Материаловедение и технология конструкционных материалов
.pdfЛитература
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 |
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.
