- •Введение
- •Раздел1 Физико-химические основы материаловедения.
- •Тема1.1.Строение и кристаллизация металлов.
- •Анизотропия
- •Кристаллическое строение реальных кристаллов.
- •Аллотропия
- •Кристаллизация металлов
- •Модифицирование.
- •Методы металографического и физико-химического анализа металлов. Макроанализ.
- •Микроанализ.
- •Рентгеновский анализ.
- •Дефектоскопия.
- •Тема1.2Пластическая деформация и рекристаллизация.
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •Тема1.3Механические свойства материалов.
- •Испытание на растяжение:
- •. Метод Бринелля:
- •Метод Роквелла
- •Метод Виккерса
- •Испытание на ударную вязкость.
- •Тема1.4Основные понятия о сплавах.
- •Диаграммы состояния двойных сплавов
- •Диаграммы состояния сплавов первого рода
- •Диаграмма состояния сплавов второго рода
- •Тема1.5 Основы металлургического производства. .Производство чугуна
- •Производств стали.
- •Конверторный способ:
- •Мартеновский способ:
- •Производство стали в электрических печах
- •Разливка стали и строение слитка
- •Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.
- •Кристаллизация чугунов.
- •Кристаллизация сталей.
- •Тема1.6Углеродистые стали , чугуны. Чугуны
- •Серый чугун( гост 1412—79)
- •.Модифицированный чугун
- •Высокопрочный чугун(7293-85)
- •Ковкий чугун(1215-79)
- •Легированные чугуны
- •Углеростые стали. Классификация углеродистых сталей.
- •Влияние углерода и примесей на свойства стали.
- •Конструкционная сталь обыкновенного качества.(гост380-71)
- •Качественные углеродистые стали (гост 1050—74)
- •Рессорно-пружинная сталь(гост14959-79)
- •Автоматная сталь(гост1414-75)
- •Углеродистые инструментальные стали ( гост 1435—74)
- •Тема1.8 Термическая обработка.Стали и чугуна.
- •Превращения в стали при нагреве
- •Превращение переохлажденного аустенита
- •Превращения в закаленной стали при нагреве
- •Термическое и деформационное старение углеродистой стали
- •Нормализация
- •Закалка.
- •Способы закалки
- •. Отпуск
- •Старение
- •Обработка стали холодом
- •Термомеханическая обработка стали
- •Тема1.9 Химико – термическая обработка.
- •Цементация
- •3)Жидкостная цементация.
- •Азотирование
- •Сульфоцианирование
- •Диффузионная металлизация.
- •Алитирование
- •Хромирование
- •Силицирование
- •Борирование
- •Раздел 2Конструкционные и инструментальные материалы.
- •Тема2.1Общие свойства легированных сталей..
- •Классификация легированных сталей по структуре
- •1.Влияние легирующих элементов на аллотропические превращения в железе.
- •Влияние легирующих элементов на карбидную фазу.
- •Влияние легирующих элементов:
- •Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).
- •Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)
- •Конструкционные улучшаемые стали(гост 4543—71).
- •Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •Рессорно-пружинные стали (гост 14959—79);.
- •Шарикоподшипниковые стали(гост 801—78).
- •Износостойкая (аустенитная) сталь
- •Тема2.3Стали и сплавы с особыми свойствами. Коррозионностойкие.Нержавеющие стали. (гост 5632—72)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали. Жаропрочность.
- •Окалиностойкость (жаростойкость)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали
- •Клапанные стали(гост 5632—72)
- •Котлотурбинные стали
- •Жаропрочные стали и сплавы для газовых турбин
- •Никелевые жаропрочные сплавы
- •Дисперсно упрочненные никелевые жаропрочные сплавы
- •Сплавы с высоким электрическим сопротивлением(гост 12766—67)
- •Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
- •Магнитные стали и сплавы
- •Магнитно-твердые стали и сплавы
- •Тема2.4 Инструментальлые стали
- •Стали неглубокой прокаливаемости
- •Стали глубокой прокаливаемости
- •Быстрорежущие стали(гост 19265—73)
- •Штамповые стали
- •Теплостойкие штамповые стали
- •Стали для измерительных инструментов
- •Тема2.5Твердые сплавы (гост 3882—74) и свехтвердые режущие материалы.
- •Тема2.6 Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы.
- •Латуни(Гост 17711—80)
- •Алюминий и его сплавы
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •Термическая обработка алюминиевых сплавов Отжиг
- •Закалка
- •Старение
- •Деформируемые не упрочняемые термической обработкой.
- •Литейные алюминиевые сплавы.
- •Магний и его сплавы. (гост804-72)
- •.Титан и его сплавы.
- •Термическая обработка титановых сплавов
- •Подшипниковые сплавы.
- •Тема2.7Коррозия металлов. Классификация и виды коррозии.
- •Защита металлов от коррозии.
- •Раздел3 Неметаллические материалы.
- •Тема3.1 Пластические массы.
- •Слоистые пластмассы
- •Термопластические полимерные материалы
- •Переработка пластмасс
- •Пенопласты
- •Тема3.2Резина, резинотехнические изделия. Исходное сырье. Каучук
- •Основные виды резины и их назначение
- •Тема3.3 Клеи,герметики,и лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов
- •Радел 4 Порошковые и композиционные материалы,их получение.
- •Тема 4.1 Порошковая металлургия.
- •Тема4.2Композиционные материалы с полимерной матрицей.
- •Волокнистые композиционные материалы с полимерной матрицей
- •Углепласты.(карбоволокниты)
- •Углерод- углеродный материал.
- •Боропласты(бооволокниты).
- •Органоволокниты.
