книги из ГПНТБ / Макиенко, Н. И. Слесарное дело с основами материаловедения учебник
.pdfН.И.Макиенко
слесарное
дело
С ОСНОВАМИ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Н. И. МАКИЕНКО
СЛЕСАРНОЕ ДЕЛО С ОСНОВАМИ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
ИЗДАНИЕ 5-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
О добрено Ученым советом Государственного комитета Совета Министров СССР
по профессионально-техническому образованию
в качестве учебника для подготовки рабочих на производстве
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА» МОСКВА 1974
ҢП4.7
М15
Макненко Н. И.
лиг. Слесарное дело с основами материаловедения. Учебник для подготовки рабочих на производстве. Изд. 5-е, переработ. М., «Высш. школа», 1974.
464с с илл.
Вкниге описаны слесарные операции, приведены сведения о назначении и применении оборудования, ин струментов и приспособлений, изложены приемы выпол нения слесарных работ и способы их механизации, опи саны контрольно-измерительные инструменты, изложены сведения сцдопусках и посадках.
Книга содержит также сведения о физических, ме ханических и технологических свойствах металлов, о ме тодах получения заготовок, о неметаллических материа лах, даны общие понятия о металлургии и термической обработке.
31208-31 |
81—73 |
6П4.7 |
М-----—----- |
||
052(01)—74 |
|
|
Отзывы и замечания просим направлять по адресу:
Москва, К-51, Неглинная ул., 29,14, издательство «Выс ылая школа»,
Книга предназначается в качестве учебника для подготовки рабочих на производстве и может быть использована учащимися технических и профессиональ но-технических училищ.
Гро п блн’-.чгл |
! |
|
на; но-т не,-; |
ктч |
J |
б и б л и о ы ; а |
у |
1 |
ЭКЗЕМПЛЯР |
|
і |
Ч И Т А Л Ь Н О Г О О /,Г ■, |
І |
|
~ ю т ш ^
(^ ) Издательство «Высшая школа», 1974
ПРЕДИСЛОВИЕ
Внедрение в промышленность, строительство и сельское хозяй ство новой техники, эксплуатация современных машин, механиз мов, приборов II аппаратов требуют подготовки высококвалифици рованных специалистов.
Развитие промышленности идет путем совершенствования ма шин, повышения требований, предъявляемых к их качеству, т. е. точности, долговечности, износостойкости.
В Отчетном докладе ЦК КПСС XXIV съезду партии отмечает ся, что «современное производство предъявляет быстрорастущие требования не к одним лишь машинам, технике, но и прежде всего к самим работникам, к тем, кто эти машины создает и этой техни кой управляет. Специальные знания, высокая профессиональная подготовка, общая культура человека превращаются в обязатель ное условие успешного труда все более широких слоев работ ников» *.
В нашей стране подготовка квалифицированных рабочих для всех отраслей народного хозяйства осуществляется в плановом порядке путем обучения молодых рабочих в профессионально-тех нических училищах, а также на производстве методом индивидуаль но-бригадного обучения.
Профессия слесаря на современном предприятии является одной из наиболее распространенных профессий, и ее значение с ростом механизации и автоматизации производственных процессов воз растает, так как в значительной мере качество изготовляемой про дукции и бесперебойная работа, например, автоматических линий и устройств зависят от слесарей.
Слесарные работы встречаются во всех отраслях промышлен ности. Круг работ настолько разнообразен,1что слесари, как пра вило, специализируются по одному из видов работ: лекально-ин струментальным, механосборочным, ремонтным, монтажным и др. Но основным для слесаря является выполнение операций: размет ки, рубки, правки, гибки, резки, опиливания, сверления, зенкерованпя и развертывания отверстий, нарезания резьбы, шабрения, притирки и доводки, клепки и паяния.
* Материалы XXIV съезда КПСС. Издательство политической литературы,
М., 1971, стр. 41.
3
Эти операции и работы выполняются ручными и механизиро ванными инструментами, которыми слесарь должен умело поль
зоваться. |
работ необходимо знать |
свойства |
Для выполнения слесарных |
||
и особенности обрабатываемых |
металлов и сплавов, |
а также |
устройство контрольно-измерительных инструментов и правила пользования ими.
При подготовке учебника к переизданию автором учтены реко мендации предприятий, учебных и курсовых комбинатов, а также педагогических работников учебных заведений профессиональнотехнического образования и многих читателей, приславших свои пожелания и замечания, направленные на улучшение книги,
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОСНОВЫ МАТІРИАЛѲІЕДіНИЯ
■Металловедение — наука, изу чающая состав, внутреннее строе ние и свойства металлов и сплавов в их взаимосвязи, а также законо мерности их изменения при тепло вом, химическом и механическом воздействии. Эта наука не толь ко объясняет внутреннее строение и свойства металлов и сплавов, но и устанавливает закономерную зави симость между внутренним строе нием сплава и его свойствами, а также определяет наилучшнй состав, метод изготовления и обработки сплава для получения требуемых свойств.
