Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Материаловедение и технология конструкционных материалов

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
24.11.2025
Размер:
17.95 Mб
Скачать

Литература

А рш инов В А . Резание металлов и режущий инструмент / В.А . Ар­

шинов, Г.А. Алексеев. М. : Машиностроение, 1976. 43 8 .с.

Г а понкин В А . Обработка резанием, металлорежущий инструмент

и станки / В.А . Гапонкин, JI.K. Лукашев, Т.Г. Суворова. М. : Маши­ ностроение, 1990. 447 с.

Головин БД .Технология и оборудование холодной штамповки /

В.А . Головин [и др.]. М. : Машиностроение, 1987. 352 с.

Грановский Г.И . Резание металлов / Г.И. Грановский, В.Г. Гранов­

ский. М. : Выс. ш к., 1985. 304 с.

Г уляев А .П . Металловедение: учебник для вузов / А .П . Гуляев. М. :

Металлургия, i9 8 6 . 554 с.

Дольский A M . Технология конструкционных материалов / А.М. Даль-

ский, Т.М. Барсукова [и др.]. М. : Машиностроение, 2002. 511 с. Ерм аков Ю .М. Металлорежущие станки / Ю.М. Ермаков, Б.А. Фро­

лов. М. : Машиностроение, 1985. 320 с.

Ж уковец И Л . Механические испытания металлов и сплавов / И.И. Жу-

ковец. М. : Выс. ш к., 1986. 198 с.

Кнорозов Б.В. Технология металлов и материаловедение / Б.В. Кно­

розов, Л .Ф . Усова [и др.]. М. : Металлургия, 1987. 800 с.

Ковка и штамповка: справочник / под ред. Е.И.Семенова. М.: Ме­ таллургия, 1985. Т. 1 -4 .

Композиционные материалы : справочник / В.В. Васильев [и др.].

М.: Машиностроение 1990. 512 с.

Кузьм ин Б А . Технология металлов и конструкционные материалы /

Б.А . Кузьмин. М. : Машиностроение, 1989. 494 с.

Литейное производство / под ред. А.М . Михайлова. М. : Машино­

строение; 1987. 250 с.

Материаловедение / под общ. ред. В.Н. Арзамасова. М. : Машино­ строение, 1986. 384 с.

Металловедение и технология металлов / под ред. В.П . Солнцева.

М.: Металлургия, 1988. 512 с.

Прейс Г А . Технология конструкционных материалов / Г.А. Прейс,

Н .А . Сологуб [и др.]. Киев : Выща ш к., 1991. 390 с.

Режим резания металлов: справочник / под ред. В.В. Вороновского. М. : Машиностроение, 1972. 470 с.

Ст ерни И.С. Машиностроительные материалы. Основы металлове­

дения и термической обработки : учеб. пособие /И .С . Стерни. СПб. : Политехника, 2003. 344 с.

Технология конструкционных материалов / под ред. А.М. Дальского. М. : Машиностроение, 1985. 447 с.

Оглавление

 

Предисловие ............................................ .....................................

3

Р азд ел I, М атери аловеден и е

 

1. Основные сведения о свойствах и методах испытания

 

металлов и сплавов ..........................................................................................

6

1.1

. Классификация металлическихматериалов ...................................

6

1.2

. Физические и химические свойства металлов .........................

7

1.3

. Методы определения механическихсвойств металлов ........

10

 

1.3.1. Статические испытания на растяжение ......................

13

 

1.3.2. Определение твердости металлов ...................................

20

 

1.3.3. Определение ударной вязкости .......................................

31

 

1.3.4. Испытания на усталость .....................................................

35

 

1.3.5. Испытания на ползучесть ..................................................

38

1.4

. Методы определения дефектов металлов .....................................

41

1.5

. Коррозия металлов ..................................................................................

44

2. Общее представление о строении металлов ..........................................

46

2.1

. Кристаллические структуры металлов и сплавов ...................

