- •Часть 1
- •26.02.06 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»
- •26.02.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок»
- •Содержание
- •Введение
- •Цели, задачи дисциплины, место дисциплины в учебном процессе
- •Краткие исторические сведения о развитии материаловедения
- •1 Классификация и строение материалов
- •1.1 Классификация материалов
- •1.2 Металлы и неметаллы. Особенности атомно-кристаллического строения
- •1.3 Понятие об изотропии и анизотропии
- •1.4 Дефекты кристаллического строения
- •1.5 Методы исследования структуры металлов и сплавов
- •2 Формирование структуры литых материалов
- •2.1 Сущность процессов кристаллизации металлов и сплавов
- •2.2 Механизм и закономерности кристаллизации металлов
- •2.3 Условия получения мелкозернистой структуры
- •2.4 Особенности строения металлического слитка
- •2. Дилатометрический метод.
- •Магнитный анализ.
- •2.5 Понятие о ликвации
- •2.6 Аллотропические превращения железа при нагреве и охлаждении. Гистерезис
- •2.7 Магнитные превращения
- •2.8 Получение монокристаллов
- •2.9 Свойства аморфных металлов
- •3 Основные равновесные диагарммы состояния двойных сплавов. Связь между составом, строением и свойствами сплавов
- •3.1 Понятие о сплавах и методах их получения
- •3.2 Основные понятия в теории сплавов
- •3.3 Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов
- •3.4 Кристаллизация сплавов.
- •3.5 Диаграмма состояния
- •3.6 Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.7 Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии
- •3.8 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.9 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения.
- •3.10 Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии
- •3.11 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •4 Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо-углерод
- •4.1 Особенности диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.
- •4.2 Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •4.3 Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •4.4 Структуры железоуглеродистых сплавов
- •Термическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов
- •5.1 Виды термической обработки
- •5.2 Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска
- •1. Закалка в одном охладителе (v1)
- •2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2)
- •3. Ступенчатая закалка (v3)
- •4. Изотермическая закалка (v4)
- •5. Закалка с самоотпуском
- •6. Основное оборудование для термической обработки
- •5.3 Термическая обработка легированных сталей
- •5.4 Химико-термическая обработка стали
- •5.5 Назначение и технология видов химико-термической обработки
- •6 Классификация и маркировка сталей и чугунов. Их применение
- •6.1 Влияние углерода и примесей на свойства сталей
- •6.2 Классификация и маркировка сталей
- •6.3 Состав и сорта чугунов
- •7 Классификация и маркировка легированных сталей
- •7.1 Назначение легирующих элементов
- •7.2 Распределение легирующих элементов в стали
- •7.3 Принцип маркировки легированных сталей
- •7.4 Влияние элементов на полиморфизм железа
- •8 Цветные металлы и сплавы на их основе
- •8.1 Титан и его сплавы
- •8.2 Алюминий и его сплавы
- •8.3 Магний и его сплавы
- •8.4 Медь и ее сплавы
- •9 Композиционные материалы. Материалы порошковой металлургии
- •9.1 Композиционные материалы
- •9.2 Материалы порошковой металлургии
- •10 Пластические массы
- •10.1 Происхождение пластмасс
- •10.2 Преимущества пластмасс
- •10.3 Виды пластмасс
- •10.4 Определение типа пластика
- •11 Резиновые материалы
- •11.1 Состав и классификация резин
- •11.2 Получение изделий из резины
- •11.3 Классификация резиновых материалов по назначению и области применения
- •11.4 Факторы, влияющие на свойства резин в процессе эксплуатации
- •Контрольные вопросы
- •12 Стекло
- •12.1 Основные свойства стекла
- •12.2 Классификация стекол по назначению
- •12.3 Ситаллы
- •Контрольные вопросы
- •13 Керамические материалы
- •13.1 Общие сведения, классификация керамических материалов
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оп.04 «материаловедение»
- •Часть 1
- •26.02.06 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
- •26.02.05 Эксплуатация судовых энергетических установок
- •298309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 123
8.2 Алюминий и его сплавы
Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии.
Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.
Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).
Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.
Алюминиевые сплавы
Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.
Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный
По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:
деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:
деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой;
литейные сплавы.
Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).
Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой
Прочность алюминия можно повысить легированием. В сплавы, не упрочняемые термической обработкой, вводят марганец или магний. Атомы этих элементов существенно повышают его прочность, снижая пластичность. Обозначаются сплавы: с марганцем – АМц, с магнием – АМг; после обозначения элемента указывается его содержание (АМг3).
Магний действует только как упрочнитель, марганец упрочняет и повышает коррозионную стойкость.
Прочность сплавов повышается только в результате деформации в холодном состоянии. Чем больше степень деформации, тем значительнее растет прочность и снижается пластичность. В зависимости от степени упрочнения различают сплавы нагартованные и полунагартованные (АМг3П).
Эти сплавы применяют для изготовления различных сварных емкостей для горючего, азотной и других кислот, мало- и средненагруженных конструкций.
Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой
К таким сплавам относятся дюралюмины (сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.
Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500oС и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.
Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.
Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).
Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450oС, подвергаются закалке от температуры 500…560oС и старению при 150…165oС в течение 6…15 часов.
В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300oС.
Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.
Литейные алюминиевые сплавы
К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.
Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.
Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.