •Диаграмма состояния «Fe – Fe3c».
- •Анализ диаграммы состояния «Fe – Fe3c».
- •Структуры железоуглеродистых сплавов.
- •Лекция № 9
- •Маркировка по госТу.
- •План лекции:
- •12. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация чугунов.
- •Диаграмма состояния железо – графит.
- •Процесс графитизации.
- •Влияние состава чугуна на процесс графитизации.
- •Влияние графита на механические свойства отливок.
- •Серый чугун.
- •Строение, свойства, классификация серых чугунов.
- •Высокопрочный чугун с шаровидным графитом.
- •Ковкий чугун.
- •Отбеленные и другие чугуны.
- •Маркировка чугуна по госТу.
- •Условное обозначение марок чугуна
- •Сравнительные показатели механических свойств ковкого чугуна и других машиностроительных материалов
- •Марки антифрикционного чугуна в зависимости от формы включения графита
- •Механические свойства отливок из серого чугуна (по гост 1412—54)
- •Механические свойства отливок из высокопрочного чугуна(по гост 7293—54)
- •Механические свойства отливок из ковкого чугуна (по гост 1215—59)
- •Механические свойства отливок из жаростойкого чугуна (по гост 7769—55)
- •Лекция № 10
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация и маркировка сталей. А. Классификация сталей
- •Б. Маркировка сталей
- •Углеродистые стали обыкновенного качества (гост 380).
- •Качественные углеродистые стали
- •Качественные и высококачественные легированные стали
- •Легированные конструкционные стали
- •Легированные инструментальные стали
- •Быстрорежущие инструментальные стали
- •Шарикоподшипниковые стали
- •Лекция № 11
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Влияние углерода и примесей на свойства сталей.
- •А. Влияние углерода.
- •Б. Влияние примесей.
- •Углеродистые стали.
- •А. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •Б. Углеродистые качественные конструкционные стали.
- •Лекция № 12
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Применение инструментальной углеродистой стали.
- •Лекция № 13
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Специальные примеси.
- •Влияние легирующих элементов на превращения в стали. А. Влияние легирующих элементов на превращение перлита в аустенит.
- •Б. Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита.
- •В. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение
- •Г. Влияние легирующих элементов на преврашения при отпуске.
- •Классификация легированных сталей.
- •Лекция № 14
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация конструкционных сталей.
- •А. Цементуемые стали.
- •Б. Улучшаемые стали.
- •В. Высокопрочные стали.
- •Г. Автоматные стали.
- •Д. Подшипниковые стали.
- •Маркировка конструкционных сталей.
- •Лекция № 15
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация инструментальных сталей.
- •А. Углеродистые инструментальные стали.
- •Б. Легированные инструментальные стали.
- •В. Быстрорежущие стали.
- •Маркировка инструментальных сталей.
- •Применение инструментальной легированной стали.
- •Лекция № 16
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Стали и сплавы с особыми химическими свойствами. А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы.
- •Б. Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы.
- •В. Жаропрочные стали и сплавы.
- •Стали и сплавы с особыми физическими свойствами.
- •А. Стали и сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения.
- •Б. Стали и сплавы с высоким электросопротивлением.
- •Б. Магнитные стали и ставы.
- •Лекция № 17
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Быстрорежущие стали.
- •Маркировка быстрорежущих сталей.
- •Применение.
- •Лекция № 18
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Твердые сплавы.
- •А. Сплавы группы вк.
- •Б. Сплавы группы тк.
- •В. Сплавы группы ттк.
- •Лекция № 19
- •План лекции:
- •9. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Превращения, протекающие, в структуре стали при нагреве и охлаждении.
- •Механизм основных превращений. А. Превращение перлита в аустенит.
- •Б. Рост зерна аустенита.
- •Закономерности превращения.
- •Промежуточное превращение.
- •Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения.
- •Превращение мартенсита в перлит.
- •Виды термической обработки металлов.
- •Лекция № 20
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска.
- •Отжиг и нормализация. Назначение и режимы.
- •А) Отжиг первого рода.
- •Б) Отжиг второго рода.
- •Закалка. Способы закалки.
- •Охлаждение при закалке.
- •Способы закалки.
- •1. Закалка в одном охладителе (v1).
- •2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2).
- •3. Ступенчатая закалка (v3).
- •4. Изотермическая закалка (v4).
- •5. Закалка с самоотпуском.
- •Отпуск. Отпускная хрупкость.
- •Отпускная хрупкость
- •Лекция № 21
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования, нитроцементации и диффузионной металлизации. А. Цементация
- •Б. Цементация в твердом карбюризаторе.