46

2.2

. Дефекты строения реальных кристаллов .....................................

49

2.3. Кристаллизация металлов .................................................................

50

2.4

. Полиморфизм металлов ................................................................

54

2.5. Основные Сведения о металлических сплавах .........................

55

2.6. Диаграммы состояния двойных сплавов .....................................

57

 

2 .6 .1 . Диаграмма состояния для сплавов, компоненты

 

 

которых нерастворимы в твердом состоянии

 

 

(I рода) ..............................................................................................

60

 

2.6.2. Диаграмма состояния для сплавов, компоненты

 

 

которых неограниченно растворимы в твердом

 

 

состоянии (II рода) ...................................................................

61

 

2.6.3. Диаграмма состояния для сплавов, компоненты

 

 

которых ограниченно растворимы в твердом

 

 

состоянии (III рода) .................................................................

63

 

2.6.4. Диаграмма состояния для сплавов, компоненты

 

 

которых образуют устойчивое химическое

 

 

соединение (IV рода) ................................................................

65

 

2 .6 .5 . Связь между свойствами сплавов и типом

 

 

диаграммы состояния .............................................................

66

3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов ................

69

3.1. Структурные составляющие сплавов железа

 

 

с углеродом .............................................................................................

69

664

 

Оглавление

3.2. Участок диаграммы состояния F e-F e3C с концентрацией

 

углерода 0 ...2 Д 4 % ....................................................................

. 72

3.3. Участок диаграммы состояния F e-F e3C с концентрацией

 

углерода 2 ,1 4 ...6 ,6 7 % ......................................................................

74

4. Термическая обработка ...................... .........................................................

80

4.1. Основы термической обработки стали .........................................

80

 

4 .1 .1 . Превращение перлита в аустенит и рост зерна

 

аустенита при нагреве ...........................................................

81

 

4.1 .2 . Превращения аустенита при охлаждении ...................

84

 

4 .1 .3 . Мартенситное превращение ..............................................

..8 9

 

4 .1 .4 . Превращения мартенсита при нагреве ..........................

92

4.2. Основные виды термической обработки стали .......................

93

 

4.2 .1 . Отжиг сталей ................................................................................

94

 

4 .2 .2 . Закалка сталей .............................................................................

98

 

4.2 .3 . Закаливаемость и прокаливаемость стали ................

105

 

4.2 .4 . Поверхностная закалка .......................................................

107

 

4.2 .5 . Отпуск сталей ........................................... ...............................

109

4.3. Термомеханическая обработка стали ........................................

111

4.4'. Термическая обработка чугуна .....................................................

113

4.5. Дефекты термической обработки стаЛй ...................................

115

5. Химико-термическая обработка .............................................................

117

5.1

. Основы химико-термической обработки сталей ...................

117

5.2

. Цементация ............................................................................................

118

5.3. А зотирование..........................................................................................

122

5.4

. Цианирование ........................................................................................

125

5.5

. Диффузионная металлизация ........................................................

126

6. Углеродистые и легированные стали ................................................

130

6.1

. Влияние примесей на свойства стал ей ......... ............................

130

6.2

. Классификация сталей ...................................................................

134

6.3

. Углеродистые стали ...........................................................................

138

6.4

. Легированные стали ...........................................................................

142

 

6.4 .1 . Конструкционные стали .....................................................

143

 

6.4 .2 . Инструментальные стали ...................................................

148

 

6.4 .3 . Стали специального назначения .....................................

152

7. Цветные металлы и сплавы ...................................................................

156

7.1

. Общее понятие о цветных металлах ..........................................

156

7.2

. Алюминий и его сплавы ..................................................................

157

7.3

. Магний и его сплавы ........................................ ................................

164

7.4

. Медь и ее сплавы .................................................................................

167

7.5. Титан и его сплавы ............................................................................

173

7.6. Бериллий и его сплавы .....................................................................

