- •Введение
- •1. ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ
- •1.1. Общие представления о строении металлов
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Понятие о плавлении и кристаллизации металлов и сплавов
- •1.1.3. Строение слитка
- •1.2. Структурное строение металлов
- •1.3. Полиморфизм (аллотропия)
- •1.4. Реальное строение металлов
- •1.4.1.Точечные дефекты
- •1.4.2. Линейные дефекты
- •1.5 Диаграмма прочность – плотность дефектов
- •1.6 Строение сплавов
- •1.7 Твердые растворы
- •1.8 Химические соединения
- •1.9 Механические смеси
- •1.10 Правило фаз (закон Гиббса)
- •1.11 Правило обрезков или правило рычага
- •1.12 Диаграмма состояния 1-го рода для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов
- •1.13 Диаграмма состояния 2-го рода для сплавов с полной растворимостью компонентов в твердом и жидком состоянии
- •1.14 Диаграмма состояния 3 рода для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии
- •1.15 Диаграмма состояния 4 рода сплавов образующих химические соединения
- •1.16 Диаграммы состояния системы с наличием полиморфного превращения
- •1.17 Связь между типом диаграммы состояния и свойствами сплавов
- •2. ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЕ С УГЛЕРОДОМ
- •2.1 Диаграмма состояния Fe – цементит (метастабильная)
- •2.2 Классификация сталей
- •3 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
- •3.1 Общие сведения
- •3.2 Определение механических свойств при растяжении
- •3.3 Ударная вязкость
- •3.4 Твердость материалов
- •3.4.1 Статические методы определения твердости
- •3.4.2 Динамические методы определения твердости
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Филиал БНТУ «Институт повышения квалификации и переподготовки кадров по новым направлениям развития техники, технологии
и экономики БНТУ» Кафедра «Метрология и Энергетика»
Пантелеенко Ф.И., Саранцев В.В., Какошко Е.С.
ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ
Учебно-методическое пособие для слушателей курсов повышения квалификации энергетиков и студентов энергетического факультета БНТУ
1-43 01 78 Диагностика и техническое обслуживание энергооборудования организаций
Электронный учебный материал
Минск◊ БНТУ ◊ 2016
УДК
ББК
К
Авторы:
Пантелеенко Ф.И., Саранцев В.В., Какошко Е.С.
Рецензент:
Седнин В.А. д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Промышленная теплотехника и теплоэнергетика»
Пособие предназначено для курсов повышения квалификации энергетиков и может быть использовано специалистами предприятий энергетики и студентами энергетических специальностей.
Белорусский национальный технический университет, пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь Тел. 2964732
E-mail: rectorat@ipk.by
Регистрационный № БНТУ/ИПКиПК-13.2016
© БНТУ, 2016
2
Оглавление |
|
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
1. Основы металловедения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
6 |
1.1. Общие представления о строении металлов . . . . . . . . . . . . . . |
6 |
1.1.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
6 |
1.1.2. Понятие о плавлении и кристаллизации металлов и |
7 |
сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
1.1.3. Строение слитка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
10 |
1.2. Структурное строение металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
1.3. Полиморфизм (аллотропия) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
15 |
1.4. Реальное строение металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16 |
1.4.1.Точечные дефекты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
17 |
1.4.2. Линейные дефекты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
17 |
1.5. Диаграмма прочность – плотность дефектов . . . . . . . . . . . . . |
19 |
1.6. Строение сплавов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
20 |
1.7. Твердые растворы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
21 |
1.8. Химические соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
23 |
1.9. Механические смеси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
23 |
1.10 Правило фаз (закон Гиббса) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
1.11 Правило обрезков или правило рычага. . . . . . . . . . . . . . . . . . |
27 |
1.12 Диаграмма состояния 1-го рода для сплавов, образующих |
|
механические смеси из чистых компонентов. . . . . . . . . . . . . . . . . . |
28 |
1.13 Диаграмма состояния 2-го рода для сплавов с полной |
