Лекции по материаловедению

Description

Нижегородский государственный технический университет, кафедра "Материаловедение и порошковая металлургия" Н. Новгород, 1995 г. , 103 с.Введение. Задачи курса. Классификация технических материалов. Материалы металлические, неметаллические, композиционные. Содержание элементов в Земной коре. Мировой объем производства основных материалов. Структурные методы исследования. Типы кристаллических решеток, особенности строения реальных металлических материаловЗатвердевание металлических материалов. Термические кривые охлаждения при кристаллизации металлов. Применение правила фаз. Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Модифицирование жидкого металла. Материалы аморфного строения и их применение. Полиморфные превращения в металлах. Жидкие кристаллыСтроение и свойства типовых двухкомпонентных сплавов. Понятие о физико-химическом анализе. Диаграмма состояния систем с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Применение правила отрезков. Внутрикристаллическая ликвацияДиаграммы состояния систем с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии с эвтектическими и перетектическими превращениями. Понятие об эвтектоидном и перитектоидном превращениях. Диаграммы состояния системы,образующей химическое соединение. Механические и технологические свойства сплавов,связь с типом диаграмм состояния. Понятие о трехкомпонентных системахФазовые превращения в железоуглеродистых сплавах. Диаграмма железо-цементит. Фазыи структурные составляющие стали и белых чугунов. Кривые охлаждения и анализфазовых превращений железоуглеродистых сплавовСтроение и свойства чугунов. Диаграмма состояния железо - графит. Фазовыепревращения в чугунах. Структура чугунов. Влияние примесей и скорости охлаждения(толщины отливки) на структуру чугунов. Чугуны с пластинчатым, шаровидным,вермикулярным и хлопьевидным графитом: ЧПГ, ЧШВ, ЧВГ, ЧХГ. Механическиесвойства чугунов. Антифрикционные и легированные чугуныУглеродистые и легированные стали. Строение и свойства сталей. Влияние углерода ипостоянных примесей на структуру и свойства стали. Классификация сталей по составу,качеству и структурным классам. Влияние легирующих элементов на структуру ифазовые превращения в стали. Тенденция развития производства стали.Фазовые превращения в сплавах железо - углерод в твердом состоянии. Фазовыепревращения при нагреве стали. Рост зерна аустенита. Мелкозернистые икрупнозернистые стали. Понятия о превращениях в переохлажденном аустените(перлитное, бейнитное, мартенситное). Метастабильные структуры. Диаграммыизотермического превращения переохлажденного аустенита. Виды термическойобработки материаловТехнология термической обработки стали. Полный и нормализационный отжиг. Отжигна зернистый перлит. Закалка стали. Способы объемной закалки. Влияниетермообработки на механические свойстваПрокаливаемость стали. Виды и назначение отпуска. Превращения при нагревезакаленной сталиПоверхностная закалка стали. Лазерная термическая обработка. Цементация стали.Строение цементованного слоя. Термическая обработка стали после цементации.Нитроцементация стали. Азотирование. Покрытия металлов: напыленные и осажденныеПластическая деформация, стадии деформации. Дислокационные структурыдеформированных тел. Изменение механизма деформации в зависимости от температурыи напряжения, карты деформации (по Эшби). Ползучесть. Зависимость прочности ипластичности от температуры. Влияние нагрева на структуру и свойствадеформированных металлических тел: отдых, полигонизация, рекристаллизация. ВТМО,НТМО. Сверхпластичность. Влияние электромагнитного поля на структуру и свойстваметаллических материаловВязкое и хрупкое разрушение. Этапы процесса хрупкого разрушения. Влияниетемпературы, порог хладноломкости. Трещиностойкость, вязкость разрушения K1c.Основные понятия механики разрушения: расчеты размеров трещины. МоделиГриффитса, Инглиса - Зинера и др. Соотношение между K1c и пределом текучестиматериалов.Требования к механическим свойствам конструкционных материалов. Пути повышенияпрочности металлических материалов. Высокопрочные материалы. ДолговечностьКонструкционные стали. Цементуемые и улучшаемые стали, классификация похимическому составу. Дефекты легированных сталей. Рессорно - пружинные стали исплавы общего и специального назначенияВыбор марки стали, вида и режима термической обработки. Учет действующих нагрузоки размеров детали. Роль легирования и прокаливаемость стали. Выбор температурыотпуска закаленных деталей.Жаропрочные стали и сплавы. Коррозоинностойкие стали. Кислотостойкие стали исплавы. Магнитные стали и сплавы. Электротехнические сплавы. Сплавы с особымитепловыми и упругими свойствами. Материалы с памятью формыИнструментальные материалы. Углеродистые и легированные стали. Быстрорежущиевольфрамосодержащие стали и их термическая обработка. Безвольфрамовыетеплостойкие стали. Твердые сплавы. Твердые сплавы ВК, ТК, ТТК, ТН и др.Сверхтвердые материалы (алмазы и др. ).Цветные металлы и сплавы. Сплавы алюминиевые деформированные и литейные.Закалка и старение. Модулированные структуры.Латуни. Бронзы оловянные, алюминиевые и др. Модулированные структуры.Магний и магниевые сплавы. Титан и его сплавы. Бериллий.Антифрикционные материалы. Строение, свойства и применениеПорошковые металлические материалы. Порошковые стали. Антифрикционныематериалы. Фрикционные материалы. Пористые материалыКлассификация неметаллических материалов. Строение макромолекул и надмолекулярные структуры полимерных тел. Физические (релаксационные) состоянияполимеров. Термопласты. Термоэластопласты. Олигомеры и реактопласты. Каучуки ирезиновые материалыНеорганическое стекло. Стеклокристаллические материалы. Конструкционныекерамические материалы. Углеродные и графитовые материалы. Строение, свойства иприменение.Композиционные материалы (КМ). Волокнистые, слоистые и дисперсно упрочненныекомпозиты. Материалы матрицы, виды и механические свойства волокон.Совместимость матрицы и волокон. Механические свойства композиционныхматериалов. Расчеты прочности КМКМ на полимерных матрицах: стеклопластики, бороволокниты, органоволокниты,карбоволокниты. КМ на металлических матрицах, из керамики, силикатных стекол иуглеродных материалов. Перспективы развития КМ