МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Лекций – 8 часов Практические занятия – 4 часа Контрольная работа – 1 Самостоятельная работа – 74 часа

Содержание I части курса «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» Введение Введение Классификация конструкционных материалов Классификация конструкционных материалов Основы металловедения Основы металловедения Металлические конструкционные материалы Металлические конструкционные материалы Неметаллические конструкционные материалы Неметаллические конструкционные материалы Композиционные материалы Композиционные материалы Основы выбора материалов Основы выбора материалов

ЛИТЕРАТУРА для I части курса : Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Хворова И.А. Материаловедение: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, – 188 с. Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Хворова И.А. Материаловедение: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, – 188 с. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, – 528 с. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, – 528 с. Арзамасов Б.Н. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – М.: Машиностроение, – 648 с. Арзамасов Б.Н. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – М.: Машиностроение, – 648 с. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Высшая школа, – 638 с. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Высшая школа, – 638 с.

Взаимосвязь основных понятий

Взаимосвязь структуры и свойств Монокристалл Монокристалл Al 2 O 3 прозрачен. Плотный поли- Плотный поли- кристалл Al 2 O 3 полупрозрачен. Пористый поли- Пористый поли- кристалл Al 2 O 3 совершеннонепрозрачен.

Взаимосвязь между структурой и свойствами

Классификация конструкционных материалов Материалы Кристаллы 100 % кристаллической фазы Керамики До 100 % кристаллической фазы Пластмассы До 80 % кристаллической фазы Стекла 0 % кристаллической фазы Кривые нагрева и охлаждения: Кривые нагрева и охлаждения: а) кристаллического веществаб) аморфного вещества (стекла)

Кристаллическое строение металлов

Металлические изделия являются поликристаллами

Кристаллическое строение металлов Атомная плоскость (111) золота Атомная плоскость (111) золота Изображение получено в сканирующем туннельном микроскопе

Кристаллическое строение металлов Кончик заостренной вольфрамовой иглы. Кончик заостренной вольфрамовой иглы. Изображение в автоионном микроскопе. Отдельные атомы видны как светлые пятна. Граница зерна показана стрелками. Увеличение X

Кристаллическое строение металлов Силы притяжения и отталкивания Энергия связи при расстоянии уравновешены при расстоянии между атомами d 0 минимальна между атомами d 0 между атомами d 0

Кристаллическое строение металлов

Кубическая объемно- Кубическая объемно- центрированная решетка (ОЦК)

Кристаллическое строение металлов Кубическая гране- Кубическая гране- центрированная решетка (ГЦК)

Кристаллическое строение металлов Гексагональная плотноупакованная решетка (ГПУ) Гексагональная плотноупакованная решетка (ГПУ)

Кристаллическое строение металлов Плотная укладка атомов в металле (решетка ГПУ) Плотная укладка атомов в металле (решетка ГПУ)

Атомиум в Брюсселе Это здание – гигантская модель объемно- центрированной решетки железа – главного металла цивилизации Это здание – гигантская модель объемно- центрированной решетки железа – главного металла цивилизации

Построение кривой охлаждения стали Сталь состава I-I: 4 критические точки соответствуют 4 фазовым превращениям (появлению или исчезновению каких-то фаз)

Описание превращений при охлаждении стали Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1 начинается кристаллизация твердого В точке 1 начинается кристаллизация твердого раствора углерода в γ-железе – аустенита. Кристаллизация аустенита заканчивается при температу- Кристаллизация аустенита заканчивается при температу- ре точки 2. От точки 2 до точки 3 идет охлаждение сплава со От точки 2 до точки 3 идет охлаждение сплава со структурой аустенита. В точке 3 в аустените зарождаются и растут кристаллы В точке 3 в аустените зарождаются и растут кристаллы феррита – твердого раствора углерода в α-железе. При этом концентрация углерода в аустените растет, так как феррит углерода почти не содержит. Когда сплав охладится до температуры точки 4, концент- Когда сплав охладится до температуры точки 4, концент- рация углерода в аустените достигает 0,8 %, и начинается перлитное превращение: А Ф + Ц. Оно протекает при постоянной температуре 727 ºС, так как в равновесии находятся три фазы: аустенит, феррит и цементит. Получаемая смесь кристаллов феррита и цементита Получаемая смесь кристаллов феррита и цементита называется перлит. После завершения превращения идет охлаждение сплава После завершения превращения идет охлаждение сплава со структурой феррит и перлит. Этот сплав называется доэвтектоидной сталью..

Выбор температуры термической обработки стали Для стали состава 1-1 b – нормальная температура закалки, a – перегрев, c – недогрев. Для стали состава 1-1 b – нормальная температура закалки, a – перегрев, c – недогрев. Для стали состава 2-2 b – нормальная температура закалки, a – перегрев. Для стали состава 2-2 b – нормальная температура закалки, a – перегрев.