- •Введение.
- •1. Цели и задачи предмета «Материаловедение и ткм».
- •2. Связь предмета «Материаловедение и ткм» с другими предметами.
- •3. Роль отечественных и зарубежных учёных в развитии материаловедения как науки.
- •Основные задачи курса:
- •Раздел 1. Основы металловедения.
- •Тема 1. Строение и свойства металлов.
- •Тема 2. Механические свойства металлов
- •Тема 3. Основы теории сплавов
- •1. Понятие о сплаве, компоненте, фазе, системе.
- •2. Структурные составляющие при кристаллизации сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси.
- •3.Диаграммы состояния двойных сплавов. Критические точки и линии.
- •Тема 4 . Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния «железо-цементит».
- •1.Диаграмма состояния системы «железо-цементит» в упрощенном виде.
- •2.Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.
- •Темы 5. Производство чугуна и стали.
- •Тема. Производство алюминия и меди, титана и магния. (самостоятельное изучение)
- •Тема 6. Чугуны и углеродистые стали, их свойства, маркировка и область применения.
- •Тема 7. Легирование сталей и чугунов
- •1. Общие сведения о легированных сталях. Легирование сталей, их классификация и маркировка.
- •2. Область применения легированных сталей.
- •3. Легирование чугунов, их маркировка и область применения.
- •2. Конструкционные легированные стали (гост 4543–71).
- •Тема 8. Сплавы цветных металлов, их маркировка и область применения.
- •2. Алюминий и его сплавы.
- •3. Магниевые и титановые сплавы.
- •Тема 9. Коррозия металлов, её виды. Металлокерамические твёрдые сплавы.
- •(Самостоятельное изучение)
- •1. Превращения при нагревании стали.
- •2. Диаграмма изотермического превращения аустенита.
- •3. Структуры, получаемые при различных скоростях охлаждения.
- •Тема 10. Термическая и химико-термическая обработка.
- •1. Отжиг и нормализация стали.
- •2. Термообработка. Закалка. Виды закалки. Отпуск, его виды.
- •Тема 11. Литейное производство. Литьё в разовые формы.
- •1. Сущность и назначение литейного производства. Модельный комплект, его назначение и состав.
- •2. Требования к стержневым и формовочным смесям, их состав.
- •3. Основные сведения об изготовлении литейной формы.
- •Тема 12. Специальные методы литья.
- •Тема 13. Обработка металлов давлением, её виды. Прокатка.
- •Тема 14. Прессование и волочение.
- •Тема 15. Сварка и резка металлов. Электродуговая сварка, применяемое оборудование.
- •Тема 16. Специальные способы сварки.
- •1. Электроконтактная сварка, ее виды и области применения.
- •2. Общие сведения об автоматической сварке под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковой сварке.
- •3. Сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая, плазменная, лазерная сварка, сварка электронным лучем.
- •Тема 17. Газовая сварка и резка металлов.
- •1. Сущность газовой сварки, применяемые материалы.
- •2. Оборудование и принадлежности для газовой сварки и резки.
- •3. Технология газовой сварки и резки.
- •3. Оборудование и аппаратура для газовой сварки и резки
- •Тема . Методы контроля сварных соединений. ( на самостоятельное изучение).
- •Тема 18. Пайка металлов и сплавов.
- •Тема. Основы слесарной обработки. (самостоятельное изучение)
- •1. Рабочее место слесаря.
- •2. Разметка.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •Тема 19. Обработка резанием. Основы теории резания.
- •Тема 20. Сверлильные и расточные станки.
- •Тема 21. Строгальные, долбёжные и шлифовальные станки.
- •Тема 22. Электрические методы обработки изделий.
- •2. Понятие об анодно-механическом и электроконтактном способах обработки.
- •3. Ультразвуковая обработка материалов.
- •4. Лазерная и электронно - лучевая обработка.
- •Тема 23. Древесные материалы и пластические массы.
- •4. Способы получения изделий из пластмасс
- •Тема. Лакокрасочные и клеевые материалы. (самостоятельное изучение)
- •Тема 24. Резиновые и прокладочные материалы
- •Тема 25. Проводниковые материалы.
- •1. Классификация и основные свойства проводниковых материалов.
- •2. Материалы высокой проводимости.
- •3. Сверхпроводники и криопроводники.
Тема 7. Легирование сталей и чугунов
Вопросы:
1. Общие сведения о легированных сталях. Легирование сталей, их классификация и маркировка.
2. Область применения легированных сталей.
3. Легирование чугунов, их маркировка и область применения.
1. Сталь, содержащая, кроме постоянных примесей (марганец, кремний), один или несколько специальных элементов или повышенные концентрации марганца и кремния (>1 %), называется легированной. В качестве легирующих специальных элементов используют Сг, Ni, W, Мо, Тi, V, Со и др.
Легированные стали обозначают по буквенно-цифровой системе; легирующие элементы – буквами: никель – Н, хром – X, вольфрам – В, ванадий – Ф, молибден – М, титан – Т, кобальт – К, кремний – С, марганец – Г, алюминий – Ю, медь – Д, ниобий – Б, бор – Р.