Сведения о металлах и их сплавах были известны в глубокой древности и накапливались веками. Они сыгра ли огромную роль в развитии мате риальной культуры общества, так как легли в основу развития всех от раслей народного хозяйства. Однако эти сведения не были систематизиро ваны, не носили научного характера. Подлинное развитие науки о метал лах (металловедение) началось в XIX в. в связи с развитием физики, химии и других наук. В наше время металловедение тесно связано с фи зикой и химией. Применение точной физической и химической аппарату ры и внедрение различных методов испытаний (механических, рентге новских, оптических) дали возмож ность в течение нескольких десятиле тий исследовать природу металлов
иих сплавов.
Вразвитии науки о металлах
исключительные заслуги имеют мно-
П. П. Аносов (1797—1851)
Д К. Чернов (1839—1921)
гие наши соотечественники. Выдаю щаяся роль принадлежит русскому металлургу П. П. Аносову, получив шему высококачественную сталь. П. П. Аносов установил зависимость свойств металлов от их кристалличе ского строения и впервые применил микроскоп для изучения внутреннего строения стали на полированных и травленых шлифах (образцах).
Русский инженер Д. К. Чернов по
праву считается «отцом металлогра фии» стали. Он углубил научные ме
тоды изучения металлов и объяснил процессы, которые происходят при нагревании и охлаждении стали, и показал, как следует управлять этими процессами. Таким образом, Д. К. Чернов заложил основы совре-
менного производства черных металлов и их термической обработки.
Рис. 1. Тракторный двигатель и металлы, из которых сделаны его детали
/ — углеродистая |
сталь с |
повышенным содержанием марганца |
(зубча |
||||||||||||
тый венец |
маховика), |
2 — серый чугун, |
сталь, бронза, |
алюминий, |
пру |
||||||||||
жинная |
сталь |
(детали |
топливного насоса), 3 — серый чугун (блок |
кар |
|||||||||||
тера), |
4 — пружинная |
сталь |
(пружина |
клапана), |
5 — хромоникелевая |
||||||||||
сталь (впускной клапан), |
0 — клапанная |
жаропрочная |
сталь, 7 — угле |
||||||||||||
родистая |
сталь |
(поршневой |
палец). |
8 — легированный |
чугун |
(гіільза |
|||||||||
блока), |
9 — износоустойчивый |
чугун |
(поршневое |
кольцо), |
10 — алюми |
||||||||||
ниевый |
сплав |
(поршень), |
// — бронза |
(упорное |
кольцо), |
12 — улеродп- |
|||||||||
стая сталь с |
повышенным |
содержанием |
марганца |
(коленчатый |
вал), |
||||||||||
|
|
. |
із — высокооловянный баббит (вкладыш) |
|
|
|
|
||||||||
S
Н. С. Курнаков научно обосновал процесс образования сплавов и возможность получения сплавов с нужными свойствами. Многие его работы положены в основу изучения металлов.
В дальнейшем развитии металловедения большие заслуги имеют советские ученые А. А. Байков, А. А. Бочвар, С. С. Штейнберг и др. Выдающаяся роль в разработке теории и практики про
изводства металлов принадлежит |
академикам М. |
А. Павлову, |
||
II. П. Бардину и другим деятелям науки и производства. |
||||
Знание металловедения позволяет правильно выбрать металлы |
||||
и сплавы для изготовления различных |
по |
назначению деталей. |
||
На примере тракторного двигателя |
(рис. |
1) |
можно |
видеть, сколь |
многочисленны металлы и сплавы, необходимые для изготовления его деталей. Эти металлы и сплавы должны быть подобраны в соответствии со свойствами, обеспечивающими надежную и дол говечную работу двигателя.
Г ла в а I.
СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Все окружающие нас тела — твердые, жидкие и газообразные (природные и полученные искусственно) — состоят из различных веществ, которые разделяются на простые и сложные. Все они состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами, а каждая молекула состоит из еще более мелких частиц, называемых ато
мами. В том случае, когда |
молекулы состоят из неодинаковых |
атомов, вещество называется |
с л о жн ым . Если молекулы состоят |
из одних и тех же атомов, вещество называется прос т ым . Содер жание металлов в земной коре показано на рис. 2. Как видно из рисунка, основную массу земной коры составляют девять элемен тов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий,
магний и водород. Эти |
|
||||||
вещества |
составляют |
бо |
Алюминий 7% |
||||
лее 98% |
(по весу). |
|
|||||
Самыми |
распростра |
Железо 5% |
|||||
ненными металлами в зем |
|
||||||
ной |
коре |
являются алю |
Кальций 3% |
||||
миний |
(7% |
по |
весу) |
и |
Натрий 3% |
||
железо |
(5%). |
|
|
|
|||
|
элементы |
Калий 2% |
|||||
Химические |
|||||||
разделяют на две группы: |
Магний 2% |
||||||
металлы п неметаллы (ме |
Водород1% |
||||||
таллоиды). |
|
|
|
4 Остальные 2 % |
|||
Характерным |
призна |
Рис. 2. Распространенность элементов в зем |
|||||
ком |
металлов |
является |
ной коре |
||||
прежде всего металлический блеск в изломе. Большинство металлов характеризуется ковкостью. Исходя из этих признаков, М. В. Ло моносов более 200 лет назад дал такое определение металла: «Ме таллом называется светлое тело, которое ковать можно»*.