- •В. Газовая цементация.
- •Г. Структура цементованного слоя.
- •Д. Термическая обработка после цементации.
- •Е. Азотирование
- •Ж. Цианирование и нитроцементация
- •З. Диффузионная металлизвция
- •Лекция № 22
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Некоторые сведения об истории медных сплавов.
- •Сплавы на основе меди.
- •А. Латунь
- •А. Бронза
- •Маркировка сплавов на основе меди.
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
Лекция № 14
Тема: Легированные конструкционные стали, маркировка.
Цель: рассмотреть легированные конструкционные стали и ее маркировку.
Основные понятия:
Конструкционная сталь
План лекции:
1. Общие сведения.
2. Классификация конструкционных сталей.
А. Цементуемые стали.
Б. Улучшаемые стали.
В. Высокопрочные стали.
Г. Автоматные стали.
Д. Подшипниковые стали.
3. Маркировка конструкционных сталей.
4. Вывод.
Общие сведения.
Конструкционные стали применяют в машиностроении и строительстве для изготовления деталей машин, элементов конструкций и сооружений. В зависимости от назначения и требуемых свойств содержание углерода в различных марках конструкционной стали изменяется в пределах от 0,05 (листовая) до 1% (подшипниковая). Важнейшими характеристиками сталей, по которым осуществляется их выбор, являются механические свойства и прокаливаемость.
Среди конструкционных сталей различают цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, автоматные, рессорно-пружинные, подшипниковые и некоторые другие.
Конструкционная сталь — это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.
Классификация конструкционных сталей.
Легированные конструкционные стали делят на: цементуемые; улучшаемые; высокопрочные.
А. Цементуемые стали.
Используются для изготовления деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок. Детали должны сочетать высокую поверхностную прочность и твердость и достаточную вязкость сердцевины.
Цементации подвергаются низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,25%, что позволяет получить вязкую сердцевину. Для деталей, работающих с большими нагрузками, применяются стали с повышенным содержанием углерода (до 0,35 %).
С повышением содержания углерода прочность сердцевины увеличивается, а вязкость снижается. Детали подвергаются цианированию и нитроцементации.
Цементуемые углеродистые стали 15,20,25 используются для изготовления деталей небольшого размера, работающих в условиях изнашивания при малых нагрузках (втулки, валики, оси, шпильки и др.). Твердость на поверхности составляет 60…64 HRC, сердцевина остается мягкой.
Цементуемые легированные стали применяют для более крупных и тяжелонагруженных деталей, в которых необходимо иметь, кроме высокой твердости поверхности, достаточно прочную сердцевину (кулачковые муфты, поршни, пальцы, втулки).
Хромистые стали 15Х, 20Х используются для изготовления небольших изделий простой формы, цементуемых на глубину h =1…1,5 мм. При закалке с охлаждением в масле, выполняемой после цементации, сердцевина имеет бейнитное строение. Вследствие этого хромистые стали обладают более высокими прочностными свойствами при несколько меньшей пластичности в сердцевине и большей прочностью в цементованном слое.
Дополнительное легирование хромистых сталей ванадием (сталь 15ХФ), способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость.
Никель увеличивает глубину цементованного слоя, препятствует росту зерна и образованию грубой цементитной сетки, оказывает положительное влияние на свойства сердцевины. Хромоникелевые стали 20ХН, 12ХН3А применяют для изготовления деталей средних и больших размеров, работающих на износ при больших нагрузках (зубчатые колеса, шлицевые валы). Одновременное легирование хромом и никелем, который растворяется в феррите, увеличивает прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементованного слоя. Стали малочувствительны к перегреву. Большая устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений обеспечивает высокую прокаливаемость хромоникелевых сталей и позволяет проводить закалку крупных деталей с охлаждением в масле и на воздухе.
Стали, дополнительно легированные вольфрамом или молибденом (18Х2Н4ВА, 18Х2Н4МА), применяют для изготовления крупных тяжелонагруженных деталей. Эти стали являются лучшими конструкционными сталями, но дефицитность никеля ограничивает их применение.
Хромомарганцевые стали применяют вместо дорогих хромоникелевых, однако эти стали менее устойчивы к перегреву и имеют меньшую вязкость. Введение небольшого количества титана (0,06…0,12 %) уменьшает склонность стали к перегреву (стали 18ХГТ, 30ХГТ).
С целью повышения прочности применяют легирование бором (0,001…0,005 %) 20ХГР, но бор способствует росту зерна при нагреве.