- •Белгородский государственный университет Экономический факультет Кафедра экономики и управления на предприятии
- •Рабочая программа исциплины «материаловедение»
- •Цели и задачи дисциплины
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •3. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •Содержание разделов дисциплины
- •Использования материалов
- •4.1. Темы семинарских занятий
- •Тема: Неметаллические материалы
- •Экзаменационные вопросы по дисциплине «Материаловедение»:
- •7. Учебно-методическое обеспечение курса
- •7.1. Рекомендуемая литература (основная):
- •8. Форма итогового контроля
- •9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
- •Учебно-практическое пособие Введение
- •Глава 1. Строение и основные свойства металлов
- •1.1.Кристаллическое строение твердых тел
- •1.2. Кристаллизация
- •1.3. Дефекты кристаллической решетки
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты кристаллической решетки
- •1.3.3. Поверхностные дефекты
- •1.4. Методы изучения структуры металлов
- •Контрольные вопросы:
- •1.5. Свойства металлов и сплавов
- •1.5.1. Физические свойства
- •1.5.2. Химические свойства
- •1.5.3. Методы защиты от коррозии
- •1.5.4. Биокоррозия
- •Контрольные вопросы:
- •1.5.5. Механические свойства
- •1.5.6.Теоретическая и техническая прочность
- •1.5.7.Технологические и эксплутационные свойства
- •Эксплуатационные свойства определяют в зависимости от условий работы машины специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 2. Классификация материалов
- •Металлический тип связи характерен для более чем 80 элементов таблицы Менделеева.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 3. Черные металлы и сплавы
- •3.1. Строение и свойства сплавов
- •Сплавы на основе железа. Компоненты и фазы системы железо - углерод
- •3.3. Основные типы диаграмм состояния
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 4. Углеродистые и легированные стали и чугуны
- •4.1.Конструкционные стали
- •4.1.1. Конструкционные углеродистые стали
- •4.1.2. Конструкционные легированные стали
- •4.1.3. Специальные легированные конструкционные стали
- •4.2. Инструментальные стали
- •4.3.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •4.3. Чугуны
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 5. Термическая и химико-термическая обработка сплавов
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 6. Цветные металлы и сплавы
- •6.1.Алюминий и его сплавы
- •Алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные.
- •Контрольные вопросы:
- •6.2. Медь и ее сплавы
- •Медно-никелевые сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель - это куанали, мельхиор, нейзильбер, манганин, копель и т.Д.
- •Контрольные вопросы:
- •6.3. Никель и его сплавы
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 7. Неметаллические материалы
- •7.1.Высокомолекулярные соединения (Полимеры)
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.1. Пластмассы или пластики
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.2. Эластомеры (каучуки и резины)
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.3.Химические волокна
- •Контрольные вопросы:
- •Полимерные покрытия (пленкообразующие): лаки, эмали, краски, компаунды
- •Контрольные вопросы:
- •7.1.5. Пленкообразующие материалы: клеи и герметики
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 8. Керамические материалы
- •8.1.Строительная керамика
- •8.2. Огнеупорные керамические материалы
- •8.3. Кислотоупорные керамические соединения
- •8.4. Тонкая керамика
- •8.5. Керамика как облицовочный строительный материал
- •8.5.1.Керамические изделия, используемые в декоративной отделке зданий и сооружений
- •8.5.2. Виды керамической плитки
- •8.6. Керамическая черепица
- •8.7. Вяжущие вещества
- •Кислотоcтойкие вяжущие вещества. Эти вещества разделяются на кислотоупорные цементы и замазки.
- •8.8. Стекло
- •8.8.1. Ситаллы
- •Глава 9. Композиционные материалы
- •9.1. Композиционные материалы с металлической матрицей
- •9.2.Композиционные материалы с неметаллической матрицей
- •9.3. Композиционные материалы в строительстве.
- •Глоссарий
- •Глава 1. Строение и основные свойства металлов
- •1.1.Кристаллическое строение твердых тел 12
- •1.2. Кристаллизация 14
- •Глава 2 . Классификация материалов 40
- •Глава 3 . Черные металлы и сплавы 45
- •Глава 4. Углеродистые и легированные стали и чугуны 57
- •7.1.1.Пластмассы или пластики 115
- •7.1.5 Пленкообразующие материалы: клеи и герметики 148
- •8.5. Керамика как облицовочный строительный материал 166
- •Глава 9. Композиционные материалы. 188
4.3. Чугуны
Чугуны отличаются от стали более высоким содержанием углерода, лучшими литейными свойствами, они дешевле стали. Но в тоже время чугун не способен в обычных условиях обрабатываться давлением. В чугунах имеются примеси марганца (он препятствует графитизации чугуна, нейтрализует вредное влияние серы и фосфора), кремния (способствует процессу графитизации), фосфора (повышает жидкотекучесть, износостойкость, но повышает хрупкость и ухудшает обрабатываемость) и серы (вредная примесь ухудшает литейные свойства, снижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и повышает склонность к трещинообразованию). Чугуны со специальными свойствами легируются никелем, хромом, молибденом, медью и т.д.
