
- •Курс лекций по материаловедению
- •Предисловие
- •Рекомендуемая литература
- •Лахтин ю.М., Леонтьева в.П. Материаловедение. – м.: ид Альянс, 2009. – 528 с.
- •Сапунов с.В. Материаловедение: Текст лекций. – сПб.: сПбГиэу, 2006. – 66 с.
- •Сапунов с.В. Основы материаловедения: Учеб. Пособие. – сПб.: сПбГиэу, 2010. – 155 с.
- •1(1). Предмет материаловедения. Историческая справка
- •2(2). Мировое производство основных материалов
- •3(3). Черные и цветные металлы, свойства и применение
- •4(4). Сталь как важнейший конструкционный материал
- •5. Способы получения и технологической обработки металлов и сплавов
- •6. Виды контроля, параметры и методы оценки качества материалов
- •7(12). Механические испытания материалов
- •8(13). Испытание на растяжение
- •1. Характеристики прочности
- •2. Характеристики пластичности
- •9. Испытания на изгиб и сжатие
- •10(14). Определение твердости
- •1. Определение твердости по Бринеллю
- •2. Определение твердости по Роквеллу
- •3. Определение твердости по Виккерсу
- •11(15). Определение ударной вязкости при изгибе
- •12. Испытание на вязкость разрушения
- •13. Испытание на усталость. Живучесть
- •14. Стандарты на материалы. Принципы маркировки и сортамент металлических материалов
- •15. Строение металлического слитка. Влияние на механические свойства величины зерна, способы регулирования
- •16(5). Строение металлов. Применение поликристаллических, монокристаллических и аморфных материалов в промышленности
- •17(6). Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия кристаллов
- •18(7). Точечные, линейные и поверхностные дефекты в кристаллах, влияние на прочность
- •19(8). Деформация и разрушение металла. Упругая и пластическая деформация. Механизм пластической деформации. Наклёп
- •20(10). Возврат и рекристаллизация
- •21. Холодная и горячая деформация. Сверхпластичность. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением
- •22(17). Полиморфные превращения
- •23(18). Строение сплавов. Твердые растворы, химические соединения, механические смеси
- •24. Диаграммы фазового равновесия
- •25. Правило фаз и правило отрезков
- •26. Ликвация в сплавах
- •27. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •28(19). Фазы и структуры на диаграмме состояния железо-цементит
- •Механические свойства основных структурных составляющих сталей и чугунов
- •29(20). Железо и сплавы на его основе. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •30(21). Легирующие элементы в стали. Влияние легирующих элементов на диаграмму состояния
- •31(22). Структурные классы легированных сталей
- •32(23). Цели легирования
- •33. Превращения аустенита при охлаждении. Термокинетическая диаграмма
- •34(24). Основные виды термической обработки. Предварительная и окончательная термообработка
- •35(25). Виды отжига и их назначение
- •36(26). Закалка и отпуск сталей. Поверхностная закалка
- •37(27). Искусственное и естественное старение сплавов
- •38. Виды брака при термообработке
- •39(28). Термомеханическая обработка и ее разновидности
- •Сравнительные данные по механическим свойствам
- •40(29). Химико-термическая обработка, ее разновидности и применение
- •41(9). Объемное и поверхностное деформационное упрочнение
- •42(30). Классификация сталей
- •43(31). Конструкционные стали и сплавы, маркировка, свойства и область применения
- •1. Углеродистые стали
- •2. Легированные стали
- •44(32). Инструментальные стали и сплавы, маркировка, свойства и область применения
- •45(31.3). Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •46(33). Белый, серый, высокопрочный, ковкий и легированный чугун, маркировка, структура, свойства и область применения
- •47(34). Магний и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
- •48. Бериллий и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
- •49(35). Алюминий и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
- •50(36). Титан и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
- •51(37). Медь и сплавы на ее основе, маркировка, свойства и область применения
- •52. Никель и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения
- •53(38). Тугоплавкие металлы и сплавы, маркировка, свойства и область применения
- •54(39). Антифрикционные материалы, маркировка, структура, свойства и область применения
- •55. (40). Неметаллические материалы. Классификация полимеров
- •56. (40). Пластические массы, состав, свойства и область применения
- •57. Эластомеры. Состав, классификация и свойства резин
- •58. Клеящие материалы и герметики, состав, классификация и свойства
- •5 9. Неорганические материалы. Графит, керамика, неорганическое стекло, ситаллы, свойства и область применения
- •60. Порошковые материалы, структура, свойства и область применения
- •61. Композиционные материалы с металлической и неметаллической матрицей, структура, свойства и область применения
- •62. Наноматериалы
- •63. Древесные материалы, классификация, свойства и область применения
- •64. Вспомогательные материалы. Смазочные и смазочно-охлаждающие материалы, асбест, бумага кожа, текстиль
- •65. Защитные и декоративные покрытия. Лакокрасочные, электролитические и горячие покрытия. Плакирование
- •Приложение а
- •Приложение б Кратные и дольные приставки к физическим единицам
- •Приложение в Ориентировочный перевод значений твердости, определяемых по методу Бринелля, Роквелла и Виккерса
14. Стандарты на материалы. Принципы маркировки и сортамент металлических материалов
Нормируемые параметры материалов оговариваются в соответствующих стандартах, которых должны придерживаться как изготовители, так и потребители.
