Реферат: Шпаргалки по материаловедению

ВОПРОС 1. Цели и задачи дисциплины. Схема маш. Процесса.

  Цель дисциплины – методы изучения св-вмат-ов, сравнение мат., выбор для различныхконструкций.

Выбор мат – пр-во мат – пр-во загот – пр. дет. – сборка узлов – сборка машин-конт.

Сущ. 3 критерия выбора мат-ов. Этим занимается конструкторское бюро.

  Сущ. 3 метода заготовки.

1) Литьё; 2) Обработкадавлением; 3) Сварочное пр-во.

   Виды пр-ва деталей:

1) Электроиозионные;2) Лучевая; 3) Ультразвуковая; 4) Аозерная; 5) Электрохимические.

  Тех. Св-ва показ.Отношение мат-ов к различным технол.Про-ва.

1) Литейные св.; 2) Ковкость;3) Свариваемость; 4) Обр. резанием; 5) др. виды обработки.

ВОПРОС 2. Основные км, применяемые в машиностроении.Перспективы развития их пр.

Км – это мат применяемые вмашиностроении, для пр-ва деталей машин. Они делятся на металлические и неметаллические.

1) сталь – основной км. Мех св-ва – прочность, хор обраб,пластичность, недорогая, около 800 млн в год вРоссии.

2) чугун – 350-400 млн. вРоссии

3) Алюминий – в виде сплавов.Россия 1 место по пр-ву.

4) Медь – коррозийнаястойкость.

5) титановые сплавы –жаростойкие.

Речь идёт о: совершенстветехнологий, повышение качества металлов, более полное использование мет.

ВОПРОС 3. Физические и химические св-вакм.

Физические св-ва: Показывотношение мат-ов к различным природным явлениям.Плотность, электропроводность, теплопроводность, термоэлектронная эмиссия.

Химические св-ва: Показотношение мат-ов к различным химпроцессам – коррозии, друг к другу, к сферам.

ВОПРОС 4. Механические и технологичсв-ва км.

Механические св-ва:показотношение мат-ов к различным мех воздействиям. По нимрассчитыв конструкции:

1) Прочность; 2) пределтекучести; 3) предел пропорциональности; 4) ударная вязкость.

Технологические св-ва: показотношение мет-ов к различным технологиям обработки.

1) Литейные св-ва – как мат-л относится к литью

2) Ковкость 0 отнош-е м-ов к диф-ям под давлением

3) Свариваемость

4) Обработка резанием

5) отношение к физико-хим методам обработки

ВОПРОС 5. Критерии выбора км.

1) Эксплуатационный – учит. Вкаких усл-ях будет работать данная машина. Оценивают физ св-ва, химсв-ва, мех св-ва.

2) Технологический –технологичность, как они будут обрабатываться;

3) Экономический – медныесплавы в 8 раз дороже стали, Ni– 25 раз, титан – 80 раз, родий – 45000 раз.

ВОПРОС 6. Кр. строение мет исплав.

Все металлы кр тела, состоящие из кр-ов. Вкаждом отд кр атомы имеютстрогое положение и обр пространственную решётку

<img src="/cache/referats/11778/image001.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1027 _x0000_s1026 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039">Для мет. хар 3 вида решёток:

1) Объёмно-центрированнокубическая (Fe, W, молибден).

2) Гране-центрированнокубическая (Al, Pb, Ni, Au, Ag, Pl).

3) Гексогональноплотноупакованная (кобальт, кадмий).

 Св-ва металловзависят от типа решёток.

Параметры решёток:

1) Период решётки – расстояниемежду атомами в узлах.

2) Координационное число –кол-во атомов, нах на наим расст от взятого тела.

3) Базис – кол-во атомов приходящ на 1я.

 Чем больше 2 и 3 тем больше атомов нах в ячейке и это плотноупак реш.

 Металлы с ОЦК и ГЦК более Тв.

ВОПРОС 7. Реальное строение металлов. Основные деф стр и их влияние на св-ва.

Все дефекты делятся на 3 гр.

1) Точечные; 2) Линейные; 3)Плоскостные.

ВОПРОС 8. Способы исследстроения и св-в км.

1) Макроанализ– пр-я на изломах и на макротрещинах; 2) микроанализ– анализ м-ов с пом-юмикроскопов. Имеется шкала сколько мы видим включений и какая бальность, чем больше вкл, тембольше баллов;

3) Электронная микроскопия –исследование тонкой стружки с помощью Эл микроскопа;

4) Рентгеноскопия – лучипопадают на металл, отр-я на пл-тьи улавливаются приборами..