176

8. Композиционные материалы .................................................................

181

8.1

. Классификация композиционных материалов ....................

181

Оглавление

 

665

8.2. Получение композиционных материалов

 

 

 

жидкофазными методами ............................................................

1.87

8

.3

. Получение композиционных материалов

 

 

 

твердофазными методами .............................................................

189

8

.4

. Получение эвтектических композиционных

 

 

 

материалов ..........................................................................................

 

191

8

.5

. Получение дислерсноупрочненных композиционных

 

 

 

материалов ..........................................................................................

 

191

8

.6

. Получение слоистых композиционных материалов ........

192

9. Порошковая металлургия ......................................................................

194

9.1

. Производство металлических порошков ..............................

194

9

.2

. Формование порошков ...................................................................

195

9

.3

. Спекание порошковых материалов ..........................................

198

9

.4

. Свойства и области применения порошковых

 

 

 

материалов ..........................................................................................

 

200

9

.5

. Техническая керамика ...................................................................

202

9

.6

. Керамйко-полимерные материалы ..........................................

207

9

.7

. Наноструктурные материалы ....................................................

209

10. Неметаллические материалы ......................... ......................................

215

10

.1. Общее понятие о неметаллических материалах ...............

215

10.2. Полимеры ...............

,...,......................................................................

215

 

 

10.2.1. Строение и классификация полимеров .................

216

 

 

10.2.2. Свойства полимеров ........................................................

218

10.3. Пластмассы и полимерные композиционные

 

 

 

материалы ............................................................................................

 

222

 

 

10.3.1. Состав и классификация пластмасс ........................

224

 

 

10.3.2. Технология получения изделий из пластмасс

 

 

 

и полимерных композиционных материалов .... 230

10.4. Резиновые материалы .......... ..................................... ...................

235

10.5. Сотовые и панельные конструкции ............. ..........................

238

10.6. Лакокрасочные материалы ..........................................................

240

 

 

10.6.1. Виды лакокрасочных материалов ............................

241

 

 

10.6.2. Основные характеристики лакокрасочных

 

 

 

материалов

............................................................... ..........

244

 

 

10.6.3. Технология нанесения лакокрасочных

 

 

 

материалов

..........................................................................

245

10.7. Склеивающие материалы .............................................................

247

Раздел II. Производство черных и цветных металлов

11. Металлургия черных металлов ..............................................................

254

11.1. Производство чугуна ........................................................................

254

11.1.1. Исходные материалы для доменного

 

производства и их подготовка к плавке ...............

255

666

Оглавление

11.1.2. Доменная печь ...................................................................

 

257

11.1.3. Внедоменное получение железа ...............................

 

261

11.2. Производство стали .........................................................................

 

262

11.2.1. Печи для плавки стали .................................................

 

263

11.2.2. Физико-химические процессы передела

 

 

чугуна в сталь ....................................................................

 

267

11.2.3. Разливка стали и получениеслитка ........................

 

270

11.2.4. Рафинирование стали ...................................................

 

273

12. Металлургия цветных металлов ..........................................................

 

277

12.1. Производство меди ..........................................................................

 

277

12.2. Производство алюминия ...............................................................

 

279

12.3. Производство магния ......................................................................

 

282

12.4. Производство титан а........................................................................

 

285

Р а здел III. Л и тей н ое прои зводство

 

 

13. Изготовление отливок в разовых песчаныхформах ...................

 

290

13.1. Общее понятие о литейной технологии ................................

 

290

13.2. Процесс изготовления отливок в разовых песчаных

 

формах ........................... ........................................................................

 

290

13.3. Формовочные и стержневые смеси

 

 

и их приготовление .........................................................................

 

292

1-3.4. Изготовление форм вручную ........................................................

 

298

13.5. Машинная формовка .......................................................................

 

300

13.6. Изготовление стержней .........................................................

,..,.