- •Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •Тема4.3Композиционные материалы с металлической матрицей
Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.
К железоуглеродистым сплавам относятся– сталь и чугун. Основными компонентами является железо и углерод.
Углерод может находиться в двух состояниях:
-в виде графита (образуется при медленном охлаждений).
-в виде цементита (образуется при обычной скорости охлаждения).
Рассмотрим диаграмму Fe-Fe3C.
Основные линии и точки диаграммы Fe- Fe3C.
А СД - ликвидус (начало первичной кристаллизаций).
АЕСF - солидус (конец первичной кристаллизаций).
Точка С – эвтектическая ,С= 4,3%; Т=1147 С˚, в ней образуется механическая смесь (А+Ц) эвтектика – ледебурит.
ЕСF – линия эвтектического превращения.
Точка E – делит диаграмму на стали и чугуны (углерода <2,14 – стали), (углерода >2,14 – чугуны).
GSE – начало второй кристаллизации.
PSK - конец вторичной кристаллизаций. линия эвтектоидного превращения
Точка S – эвтектоидная ,в ней образуется механическая смесь С=0,8%, Т=727,(Ф+Ц) – эвтектоида – перлит.
1)Углерод в природе встречается в виде двух модификаций в форме алмаза, имеющего сложную кубическую решетку, и в форме графита, имеющего простую гексагональную решетку γ=2,25 г/см3При Т= 20 °С σв = 20 МПа; при 2500 °С σв до 40 МПа. При нагреве примерно до 3650 начинается сублимация .
2)Чистое железо-серебристо-светлый металлТпл=15390 Мех.св-ва:
80 НВ σв = 250 МПа σ0,2=120 МПа δ =50%ψ=80%
Железо и углерод между собой образуют следующие структуры:
3)Феррит — твердый раствор углерода в Feα-мягкая, пластичная и недостаточно прочная структурная составляющая. обладает магнитными свойствами (до температуры 768°С). ПриТ=200С=0,006%,при Т=7270С=0,02%
Мех.св-ва: δ =30%50—80 НВ σв = 300 МПа ПриТ=1401 образуется δ- ферритС=0,1%.
4) Аустенит - твердый раствор углерода Feγ При Т=727 С=0,8% ,приТ=1147° С=2,14%.С При температурах ниже 1147°С растворимость С в Feγ постепенно уменьшается, а избыточный углерод выделяется в виде цементита. Мех.св-ва: δ =40—50%.,180.НВ, немагнитен
5)Цементит (Fe3C)—химическое соединение железа с углеродом
С=6,67% Твердый 800 НВ, хрупкий. Цементит слабо магнитен, а при температурах выше 215°С — немагнитен.
Аустенит феррит и цементит между собой не взаимодействуют и не растворяются т.е.образуют механические смеси
6) Перлит-механическая смесь феррита с цементитом.Образуется из аустенита при Т=7270 содержит С=0,8% Механические свойства перлита зависят от формы цементита. У пластинчатого перлита 180—200 НВ, σв — 800 МПа (80 кгс/мм2), δ=10—12%. У зернистого перлита прочность и твердость несколько ниже, а пластические свойства выше.
7) Ледебурит-. механическая смесь зерен аустенита и цементита. Ледебурит содержит 4,3% углерода. Он образуется при температуре 1147°С.из жидкой фазы При температуре 727°С аустенит превращается в перлит. При температурах ниже 727"С (вплоть до комнатной) ледебурит представляет собои механическую смесь перлита и цементита. Ледебурит отличается большой твердостью (550 НВ) и хрупкостью.
Кристаллизация чугунов.
Если чугун содержит углерода С=4,3%- эвтектический
2,14%<С<4,3%-доэвтектический
С>4,3% -заэвтектический.
1)Кристаллизация эвтектического чугуна С=4,3%
Начинается и заканчивается в точке С, где образуется механическая смесь (А+Ц) - эвтектика – ледебурит: Ж.С4,3→А2,14+Цэ
При понижении температуры от 1147 до 727 0С предельная концентрация углерода в аустените уменьшается в соответствии с линией ЕS от 2,14 до 0,8% .В этом температурном интервале аустенит обедняется углеродом и образуется высокоуглеродистая фаза-цементит вторичный :Л(А0,8+Цii+Цэ)
При 7270С происходит эвтектоидное певращение аустенита: А0,8→П (Ф0,025+Ц)
Ниже 7270С эвтектический чугун состоит :Л(П+Ц)
2)Кристаллизация заэвтектического чугуна.С=5%
Точка 1: Ж.С5→: Ж С4,3 +ЦI
Точка 2: Ж С4,3 →:Л(А2,14+Цэ)
При понижении температуры от 1147 до 727 0Спроцессы проходят аналогично эвтектическому чугуну
Ниже 7270С заэвтектический чугун состоит :ЦI+ Л(П+Ц)
3)Кристаллизация доэвтектического чугуна.С=3,5%
Точка 1: : Ж.С3,5→: Ж.С4,3+А0,8
Концентрация углерода в жидкой фазе меняется по линии ВС с 3,5%до4,3%
Точка 2 : Ж.С4,3→Л(А2,14+Цэ)
Структурачугуна:А+ Л(А2,14+Цэ)
При понижении температуры от 1147 до 727 0Спроцессы проходят аналогично эвтектическому чугуну
Структурачугуна: А0,8+Цii+Л(А0,8+Цii+Цэ)
При 7270С происходит эвтектоидное певращение аустенита: А0,8→П (Ф0,025+Ц)
Ниже 7270С доэвтектический чугун состоит :П+ Цii +Л(П+Ц)