Предисловие

В учебном пособии обобщен опыт преподавания дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» на кафедре «Материаловедение, сварка и структурообразующие технологии» Казанского национального исследовательского технического университета им А.Н.Туполева - КАИ и кафедре «Материаловедение» Московского высшего технического университета им. Н.Э.Баумана. Данная дисциплина является одной из основных дисциплин при подготовке бакалавров технического профиля.

В современной технике, в том числе автомобилестроении, применяется широкий ассортимент различных по назначению функциональных материалов с заданными технологическими, эксплуатационными и специальными свойствами. Необходимый уровень свойств материалов достигается целенаправленным регулированием их строения, состава и структуры различными способами модификации (физической, химической, физико-химической), термической, химико-термической и термомеханической обработкой, пластической деформацией, нанесением покрытий, а также применением новых передовых технологий.

Условия работы, а также возрастающие требования к надежности и долговечности изделий вызывают необходимость научно обоснованного подхода к рациональному выбору материалов, способов их получения и обработки с учетом требований технологичности применительно к каждому конкретному случаю.

Данное учебное пособие содержит систематизированную информацию о различных группах металлических и неметаллических материалов, применяемых в производстве изделий автомобилестроения. Особенности свойств, получения, обработки и применения материалов для производства заготовок, деталей и изделий рассмотрены с учетом предъявляемых к ним эксплуатационных требований.

Введение

На современном этапе развития науки и техники дальнейший прогресс неразрывно связан с совершенствованием традиционных и разработкой новых материалов и технологий. Значительный прогресс в материаловедении за последние десятилетия достигнут благодаря углублению и развитию физических представлений о природе материалов, разработке передовых технологий, применению современных высокоточных методов исследований и контроля качества. Развитие фундаментальных и прикладных представлений о новых функциональных материалах и прогрессивных технологиях способствует бурному развитию всех отраслей промышленности, в том числе автомобильной.

В соответствии с государственным образовательным стандартом дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» относится к циклу профессиональной подготовки бакалавров в соответствии с учебными планами направления подготовки: 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» по профилям подготовки: «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автомобильный сервис».

Материалы – это сложные или простые вещества, их смеси, гетерогенные композиции природного или искусственного происхождения, используемые или пригодные к использованию для решения практических задач.

Основными конструкционными материалами в автомобилестроении являются металлические материалы, среди которых доминирующее положение занимают различные виды сталей. В последнее время наблюдается тенденция применения экономнолегированных и микролегированных сталей, что обусловлено не только экономией дорогостоящих легирующих элементов, но и развитием исследований по изучению влияния малых добавок на структуру и свойства сталей, а также совершенствованием процессов их выплавки.

Широкое распространение в автомобилестроении получили чугуны, которые занимают лидирующее положение в производстве элементов конструкции двигателей.

Большой интерес для автомобилестроения представляют сплавы на основе цветных металлов: алюминия, титана, меди, цинка, олова и свинца.

За последние десятилетия наблюдается бурное развитие промышленности по производству полимерных материалов, происходит непрерывное обновление номенклатуры и объемов производства полимерных материалов, появление новых технологических способов и технических средств их переработки в изделия, а также интенсивное расширение областей применения продукции на их основе.

Из большого разнообразия полимерных материалов в автомобилестроении наиболее востребованы резиновые материалы, различные группы пластических масс, клеевые, лакокрасочные и многие другие функциональные материалы. Неуклонный рост объемов применения полимерных материалов по сравнению с другими материалами обусловлен их преимуществами: невысокой плотностью, возможностью регулирования свойств различными методами модификации, коррозионной и химической стойкостью, высокими диэлектрическими, тепло - и звукоизоляционными, а также разнообразными декоративными свойствами, повышенной технологичностью, доступностью и дешевизной исходного сырья. Кроме того, некоторые полимеры обладают высокими оптическими и другими специальными свойствами. Во многих случаях использование полимерных материалов является не только экономически предпочтительным, но часто и единственно возможным.

Особую группу полимерных материалов образуют неорганические материалы: керамика, стекла и другие, которые применяются в качестве конструкционных, теплозащитных, оптических, химически стойких и диэлектрических материалов.

Снижение массы автомобиля за счет применения современных материалов, в том числе композиционных, позволяет повысить полезную нагрузку, снизить расход топлива, увеличить ресурс работы изделия.

Условия работы деталей в автомобилестроении отличаются значительным разнообразием. Например, такие детали, как поршни двигателей, карданные валы, клапана двигателей, пружины, подшипники качения и скольжения, испытывают в процессе эксплуатации воздействия многочисленных внешних факторов: нагрузка, температура, среда и т.п. Правильный выбор материалов для изготовления конкретных видов изделий в значительной мере определяет технико-экономические показатели их производства, а также надежность, долговечность и эффективность эксплуатации машин и механизмов. Применяемые конструкционные и функциональные материалы во многом обуславливают качество и себестоимость производимой продукции, а также выбор технологического процесса и его эффективность.