311

13.7. Сушка стержней и форм ...»...........................................................

 

314

13.8. Сборка и заливка форм ..................................... .............

, .............

315

13.9. Выбивка форм и стержней изотливок — ............ ........

........

317

13.10. Обрубка и очистка отливок ........................................................

 

319

13.11. Термическая обработка, контроль качества и окраска

 

отливок ...................................................................................................

 

322

14. Плавка сплавов ...............................................................................................

 

325

14.1. Литейные свойства сплавов ..........................................................

 

325

14.2. Отливки из серого чугуна ..............................................................

 

330

14.3. Отливки из ковкого чугуна ..........................................................

 

336

14.4. Высокопрочный чугун и чугун с вермикулярным

 

графитом ............................................................................. ..................

 

339

14.5. Отливки из стали и цветных сплавов .....................................

 

342

15. Специальные способы литья ....................................................................

 

347

15.1. Общее понятие о специальныхспособах литья ..................

 

347

15.2. Литьё в постоянные формы ..........................................................

 

349

15.2.1. Кокильное литье .................................................

............

349

15.2.2. Литье под давлением ...................................................

 

353

Оглавление

 

 

667

 

15.2.3

. Центробежное литье .......................................................

 

356

 

15.2.4

. Непрерывное литье ..........................................................

 

358

 

15.2.5

. Литье вакуумным всасыванием ...............................

 

359

 

15.2.6. Литье выжиманием ........................................................

 

360

 

15.2.7

. Литье методом жидкой прокатки ..................

, ........ 361

 

15.2.8

. Литье намораживанием .................................................

 

362

 

15.2.9. Электрошлаковое литье .................................................

 

363

15.3

. Специальные методы литья в разовые формы ..................

 

363

 

15.3.1

. Литье в оболочковые формы ...................................

 

. 364

 

15.3.2

. Литье по выплавляемым моделям ...........................

 

366

 

15.3.3

. Литье по газифицируемым моделям ......................

 

368

 

15.3.4

. Литье в керамические формы ....................................

 

370

Раздел IV. Обработка металлов давлением

 

 

16. Основы теории обработки металлов давлением ...........................

 

374

16.1

. Деформация .........................................................................................

 

374

16.2

. Факторы, влияющие на пластичность металла .................

 

379

16.3

. Влияние обработки давлением на свойства металлов

... 384

16.4

. Нагрев металла перед обработкой давлением ....................

 

386

 

16*4.1. Явления, происходящие в металле

 

 

 

 

при нагреве, и режимы нагрева ...............................

 

386

 

16.4.2

. Нагревательные устройства ........................................

 

389

17. Виды обработки металлов давлением ................................................

 

394

17.1

. Волочение .............................................................................................

 

394

17.2

. Прессование .........................................................................................

 

396

17.3

. Прокатка ...............................................................................................

 

399

 

17.3.1

. Виды прокатки .................................................................

 

399

 

17.3.2

. Прокатные станы и валки ...........................................

 

402

 

17.3.3

. Сортамент прокатных станов .....................................

 

408

 

17.3.4. Технология производства основных видов

 

 

 

 

проката...................................................................................

 

410

17.4

. Ковка

......................................................................................................

 

415

 

17.4.1. Операции машинной ковки .....................................

 

. 415

 

17.4.2

. Оборудование для машинной ковки ......................

 

419

17.5. Штамповка ...................... ....................................................................

 

424

 

17.5.1. Горячая объемная штамповка ....................................

 

424

 

1-7.5.2. Холодная штамповка ..................................................

 

436

17.6. Специализированные процессы обработки металлов

 

 

давлением .............................................................................................

 

446

Раздел V. Сварочное производство

18. Теоретические основы сварки ................................................................

458

18.1. Физические основы сварки ..........................................................

458

18.2. Процесс образования соединения при сварке ...................

460

668

Оглавление

 

18.3. Классификация процессов и способов сварки ................