По микроструктуре чугуны делят на белый чугун и серый.
Белые чугуны получили свое название по виду излома, который имеет матово белый цвет. В основном белый чугун содержит цементит и перлит, практически весь углерод в нем находится в связанном состоянии. Поэтому белые чугуны очень твердые и хрупкие, плохо обрабатываются режущим инструментом и в основном идут на переплавку в сталь и называются передельными чугунами (заэвтектические чугуны).
Белый чугун не находит применения в качестве конструкционного материала.
Доэвтектические чугуны после специальной термической обработки превращаются в ковкие чугуны. В них графит имеет хлопьевидную форму. Ковкие чугуны применяются в сельскохозяйственном , автомобильном и текстильном машиностроении, в судо- , котло-, вагоно- и дизелестроении. Этот чугун идет на изготовление деталей высокой прочности, которые подвержены сильному истиранию и ударным знакопеременным нагрузкам. К недостаткам ковкого чугуна можно отнести высокую стоимость.
Следует отметить также так называемые отбеленные чугуны. Это отливки, в которых поверхностный слой (12 – 30 мм) имеет структуру белого чугуна, а сердцевина серого. Технически это получают резким охлаждением поверхности в результате заливки в металлические формы (кокиль). Высокая прочность поверхностного слоя обеспечивает хорошую сопротивляемость против износа (особенно абразивного), поэтому отбеленные чугуны применяют для прокатных валков листовых станов, колес, шаров для мельниц. (Примерный состав – С –2,8 –3,6%, 0,5 – 0,8 кремния, 0,4 – 0,6 марганца).
Серый чугун также называют по виду излома – имеет серый цвет. Он содержит в основном перелит и графит, причем графит чаще всего присутствует в виде пластинок. Наибольшее распространение получили доэвтектические чугуны (до3,8% С) . Чем больше графита , тем хуже механические свойства. Серые чугуны это литейные чугуны. Серый чугун является дешевым конструкционным материалом, хорошо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает свойством гасить вибрацию, поэтому используется при изготовлении станин различного оборудования, коленчатых и распределительных валов автомобилей и т.д. Маркировка серых чугунов - СЧ.
Одной из разновидностей серых чугунов является ферритный. Содержит феррит и графит в свободном состоянии. Он применяется для менее ответственных деталей, испытывающих меньшие нагрузки: это фундаментные плиты, литые детали с/х машин, тракторов, станков и т.д.
Разновидностью серого чугуна является и высокопрочный чугун модифицированный магнием. В таких чугунах графит имеет шаровидную форму. Для получения высокопрочного чугуна в жидкий чугун одновременно с магнием добавляют ферросилиций. В результате получаются мелкие включения графита и это значительно повышает его прочность. Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнечно-прессовочное оборудование, детали паровых турбин. Они имеют более высокие механические свойства и они могут быть использованы вместо поковок и отливок из углеродистой стали для деталей машин, работающих в тяжелых условиях. Маркируются высокопрочные чугуны буквами ВЧ - за которыми следует цифры, указывающие предел прочности при растяжении и относительное удлинение при растяжении, например, ВЧ45-5.
Для деталей работающих при повышенных температурах, применяют легированные серые чугуны, которые дополнительно содержат хром, никель, молибден, алюминий.
Кроме перечисленных чугунов существует целый класс чугунов со специальными свойствами.
Они применяют в тех случаях, когда отливка, кроме прочностных свойств должна обладать теми или иными специфическими свойствами – химической стойкостью, износостойкостью.
Магнитный чугун – используют для изготовления корпусов электрических машин, рам, щитов и т.д. Для этой цели лучшим является ферритный чугун с шаровидными включениями графита.
Немагнитный чугун – для кожухов и бандажей электрических машин. Для этих целей применяют никелемаганцовистый чугун (до 10 % марганца и 9% никеля) и др.
Аустенитный чугун – высокие показатели по кислотостойкости, щелочностойкости и жаропрочности - сплав нирезит – 14% никеля,7% меди и 2 % хрома.
Жаростойкий чугун содержит до 25% алюминия.