Курс “ технология конструкционных материалов и материаловедение”

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Состоит из следующих разделов:

Раздел 1 Материаловедение

Раздел 2 Металлургическое производство

Раздел 3 Литейное производство

Раздел 4 Обработка металлов давлением

Раздел 5 Сварка металлов

Раздел 6 Неметаллические материалы.

РАЗДЕЛ I

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Глава I

Строение металлов

§ 1. Материаловедение как наука о свойствах металлов и сплавов.

Материаловедение – наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, объективные закономерности зависимости их свойств от химического состава, их структуры, способов обработки и условий эксплуатации.

Целью изучения данной дисциплины является познание природы и свойств материалов, а также методов их упрочнения для наиболее эффективного использования в технике.

Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии, однако наука о материалах в основном развивается экспериментальным путём. Поэтому разработка новых методов исследования строения и физико-механических свойств материалов способствует дальнейшему развитию материаловедения.

Изучение технологических, эксплуатационных свойств материалов позволяет определить области рационального их использования с учетом экономических требований.

Использование неметаллических материалов в промышленности невелико и составляет около 5 - 6 %. Хотя в последнее время ведутся работы по более широкому их использованию, однако металлы всё же занимают ведущее место. Поэтому в изучаемом курсе основное внимание будет уделено металлам и их сплавам.

§ 2. История развития науки.

Первое определение металлов, как тел “светлых, способных коваться”, дал в 18 веке гениальный русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов.

Выдающимся металлургом 19 века был Павел Петрович Аносов, который, работая на Златоустовском заводе, так поставил производство клинковой стали, что она превзошла прославленную сталь дамасских мастеров. П. П. Аносов первый в 1831 г. применил микроскоп для исследования металлов и подробно описал результаты своей работы в книге “О булатах”. Кроме того, П. П. Аносов разработал принципиально новый процесс газовой цементации, являющийся одним из наиболее прогрессивных и производительных методов науглероживания стали; он изучал также влияние на свойства стали различных инструментов.

К середине 19 в., когда сталелитейное производство начало развиваться усиленными темпами и сталь начали применять для ответственных изделий (орудийные стволы и др.), выяснилось что свойства стальных изделий, изготовленных из стали одинакового состава, получаются различными. В одних случаях стальные изделия надёжно работали, в других – изделия из стали такого же состава оказывались совершенно непригодными. Причины этого были совершенно неясны, что ставило под сомнение возможность дальнейшего развития производства из стали ответственных деталей.

В этот период (1866 г.) начал свою работу на Обуховском заводе выдающийся русский ученый Дмитрий Константинович Чернов. Ему в течении 2-х лет непрерывной работы на заводе удалось сделать открытия мирового значения, которые обеспечили большой технический прогресс. Об этих открытиях, ставших основой металловедения как науки, Д. К. Чернов в апреле 1868 г. сообщил Русскому металлургическому обществу в своём докладе.

Д. К. Чернов впервые показал, что для стали в твёрдом состоянии существуют критические температуры (наз. точками Чернова), при которых изменяется строение стали, что приводит сталь к новому качественному состоянию.

Эти критические температуры являются ориентирами для построения правильных техпроцессов тепловой обработки, обеспечивающих высокое качество металлических изделий.

Только на основе открытия Чернова стал возможным дальнейший технический прогресс в машиностроении. Во всём мире производство стальных изделий, а впоследствии и изделий из других сплавов, построено на научных основах, созданных Д. К. Черновым.

Развитию металловедения в 19 в. также способствовали работы А. А. Байкова, Ф. Осмонда (Франция), Г. Таммана (Германия) Р. Аустена (Англия), Г. Хоу (США) и др.

За годы советской власти открыта большая сеть научно-исследователь-ских институтов, работающих в области металловедения и термообработки. Во многих учебных институтах имеются кафедры и лаборатории металлове-дения, на базе которых выросли крупные научные школы. Так школой академика Н. С. Курнакова изучено большое число металлических систем и установленна зависимость свойств сплавов от состава сплавов, а также связь между составом сплавов и технологическими свойствами сплавов. Школой академика А.А Бочвара открыты закономерности эвтектической и эвтектоидной кристаллизации.

Школой профессора С. С. Штейнбега изучены механизм и кинетика изотермического распада в стали.

Школой академика Г. В. Курдюмова рассмотрены природа и механизм образования мартенсита в стали и цветных сплавах и превращения при отпуске закаленной стали.