464

 

18.4. Свариваемость металлов ....................................................

465

 

18.4.1. Свариваемость сталей ..........................................

466

 

18.4.2. Влияние легирующих элементов

 

 

на свариваемость стали ........................................

468

 

18.4.3. Свариваемость чугунов.........................................

471

 

18.4.4. Свариваемость меди и сплавов на ее основе

.....473

 

18.4.5. Свариваемость алюминия и его сплавов ............

474

19. Сварка плавлением .....................................................................

476

 

19.1. Типы сварных соединений. Сварные швы ...................

476

 

19.2. Сварочная дуга ....................................................... .........

478

 

19.3. Источники питания электрической дуги ......................

484

 

19.4. Ручная дуговая сварка .............. .....................................

492

 

19.5. Сварка под флюсом ..........................................................

498

 

19.6. Сварка в защитных газах ............ ..................................

501

 

19.7. Электрошлаковая сварка ................................................

504

 

19.8. Газовая сварка ................................................................

506

 

19.9. Электронно-лучевая сварка..........................................

514

 

19.10. Лазерная сварка ..............................................................

517

 

19.11. Плазменная сварка ..........................................................

519

 

19.12. Термическая резка ............. .............................................

521

20. Сварка давлением .......................................................................

526

 

20.1. Общая характеристика способов контактной сварки .... 526

 

20.2. Образование соединений при контактной сварке ..........

530

 

20.3. Оборудование для контактной сварки ............................

533

 

20.4. Сварка трением ..................................................................

535

 

20.5. Диффузионная сварка .......................................................

538

 

20.6. Холодная сварка ................................................................

539

 

20.7. Ультразвуковая сварка .....................................................

541

 

20.8. Сварка взрывом..................................................................

542

Раздел VI. Обработка резанием

 

21. Классификация движений в металлорежущих станках

 

 

и методов формообразования ......................................................

548

 

21.1. Понятие о движениях в металлорежущих станках

 

 

и методах формообразования ...........................................

548

 

21.2. Элементы срезаемого слоя и режим резания .................

551

 

21.3. Части, элементы и углы токарного проходного резца

.... 554

 

21.4. Физические основы резания .............................................

560

 

21.4.1. Механизм образования стружки ........................

560

 

21.4.2. Силы, возникающие при резании .......................

562

 

21.4.3. Явление упрочнения поверхностного слоя

 

 

при резании ...........................................................

565

Оглавление

 

669

21.4.4. Тепловые явления при резании металлов ........

566

21.4.5. Нарост при резании металлов .............................

570

21.4.6. Изнашивание и стойкость режущего

572

инструмента ...........................................................

 

21.5. Инструментальные материалы .........................................

 

575

22. Металлорежущие станки .............................................

............. 5»79

22.1. Классификация металлорежущих станков ....................

579

22.2. Обработка на токарных станках ......................................

 

581

22.2.1. Типы резцов.........................

.................................

581

22.2.2. Токарно-винторезные станки ................... ..........

583

22.2.3. Токарно-карусельные станки .........................

587

22.2.4. Токарно-револьверные станки.............................

589

22.2.5. Многорезцовые токарные полуавтоматы ...........

591

22.2.6. Многошпиндельные токарные автоматы

 

и полуавтоматы .................

,•.................................

592

22.3. Обработка на сверлильных станках ................................

595

22.3.1. Режим и силы резания при сверлении..............

595

22.3.2. Виды режущих инструментов.

597

Элементы и геометрия спирального сверла ......

22.3.3. Вертикально-сверлильные станки. ................... 600

22.3.4. Радиально-сверлильные станки ..........................

601

22.3.5. Агрегатные станки .................

-............................

602

22.4. Обработка на расточных станках ....................................

 

603

22.4.1. Характеристика метода растачивания

604

и режущий инструмент .......................................

 

22.4.2. Расточные станки ....................

............................