В странах с развитой металлургической промышленностью, как правило, имеются свои национальные стандарты, в которых материалы обозначаются различным сочетанием цифр и букв. При этом зачастую практически одинаковые марки стали в этих странах обозначаются по-разному. Например, наиболее распространенная в машиностроении среднеуглеродистая сталь, содержащая ~ 0,45 % углерода, обозначается:
Страна |
Обозначение стандарта |
Разработчик стандарта |
Марка стали |
Российская Федерация |
ГОСТ |
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование) |
45 |
Великобритания |
ВSI |
British Standards Institution |
080M46 |
США |
ASTM |
American Society for Testing and Materials |
1045 |
ФРГ |
DIN |
Deutsche Industrienorm |
C45 или Ck45 |
Франция |
NF |
Norme-francaise |
С45 или CC45 |
Япония |
JIS |
Japanese Industrial Standard |
S45C |
Общеевропейский |
EU |
European Committee for Standardization (CEN) |
C45UN |
Международный |
ISO |
International Organization for Standardization |
C45 |
Для создания условий оперативного решения вопросов, связанных с выбором материалов, разрабатываются международные стандарты, имеющие юридическую силу в тех странах, которые объединены общим рынком и дали согласие на использование данных стандартов. Примером может служить EuroNorm (EU) – общеевропейский стандарт.
Маркировка материалов, приводимая в стандартах, может содержать информацию о способах производства, химическом составе, свойствах, структуре и др. особенностях материалов. Например, FeE360CrEU – сталь с гарантированным минимальным пределом текучести 360 МПа, легированная хромом, обозначения – по Евронормам. Отечественные стали: Ст3пс – конструкционная, углеродистая, обыкновенного качества, третьей группы прочности, с гарантированными механическими свойствами, полуспокойная; 40ХНМА – конструкционная, легированная, высококачественная, содержащая ~ 0,40 % углерода и ~ по 1 % хрома, никеля и молибдена.
Сортамент (от франц. «assortiment» – ассортимент) – данные о форме, размерах и материале различных видов однородных изделий. В металлургии это – данные о прокате, трубах и др. металлических изделиях, различающихся по форме и размерам, состоянию поверхности, назначению, точности изготовления, способу производства. Способ производства лежит в основе подразделения сортамента на прокат, поковки, отливки, металлокерамику, проволоку и т. п.
Металлургическую продукцию по форме подразделяют на следующие виды:
сортовой прокат (сорт) – вытянутые в одном направлении прокатанные или прессованные изделия простого (круг, квадрат, шестигранник, полоса), фасонного (уголок, швеллер, тавр, двутавр, рельсы) или специального профиля (сечения) – рис. 14;
листовой прокат (лист) подразделяется на фольгу (<0,05 мм), тончайшую ленту (0,05…0,2 мм), тонкий лист (0,2…4 мм), толстый лист (4…60 мм) и броню (>60 мм);
трубы бесшовные и сварные;
периодические профили, например, арматурная сталь для строительства;
специальные профили – колеса, бандажи, шары и др.
Сортовой прокат изготавливают из блюмов17 – заготовок квадратного сечения, а листовой – из слябов18 – заготовок прямоугольного сечения.
Рис. 14. Профили сортового проката:
простые – квадрат (1), круг (2), полоса (3); фасонные – уголок (4), двутавр (5), швеллер (6), железнодорожный рельс (7), трамвайный рельс (8), тавр (9); специальные – шпунт (10), полоса для башмаков тракторных гусениц (11), полоса для ободьев колёс грузовых автомобилей (12), полоса для турбинных лопаток (13).
По назначению материалы делятся на универсальные и специального назначения.
По состоянию поверхности материалы группируют на обычные (нормальная и повышенная отделка поверхности) и специальные, поверхность которых подвергается дополнительной обработке (гальванические или «горячие» покрытия, ионно-плазменные покрытия).
По точности изготовления – на сортамент нормальной, повышенной точности, высокоточный и сверхточный.