 Исследование св-в:

1) Испытание на растяжение исжатие;

2) Определение Тв.

3) Определение вязкости.

ВОПРОС 11. Железо-углеродистые сплавы (стали и чугуны).Компоненты, структурные составляющие.

Fe-Fe3C

Эти сплавы наз-я«чёрными металлами» и представляют собой стали и чугуны. Сталь – сплав железа суглеродом 0-2,14%. Исходные компоненты Fe-Fe3C.

  1) Железо – металл, при комнатной т имеетрешётку ОЦК, плотность 7,8гр. Тпл=1539, имеет полиморфные превращения.

 2) Углерод – не металл, плотность 3,5гр,Тпл=3500, в природе в виде: графит, уголь, алмаз.

 Может обр сл видысплавов:

 1) Тв раствор;

 2) Хим соединения;

 3) Может быть в виде отдфаз;

 4) Входит в состав мех смесей.

СТРУКТУРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ:

1) Феррит – Тв раствор внедрения углерода в железе альфа. Макс раствор0,02%- при 727гр. Очень мягкий НВ=80.

2) Аустенит – ТВ. Растворвнедрения углерода в железе гамма, с огр раствор 2,14при 1147гр., 0,8 при 727гр, НВ=160-180.

3) Цементит – хим. Соединениежелеза и углерода, НВ=800. может быть первичный, вторичный, третичный

4) Ледебурит – мех смесьмелкодисперсная 500НВ.

5) Перлит – мех смесь ферритаи цементита втор, углерода 08, при 727гр, перлит эвтектоид,НВ=200.

ВОПРОС 13. Классификация сталей по структуре иназначению.

По структуре:

1) доэвтектоидные(углерод 0-0,8) в этой структуре наход. Феррит иперлит. Чем < С, тем >перлита, сталь прочнее.

2) эвтектоидные(С=0,8). У них в структуре один перлит, стали прочные.

3) заявтектоидные(С 0,8-2,14). У них в структуре нах П и Ц втор, сталиочень твёрдые, менее вязки и пластичны.

По назначению:

1) строительные (С 0,8-2,14) эти стали достаточно прочные,хорошо прокатываются, свариваются.

2) Машиностроительные (С0,3-0,8). У них больше перлита, поэтому они более ТВ, чем строительные, хотя сокр вязкость и пластичность.

3) Инструментальные (С от0,7-1,3). Это высокоуглер стали, очень ТВ., непластичные.

4) Литейные стали – сплавыидут на стальные отливки. С=0,035. малоуглеродистые стали.

ВОПРОС 14. Классификация сталей по способу про-ва и качеству.

По способу пр-ва:

1) Кислый способ;

2) Основной способ – нераскислённая сталь кп,спокойная СП, если после марки нет букв, то это спокойная сталь, если неполностью раскислённая, то пс.

По качеству:

Взависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяютна:

Сталиобыкновенного качества, содержание до0.06% серы и до 0,07% фосфора. Сталь обыкновенного качества подразделяется ещеи по поставкам на 3 группы:

1.<span Times New Roman"">        

сталь группы Апоставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметьповышенное содержание серы или фосфора);

2.<span Times New Roman"">        

сталь группы Б- по химическому составу;

3.<span Times New Roman"">        

сталь группы В- с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

1. Качественные — до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.

2.Высококачественные — до 0.025% серы и фосфора.

3. Особовысококачественные,до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

ВОПРОС 15. Классификация чугунов по структуре и видунахождения углерода.

Чугунаминазывают сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Онисодержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве. В зависимости отсостояния углерода в чугуне, различают:

Белыйчугун,в котором весь углероднаходится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод взначительной степени или полностью находится в свободном состоянии в видеграфита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяют на:

1) серые- пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные- шаровидный графит;

3) ковкие- хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами,

соответствующимиминимальному значению временного сопротивления <span Lucida Console"">δв

при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами «СЧ» (ГОСТ 1412-85),высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85), ковкий — «КЧ» (ГОСТ1215-85).

СЧ10 — серый чугун с пределомпрочности при растяжении 100 МПа;

ВЧ70 — высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;

КЧ35 — ковкий чугун с <span Lucida Console"">δв

растяжением примерно 350 МПа.

Дляработы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугунаАЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ — антифрикционный чугун:

С — серый, В — высокопрочный, К — ковкий. А цифры обозначают порядковый номерсплава согласно ГОСТу 1585-79.