605

22.5. Обработка на фрезерных станках ...................................

 

607

22.5.1. Общее представление о фрезеровании ................

607

22.5.2. Режим и силы резания при фрезеровании .......

609

22.5.3. Элементы и геометрические параметры

... 611

цилиндрической и торцевой фрез. Виды фрез

22.5.4. Фрезерные станки ................................................

 

614

22.5.5. Назначение и конструктивные особенности

619

многоцелевых станков .........................................

 

22.6. Обработка на строгальных и долбежных станках ........

620

22.6.1. Элементы режима резания при строгании

621

(долблении). Устройство резцов .........................

22.6.2. Строгальные и долбежные станки ......................

623

22.7. Обработка на зубообрабатывающих станках ..................

624

22.7.1. Характеристика методов и режущий

624

инструмент ............... ............................................

 

22.7.2. Зубообрабатывающие станки ..............................

627

22.7.3. Чистовая обработка зубчатых колес ..................

629

670

Оглавление

22.8. Обработка на протяжных станках ..................................... .

632

 

22.8.1. Режим резания и геометрические параметры

 

 

протяжек ............................. .............................................

632

 

22.8.2. Протяжные станки ..........................................................

635

22.9

. Обработка на шлифовальных станках ...................................

636

 

22.9.1. Режим резания при шлифовании .............................

636

 

22.9.2. Шлифовальные станки ...................................................

637

 

22 .9 .3 . Абразивные инструменты .............................................

643

23. Отделочная обработка поверхностей .................................................

646

23.1

. Методы отделки поверхностей ...................................................

646

23.2

. Полирование поверхностей ...... .................. ................................

646

23.3

. Абразивно-жидкостная отделка ................................................

648

23.4

. Притирка поверхностей ................................................................

648

23.5

. Хонингование ....................................................................................

649

23.6

. Суперфиниширование .....................................................................

650

24. Электрофизические и электрохимические методы

 

обработки ................................. .....................................................................

652

24.1

. Понятие об электрофизических и электрохимических

 

 

методах обработки ............................................................................

652

24.2

. Электроэрозионные методы обработки ...................................

653

 

24.2.1. Электроискровая обработка .........................................

654

 

24.2.2. Электроимпульсная обработка ...................................

655

 

24.2.3. Высокочастотная электроискровая обработка

... 655

 

24.2.4. Электроконтактная обработка ....................................

656

24.3

. Электрохимические методы обработки .................................

657

24.4. Анодно-механическая обработка ..............................................

658

24.5

. Ультразвуковая и лучевые методы обработки ..................

659

Литература ...............................................................................................................

662

Учебное издание

Техническое образование

Комаров Олег Сидорович Ковалевский Виктор Николаевич Керженцева Людмила Федоровна и др.

Материаловедение и технология конструкционных материалов

Учебник

 

Редактор

С.В. Исаенко

Художник обложки

С.В, Ковалевский

Компьютерная верстка

С.И.Лученок

Корректор

Л.К. Мисуно

Подписано в печать с готовых диапозитивов 17.11.2008. Формат 60x84 1/ 1в. Бумага газетная. Гарнитура Школьная.

Печать офсетная. Уел. печ. л. 39,2. Уч.-изд. л. 33,82. Тираж 2010 экз. Заказ № 75

Общество с ограниченной ответственностью «Новое знание».

ЛИ № 02330/0133439 от 30.04.2004. Пр. Пушкина, д. 15, ком. 16, Минск. Почтовый адрес: а/я 79, 220050, Минск, Республика Беларусь.

Телефон/факс: (10-375-17) 211-50-38. E-mail: nk@wnk.biz

В Москве:

Колодезный пер., д. 2а, 107076, Москва. Телефон: (495) 234-58-53. E-mail: ru@wnk.biz

http://wnk.biz

ООО «ИМИРА».

Ул. Керамическая, 3, 143983, г. Железнодорожный, Московская обл.