Позднее были обнаружены и другие признаки, характерные для металлов: хорошая проводимость тепла и электрического тока, способность свариваться, поддаваться прокатке, волочению. При комнатной температуре все металлы, кроме ртути, являются твер дыми телами.
Следовательно, м е т а л л а м и |
называются химические эле |
|||
менты, |
характерными |
признаками |
которых |
являются непрозрач |
ность, |
блеск, хорошая |
проводимость тепла |
и электрического тока, |
|
а для многих металлов также ковкость и способность свариваться. Благодаря развитию химического производства наряду с метал лами большое значение приобрели неметаллы. Н е м е т а л л ы — это простые вещества, не обладающие свойствами, характерными для металлов: не имеют «металлического» блеска, плохо проводят тепло и электрический ток. Некоторые из неметаллических веществ при обычных условиях газообразны, например кислород, водород,
азот и др.
§ 2. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Изучение внутреннего строения металлов и сплавов позволило ученым сделать вывод о том, что изменения свойств металлов и сплавов определяются особенностями их внутреннего строения. По современной теории строения атомов каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов.
Ядро, несмотря |
на незначительный |
его |
размер по сравнению |
с размерами атома, |
сосредоточивает в |
себе |
99,98% всей массы |
атома. Ядро атома состоит из положительно заряженных элемен тарных частиц — протонов и нейтральных элементарных частиц — нейтронов.
Электроны вращаются по орбитам, находящимся на разном расстоянии от ядра. Наибольшее влияние на свойства элементов оказывают электроны, вращающиеся по внешней орбите, опреде ляющие собой валентность элемента, почему эти электроны и полу чили название валентных. Число их на внешней орбите может до ходить до 8.
Вметаллах свободные электроны непрерывно перемещаются между ионами, но не покидают поверхность металла.
Вметаллах и сплавах атомы объединяются в кристаллические решетки и располагаются в них в определенном порядке.
Тела, в которых атомы расположены хаотически, т. е. в беспо рядке, называются а м о р ф н ы м и . К ним относятся клей, пласт массы, стекло, смолы и др.
* М. В. Ломоносов. Первые основания металлургии или рудных дел. Соч., т. 7. Изд-во АН СССР, 1934, стр. 25.
S
К р и с т а л л и ч е с к и е |
р е ш е т к и металлов |
могут быть раз |
личных типов. На рис. 3 |
показано расположение |
атомов (ионов) |
вэлементарных кристаллических решетках трех типов: кубической объемно-центрированной, кубической гранецентрированной и гек сагональной.
Кубическая объемно-центриро ванная решетка представляет со бой центрированный куб с де вятью атомами, из которых восемь атомов размещены в вершинах куба и одни в центре (рис. 3, а).
Кубическая с центрированны ми гранями решетка имеет четыр надцать атомов, восемь располо женных по углам решетки и шесть
вцентре каждой грани (рис. 3, б).
Гексагональная решетка (рис. 3, в) имеет семнадцать ато мов, из которых двенадцать раз мещены в вершинах шестигранной призмы, два — в центре оснований и три — в среднем сечении.
Размеры кристаллической ре шетки характеризуются ее пара метрами. Размер кубических кри сталлических решеток определя ется одним параметром — длиной ребра а куба; размер гексагональ ной кристаллической решетки — двумя параметрами а и с или от-
с
ношением ~-
Многократная повторяемость кристаллических решеток обра зует кристалл.
Рис. 3. Элементарные кристалли ческие решетки:
а — кубическая объемно-центрирован ная, б — кубическая гранецентрцрозанная, s — гексагональная
§ 3. ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Свойства металлов и сплавов зависят от формы кристаллов, от числа частиц, составляющих отдельные кристаллы, от расстояния между частицами в кристаллах, от взаимного расположения кри сталлов.
Большое влияние на свойства металлов и сплавов оказывают также особенности процесса кристаллизации, т. е. явления, сопут ствующие переходу металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое.
Температура, при которой металл или сплав переходит из жид кого состояния в твердое, называется к р и т и ч е с к о й т е м п е р а т у р о й или к р и т и ч е с к о й т о ч к о й .
9