Курс “ технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство”

ЗМІСТ КУРСУ

Складається з наступних розділів:

Розділ 1 Матеріалознавство

Розділ 2 Металургійне виробництво

Розділ 3 Ливарне виробництво

Розділ 4 Обробка металів тиском

Розділ 5 Зварювання металів

Розділ 6 Неметалічні матеріали.

РОЗДІЛ I

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО

Глава I

Будова металів

§ 1. Матеріалознавство як наука про властивості металів і сплавів.

Матеріалознавство – наука, що вивчає металеві й неметалічні матеріали, застосовувані в техніці, об'єктивні закономірності залежності їхніх властивостей від хімічного складу, їхньої структури, способів обробки й умов експлуатації.

Метою вивчення даної дисципліни є пізнання природи й властивостей матеріалів, а також методів їхнього зміцнення для найбільш ефективного використання в техніці.

Теоретичною основою матеріалознавства є відповідні розділи фізики й хімії, однак наука про матеріали в основному розвивається експериментальним шляхом. Тому розробка нових методів дослідження будови й фізико-механічних властивостей матеріалів сприяє подальшому розвитку матеріалознавства.

Вивчення технологічних, експлуатаційних властивостей матеріалів дозволяє визначити області раціонального їхнього використання з урахуванням економічних вимог.

Використання неметалічних матеріалів у промисловості невелике й становить близько 5 - 6 %. Хоча останнім часом ведуться роботи з більш ширшого їх використання, однак метали все-таки займають провідне місце. Тому в досліджуваному курсі основну увагу буде приділено металам і їхнім сплавам.

§ 2. Історія розвитку науки.

Перше визначення металів, як тіл “світлих, здатних куватися”, дав в 18 столітті геніальний росіянин учений Михайло Васильович Ломоносов.

Видатним металургом 19 століття був Павло Петрович Аносов, що, працюючи на Златоустівському заводі, так поставив виробництво клинкової сталі, що вона перевершила прославлену сталь дамаських майстрів. П. П. Аносов перший в 1831 р. застосував мікроскоп для дослідження металів і докладно описав результати своєї роботи в книзі “Про булати”. Крім того, П. П. Аносов розробив принципово новий процес газової цементації, що є одним з найбільш прогресивних і продуктивних методів науглероживания сталі; він вивчав також вплив на властивості сталі різних інструментів.

До середини 19 ст., коли сталеливарне виробництво почало розвиватися посиленими темпами й сталь почали застосовувати для відповідальних виробів (гарматні стовбури й ін.), з'ясувалося що властивості сталевих виробів, виготовлених зі сталі однакової сполуки, виходять різними. В одних випадках сталеві вироби надійно працювали, в інших - вироби зі сталі такої ж сполуки виявлялися зовсім непридатними. Причини цього були зовсім неясні, що ставило під сумнів можливість подальшого розвитку виробництва зі сталі відповідальних деталей.

У цей період (1866 р.) почав свою роботу на Обухівському заводі видатний російський учений Дмитро Костянтинович Чернов. Йому на протязі 2-х років безперервної роботи на заводі вдалося зробити відкриття світового значення, які забезпечили великий технічний прогрес. Про ці відкриття, що стали основою металознавства як науки, Д. К. Чернов у квітні 1868 р. повідомив Російському металургійному суспільству у своїй доповіді.

Д. К. Чернов уперше показав, що для сталі у твердому стані існують критичні температури (наз. точками Чернова), при яких змінюється будова сталі, що приводить сталь до нового якісного стану.

Ці критичні температури є орієнтирами для побудови правильних технічних процессів теплової обробки, що забезпечують високу якість металевих виробів.

Тільки на основі відкриття Чернова став можливим подальший технічний прогрес у машинобудуванні. В усьому світі виробництво сталевих виробів, а згодом і виробів з інших сплавів, побудовано на наукових основах, створених Д. К. Черновим.

Розвитку металознавства в 19 в. також сприяли роботи А. А. Байкова, Ф. Осмонда (Франція), Г. Таммана (Німеччина) Р. Аустена (Англія), Г. Хоу (США) і ін.

За роки радянської влади відкрита більша мережа накуово-дослідних інститутів, що працюють в області металознавства й термообробки. У багатьох навчальних інститутах є кафедри й лабораторії металоведення, на базі яких виросли великі наукові школи. Так школою академіка Н. С. Курнакова вивчена велика кількість металевих систем і установленна залежність властивостей сплавів від сполуки сплавів, а також зв'язок між сполукою сплавів і технологічних властивостей сплавів. Школою академіка А.А Бочвара відкриті закономірності евтектичної і евтектоїдної кристалізації.

Школою професора С. С. Штейнбега вивчені механізм і кінетика ізотермічного розпаду в сталі.

Школою академіка Г. В. Курдюмова розглянуті природа й механізм утворення мартенситу в сталі й кольорових сплавах і перетворення при відпустці загартованої сталі.