|
растворимостью компонентов в твердом и жидком состоянии. . . . |
29 |
1.14 Диаграмма состояния 3 рода для сплавов с ограниченной |
|
растворимостью в твердом состоянии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
30 |
1.15 Диаграмма состояния 4 рода сплавов образующих |
|
химические соединения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
32 |
1.16 Диаграммы состояния системы с наличием полиморфного |
|
превращения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
1.17 Связь между типом диаграммы состояния и свойствами |
|
сплавов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
35 |
2. Железо и его соединение с углеродом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
36 |
2.1 Диаграмма состояния Fe – цементит (метастабильная) . . . . . |
36 |
2.2 Классификация сталей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
39 |
3. Физико-механические свойства материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . |
51 |
3.1 Общие сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
51 |
3.2 Определение механических свойств при растяжении. . . . . . . |
54 |
3.3 Ударная вязкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
58 |
3.4 Твердость материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
60 |
3.4.1 Статические методы определения твердости. . . . . . . . . . . |
60 |
3.4.2 Динамические методы определения твердости. . . . . . . . . |
62 |
3
4. Коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные сплавы. . . . 64 5. Керамические и металлокерамические материалы. . . . . . . . . . . . 70
6. Огнеупорные |
теплоизоляционные материалы |
на |
основе |
|||
кремнеземсодержащих компонентов, полученные методом |
||||||
самораспространяющегося |
высокотемпературного |
синтеза для |
||||
тепло- и огнезащиты энергетических установок. . . . . |
. . . |
. . . . . . . . 73 |
||||
6.1. Термодинамическое |
моделирование СВС |
в |
системах |
|||
«алюминий–вермикулит–углерод», «алюминий–перлит–углерод» |
||||||
и «алюминий–трепел–углерод» . . . . . |
. . . . |
. . . . . . . . . |
. . . |
. . . . . . . . 73 |
||
6.2. Создание |
новых |
огнеупорных |
теплоизоляционных |
|||
материалов в |
системах |
«алюминий–вермикулит–углерод» и |
||||
«алюминий–перлит–углерод» методом СВС . . . . . . . . |
. . . |
. . . . . . . 79 |
||||
6.2.1 Синтез |
СВС-материалов |
из |
порошковых |
смесей |
||
«алюминий–вермикулит–углерод» и |
««алюминий–перлит– |
|||||
углерод» . . . . . . |
. . . . . . . . . . |
. . . . . . . . |
. . . . . |
. . . . . . . . . |
. . . |
. . . . . . . 79 |
6.2.2 Синтез |
СВС-материалов |
из |
порошковых |
смесей |
||
«алюминий–трепел–углерод» . . . . . . . |
. . . . |
. . . . . . . . . |
. . . |
. . . . . . . 90 |
||
Список использованных источников . |
. . . . . |
. . . . . . . . . |
. . . |
. . . . . . . 97 |
||
4
Введение
В настоящее время с увеличением количества строящегося жилья возникает необходимость к повышению производительности строительномонтажных работ. Основным материалом при строительстве зданий является железобетон. Современные сборные и монолитные железобетонные конструкции характеризуются применением в значительных объемах различных способов и технологий сварки: ручной дуговой сварки покрытыми электродами, механизированной дуговой сварки под флюсом, в углекислом газе и порошковой проволокой, контактной точечной и стыковой сварки и др. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам, железобетон получил самое широкое распространение в гражданском, промышленном, гидротехническом, сельском и транспортном строительстве.
При строительстве резервуаров нефтехранилищ и газохранилищ используются цельнометаллические конструкции, при изготовлении и монтаже которых используется большое количество сварочных работ различных способов.
Материаловедение – это раздел науки, изучающий изменения свойств материалов. К изучаемым свойствам относятся: структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука — материаловедение.
Металловедение — наука, изучающая строение и свойства металлов и их сплавов, устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и разрабатывающая пути воздействия на их свойства. Теоретическими основами металловедения являются такие науки, как кристаллография, физика твердого тела, физическая химия. В свою очередь на металловедение опираются такие научные дисциплины, как общая металлургия, технология металлов, коррозия металлов, теория прочности и др.
5