Классификация легированных сталей. Легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу и структуре.
По назначению легированные стали делят на три группы.
1) конструкционные стали (хромистые, марганцовистые);
2) инструментальные стали (хромистые, быстрорежущие);
3) стали с особыми свойствами (коррозионно - стойкие, жаростойкие).
В зависимости от общего содержания легирующих элементов различают низколегированные (с общим содержанием легирующих элементов не выше 3 %), среднелегированные (с общим содержанием легирующих элементов 3...10 %) и высоколегированные (с общим содержанием легирующих элементов более 10%) стали.
В зависимости от химического состава и свойств легированная конструкционная сталь делится на следующие категории: качественная, высококачественная – А, особо высококачественная – Ш. К особо высококачественной стали относят сталь электрошлакового переплава. В этой стали количество серы составляет 0,015 %, а фосфора – 0,025 %.
По структуре в отожженном состоянии легированные стали подразделяют на доэвтектоидные, имеющие в структуре свободный феррит; заэвтектоидные – избыточные карбиды и ледебуритные – первичные карбиды, выделившиеся из жидкой фазы.
По структуре после охлаждения на воздухе легированные стали подразделяют на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный. Эта классификация чрезвычайно важна, поскольку по структуре сталей полностью устанавливают их свойства. Например, сталь, имеющая перлитную структуру, обладает небольшой твердостью и высокой пластичностью, а сталь, имеющая мартенситную структуру, весьма твердая и хрупкая.
Общее правило расшифровки марок легированных сталей:
1. Если марка легированной стали начинается с двузначной цифры, то сталь конструкционная и углерода в ней содержится в сотых долях процента (60ХСГ – 0,60% С).
2. Если марка легированной стали начинается с однозначной цифры, то сталь инструментальная и углерода в ней – в десятых долях процента (9ХГС – 0,9% С).
3. Если марка легированной стали начинается с буквы, то сталь инструментальная и углерода в ней содержится до 1 % (Х8ГА – до 1% С).
4. Если в марке легированной стали после легирующего элемента стоит цифра, то она обозначает его процентное содержание (Х8ГА – хрома 8 %).
5. Если в марке легированной стали после легирующего элемента отсутствует цифра, то этого легирующего элемента в данной марке до 1,5 % (Х8ГА – марганца до 1,5 %).
6. Если в конце марки легированной стали стоит буква А, то сталь высококачественная, а если отсутствует – то качественная (Х8ГА – сталь высококачественная, 60ХСГ – качественная).
7. Если в марке легированной стали какого-то одного легирующего элемента 10 и более процентов, то сталь специальная (ШХ15 – хрома 15% - сталь специальная).
8. Если марка легированной стали начинается с буквы Р, то сталь быстрорежущая (от латинского rapid – «скорость»). Цифра после буквы Р обозначает процентное содержание вольфрама. В любом другом месте марки буква Р обозначает бор (Р6М5 – быстрорежущая сталь, 20ХГР – содержание бора до 1,5 %).
Последовательность расшифровки марки стали:
1. Определить сталь по химическому составу (углеродистая или легированная).
2. Определить сталь по назначению (конструкционная, инструментальная или специальная).
3. Определить сталь по качеству (обыкновенного качества, качественная или высококачественная).
4. Расшифровать шифр марки стали (что обозначают буквы и цифры).
Примеры расшифровки:
4Х2В5ФМ - 1.Легированная; 2. Инструментальная; 3. Качественная; 4. 4 – С = 0,4 %; Х2 – Cr = 2 %; В5 – W = 5%; Ф – V = 1,5 % ; М – Мо = 1,5 %; остальное – Fe.
50ХФА - 1.Легированная; 2. Конструкционная; 3. Высококачественная; 4. 50 – С=0,50 %; Х – Cr = 1,5 %; Ф – V = 1,5 % ; А – высококачественная; остальное – Fe.
Р6М5 - 1.Легированная; 2. Инструментальная; 3. Качественная; 4. С = до 1 %; Р – быстрорежущая; W = 6%; М – Мо = 5 %; остальное – Fe.
Сталь 45 - 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. 45 - С = 0,45 %; остальное – Fe.
60Г - 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. С = 0,60 %; Г – повышенное содержание Мn (0,8 – 1,2 % ); остальное – Fe.
А40Г - 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Качественная; 4. А – автоматная; 40 - С = 0,40 %; Г – повышенное содержание Мn (0,8 – 1,2 % ); остальное – Fe.
ВСт3Гпс3 - 1.Углеродистая; 2. Конструкционная; 3. Обыкновенного качества; 4. В – группа стали (с гарантированными механическими свойствами и химическим составом); Ст – сталь; 3 – условный номер марки; Г – повышенное содержание Мn; пс – полуспокойный разлив; 3 – категория марки стали; остальное – Fe.
20Х13 - 1.Легированная; 2. Специальная; 3. Качественная;
4. 20 – С = 0,20 %; Х13 – Cr = 13 %; остальное – Fe.