ВОПРОС 16. Легированные стали. Легирующие элементы.Маркировка л/с.

Легированныестали широко применяют в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, вавтомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшейстепени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Этостали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций.

Стали,в которых суммарное количество содержание легирующих элементов не превышает2.5%, относятся к низколегированным, содержащие 2.5-10% — к легированным, иболее 10% к высоколегированным (содержание железа более 45%).

Наиболееширокое применение в строительстве получили низколегированные стали, а вмашиностроении — легированные стали.

Легированныеконструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимыев начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента,буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4Асодержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Niи относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква ІАІ.

Строительныенизколегированные стали

Низколегированными называют стали, содержащие не более 0.22% С и сравнительнонебольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 1.8% Mn, до 1,2% Si, до 0,8% Cr и другие.

Кэтим сталям относятся стали 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП имногие другие. Стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют встроительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном бездополнительной термической обработки. Низколегированные низкоуглеродистые сталихорошо свариваются.

Дляизготовления труб большого диаметра применяют сталь 17ГС (s0.2=360МПа,sв=520МПа).

Дляизготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые(0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно бытьслишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемостьповерхностного слоя и сердцевины.

Хромистыестали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших изделий простой формы,цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению суглеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при некоторойменьшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое.

ВОПРОС 17. Виды и краткая хар-ка ТО сталей.

Отжигсталей.Существует несколько разновидностей отжига, из них для кон­струкционных сталейнаибольшее при­менение   находит   перекристаллиза­ционныйотжиг, а для инструмен­тальных  сталей- сфероидизирующийотжиг.

Характерный  структурный дефект стальных отливок- крупнозернистость.

При ускоренном охлаждениикрупно­зернистого аустенита создаются усло­вия для образования видманштеттовой структуры. При ее образованиивыполняется принцип размерного и струк­турного соответствия, в результате чегокристаллы доэвтектоидного феррита ориентированнопрорастают относи­тельно кристаллической решетки аустенита и имеют формупластин.

Нормализациясталей.Нормализации, так же как и перекристаллизационномуотжигу, чаще всего подвергают кон­струкционные стали после горячей

обработки давлением и фасонного литья. Нормализацияотличается от от­жига в основном условиями охлажде­ния; после нагрева дотемпературы на 50-70 °С выше температуры Ас3сталь охлаждают на спокойном воздухе.

Нормализация-более   экономичная термическая операция,чем отжиг, так как меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Крометого, норма­лизация, обеспечивая полную перекри­сталлизацию структуры, приводитк по­лучению более высокой прочности ста­ли, так как при ускорении охлажденияраспад аустенита происходит при более низких температурах.

После нормализации углеродистых и низколегированных сталей,так же как и после отжига, образуется ферритно-перлитная структура, однакоимеются и существенные структурные отличия.При ускоренном охлаждении, характерном для нормализации,  доэвтектоидныйферрит при прохождении температурно­го интервала Аr3–Аr1  выделяется на границах зерен аустенита;поэтому кри­сталлы феррита образуют сплошные или разорванные оболочки вокругзерен аустенита— ферритную сетку.

Закалка сталей.В большинстве слу­чаев при закалкежелательно получить структуру наивысшей твердости, т. е. мартенсит, припоследующем отпуске которого можно понизить твердость и повысить пластичностьстали. При равной твердости структуры, полу­ченные

В зависимости от температуры нагре­ва закалку называют полнойи непол­ной. При полной закалке сталь перево­дят в однофазное аустенитное состоя­ние, т. е. нагревают выше критическихтемператур.

Доэвтектоидныестали, какправило, подвергают полной закалке, при этом оптимальной  температурой нагрева является температура Ас3 +(30— 50 С). Такая температура обеспечивает получе­ние при нагревемелкозернистого аусте­нита и, соответственно, после охлаж­дения- мелкокристаллического мартен­сита. Недогрев до температуры Ас3, приводит к сохранению вструктуре кристаллов доэвтектоидного феррита, что принекотором уменьшении прочно­сти обеспечивает повышенную пластич­ностьзакаленной стали. /Заэвтектоидные сталиподвергают не­полной закалке. Оптимальная темпера­тура нагрева углеродистых инизколеги­рованных сталей- температура Ас1+ (30-50°С).

После закалки заэвтсктоидная стальприобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита

Отпуск закаленных сталей.Нагрев за­каленныхсталей до температур, не пре­вышающих А1,называют отпуском.

