Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный технический университет
им. И. И. Ползунова»
В.А. Рыбаков, Е.В. Шипицына
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО КУРСУ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
для студентов специальности 140211 «Электроснабжение (по отраслям)» всех форм обучения
Б
арнаул
2010
Рыбаков В. А. Учебное пособие по курсу «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов специальности 140211 «Электроснабжение (по отраслям)» всех форм обучения [Текст] / В. А. Рыбаков, Е.В. Шипицына ; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. – Барнаул:Изд-во АлтГТУ, 2010. – 115 с.
Рассмотрен комплекс вопросов по курсу ««Материаловедение. Технология конструкционных материалов» в соответствии с требованиями федерального интернет-экзамена в сфере профессионального образования.
Для студентов, обучающихся по специальности «Электроснабжение» (по отраслям) по дневной, вечерней и заочной формам.
Рассмотрены и одобрены
на заседании кафедры
«Электроснабжение
промышленных предприятий».
Протокол №2 от 31.03.2010 г.
Рецензент: к.т.н., доцент Л. Н. Татьянченко (АлтГТУ)
© ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический
университет им. И.И. Ползунова», 2010
© Рыбаков Валерий Алексеевич, 2010
© Шипицына Елена Владимировна, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
БЛОК 1. ВИДЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ В ВЕЩЕСТВЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ВЕЩЕСТВ……………………………….……………....5
1.1 Введение……...............................................................................................5
1.2Структура курса……………………………………………….………….5
1.3 Типы химических связей в веществе….........................................................6
1.4 Методы измерения твердости металлов... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …....8
1.5 Кристаллизация веществ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …...13
БЛОК 2. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О МЕТАЛЛАХ И ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИИ СПЛАВОВ….………………………………………….……....23
2.1 Металлические материалы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....... ......23
2.2 Общие понятия о металлических сплавах………………..….……. 23
2.3 Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов……………....25
2.4 Связь между диаграммами состояния сплавов и их
физическими свойствами……………………………………………….……. 27
2.5 Структура и физические свойства сплавов железо-углерод.…….28
2.6 Процессы при структурообразовании железоуглеродистых
сплавов…............................................................................................................. 29
2.7 Превращения сталей в твердом состоянии…………………..……. 32
2.8 Превращения чугунов…………………………………………...…… 34
БЛОК 3. ВИДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
МЕТАЛЛОВ …………………..…………………………………………………38
3.1 Общие понятия……………………………………………………….. 38
3.2 Превращения в стали при нагреве……………………………....… 39
3.3 Отжиг стали………………………………………………………...… 45
3.4 Закалка стали……………………………………………………...…. 47
3.5 Отпуск стали ………………………………………………………..…51
3.7 Химико-термическая обработка стали……………………………….... 53
БЛОК 4. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ ……………...…………….....59
4.1 Углеродистые и легированные стали………………………….…59
4.2 Влияние примесей на свойства стали …………….…………..….60
4.3 Классификация железоуглеродистых сталей………………...… 62
4.4 Маркировка, свойства, термическая обработка и
область применения углеродистых сталей ..................….…………………64
4.5 Инструментальные стали и сплавы ……………….……….…….74
4.6 Чугуны……………………………………………………………..… 80
БЛОК 5. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ ………….……………......86
5.1 Классификация металлов…………………………………………. 86
5.2 Алюминий и его сплавы……………………………...…………… 86
5.3 Классификация алюминиевых сплавов……………………..….. 87
5.4 Медь и ее сплавы………………………………………………..….. 96
5.5 Титан и его сплавы……………………………….……………...… 98
5.6 Магний …………………………………………...…………………100
5.7 Бериллий ………………………………………..……………..……102
БЛОК 6. ПОЛИМЕРНЫЕ ВЕЩЕСТВА…………………..….………….……105
6.1 Общие свойства полимерных веществ ……….………………106
6.2 Полиэтилен ………………………………………..………………107
6.3 Поливинилхлорид …………………………………………………108
6.4 Фторопласт …………………………………………………..…..…108
6.5. Полистирол и пластики АБС……………………………….…... 109
6.6 Полипропилен…………………………………………..…….….... 100
6.7 Поливинилацетат…………………………………….…….…..…. 110
6.8 Фенолоформальдегидные смолы ………………..……..….……110
6.9 Кремнийорганические полимеры …………………….………...111
6.10 Эпоксополимеры ……………………………………….………..111
6.11 Полиуретан ……………………………………………….….……112
6.12 Полиамиды ……………………………………………….….……113
6.13 Пластмассы…………………………………………….…....…… 113
БЛОК 7. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И БЕТОНЫ….……....….116
7.1. Композиционные материалы……………………….…………. 116
7.2 Бетоны……………………………………………….….……...….. 123
БЛОК 1. ВИДЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ В ВЕЩЕСТВЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ВЕЩЕСТВ
1.1 Введение
Материаловедение - это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, химическими, физическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.
Научно-технический прогресс тесно связан с разработкой и применением новых материалов. Не случайно даже историческая хронология строится по названиям материалов – каменный век, медный век, бронзовый век, железная эра. По мере накопления знаний и умений людей появлялись все новые материалы. Нынешнее время трудно охарактеризовать каким-либо материалом. Его называют веком полупроводников, веком полимеров, веком сверхпроводников и т.д. Даже понятие «век компьютерных технологий» неотделимо от материалов, поскольку именно прогресс в области материаловедения позволил создать и компьютеры, и линии их связи.
Материаловедение базируется на понимании взаимодействия атомов и молекул и на понимании того, как внешние условия влияют на это взаимодействие. Иначе говоря, в основе материаловедения лежат такие науки как физика, химия и применение знаний, полученных при изучении этих предметов для анализа разнообразных технических процессов, что позволяет правильно выбрать материал, наиболее подходящий для каждого конкретного случая.