В результате закалки чаще всего по­лучают структурумартенсита с неко­торым количеством остаточного аусте­нита, иногда-структурусорбита, тростита или бейнита.Рассмотрим измене­ния структуры мартенситно-аустенитнойстали при отпуске.

Приотпуске происходит несколько процессов. Основной—распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того,распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превра­щение икоагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристалли­ческого строения <img src="/cache/referats/11778/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Фазовые превращения приотпуске принято разделять на три пре­вращения в зависимости от измененияудельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызываютуменьшение объема, а распад аустенита—его увеличение.

ВОПРОС 18. Химико-термическая обработка сталей.

Это обработка, связанная снагревом и одновременно насыщением пов-ти др элементами, т.е. нагрев идёт в специальных средах иэлемент этих сред вкрапываются в металл. Т.е. воснове ХТО лежит диффузионные процессы. Диффузия идёт тем полнее, чем выше темпна пов-ти сред, чем больше концентрация диф-го элемента, чем больше длительность пр-са, чем больше давление. Обычно длительность пр-вадостигает нескольких часов Т=600-1000. глубина слоя нанос-го э-та 0,1мм. Диф Эл-та могут обр-ть твёрдые р-ры, корбиды, нитриды, бориды.

1) Цементация– насыщение углеродом. Чем>С,тем твердее и прочнее сталь. Цем-я позволяет осущить в дальнейшем пов-уюзакалку, производиться при 920-950гр. Газовая цементация в среде, сод-й окиси углерода в прир газе.Глубина цем-го слоя 1,2мм. Выдерживается 10-12ч.

2) Азотирование– насыщение азотом. Азот, диф-я в сталь, даёт нитриды железа, а они износостойкие,твёрдые, корозийностойкие. В среде азотсодержащейслой 0,3-0,5мм.

3) Нитроцементация– насыщение углеродом и азотом, при 840-860гр.

4) Оксидирование – насыщениекислородом. Обр-я мелкодисперсные оксиды 600гртолщина до 1мм. Повышается коррозийная стойкость, износостойкость.

5) Барирование– насыщение бором. Даёт бариды – это очень ТВ. Иизносостойкие в-ва, поэтому барируютсяметаллические коеструкции.

6) Алитирование – насыщениеалюминием, 800гр. Идёт нас-е ал, повышжаростойкость, ковкость, корозостойкость.

ВОПРОС 19. Способы защиты металлов и сплавов от коррозии.

1) Покрытие поверхностилаком, краской, эмалью. Изолирование металла от внешней среды.

2) создание сплавов сантикоррозийными св-ми. Введением в состав стали до12% хрома – нержавейка.

3) Протекторная защита иэлектрозащита. Сущность такой защиты в том, что конструкцию соединяют спротектором – более активным металлом, чем исходный.

4) Изменение состава среды –замедление коррозии вводят в электролит.

ВОПРОС 20. Медные и алюминиевые сплавы, их хар-ка,маркировка, области применения.

Медь и её сплавы.

Технически чистая медь обладает высокими пластичностьюи коррозийной стойкостью,   малым   удельным  электросопротивлением  и  высокой теплопроводностью. По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ859-78):

После обозначения марки указывают способ изготовлениямеди: к — катодная, б – бес кислородная, р — раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.

МООк — технически чистая катодная медь, содержащая не менее99,99% меди и серебра.

МЗ — технически чистая медь огневого рафинирования, содержитне менее 99,5%меди и серебра.

Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни. Бронзы-это сплавы меди с оловом (4 — 33% Snхотя бывают без оловянные бронзы), свинцом (до 30% Pb), алюминием (5-11% AL), кремнием (4-5% Si), сурьмой и фосфором.

 Алюминий и егосплавы.

Алюминий   -  легкий   металл,   обладающий  высокими   тепло-   и электропроводностью, стойкий к коррозии. Взависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бываетособой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква «Е» обозначает повышенное содержаниежелеза и пониженное кремния.

А999 — алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;

А5 — алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавыразделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые иупрочняемые термической обработкой.

Деформируемыеалюминиевые сплавы хорошо обрабатываютсяпрокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74. Кдеформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятсясплавы системы Al-Mnи AL-Mg:Aмц; АмцС;Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в составсплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента впроцентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термическойобработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mgс добавкаминекоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), атакже высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. Дуралюминымаркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18,АК4, АК8.