- •Вступ. Зміст предмету «Матеріалознавство»
- •Основні властивості металевих і неметалевих матеріалів.
- •Тема 1.1. Будова металів, методи дослідження їх структури. Кристалічна будова металів
- •Дефекти кристалічної будови
- •Кристалізація металів
- •Поліморфні перетворення
- •Методи дослідження структури металів
- •Тема 1.2. Основні властивості конструкційних матеріалів Фізичні та хімічні властивості матеріалів
- •Механічні властивості матеріалів
- •Міцність і пластичність металу
- •Міцність неметалевих матеріалів
- •Твердість
- •Ударна в’язкість, витривалість та зносостійкість
- •2. Конструкційні метали і сплави.
- •Тема 2.1. Основні положення теорії сплавів. Сплави заліза з вуглецем. Основні поняття про сплави
- •Поняття про системи, фази, компоненти
- •Діаграма стану сплавів
- •Діаграма стану залізовуглецевих сплавів Компоненти і фази системи залізо – вуглець
- •Діаграма стану залізо - вуглець
- •Тема 2.2. Виробництво чавуну і сталі. Виробництво чавуну. Залізні руди, флюси, паливо та вогнетривкі матеріали
- •Доменне виробництво
- •Продукти доменного виробництва.
- •Виробництво сталі.
- •Конверторний спосіб виробництва сталі.
- •Виробництво сталі в електропечах
- •Позадоменне рафінування сталі
- •Розливання сталі
- •Тема 2.3 Вуглецеві сталі.
- •Вплив постійних домішок на властивості сталі
- •Класифікація вуглецевих сталей
- •Сталі вуглецеві конструкційні звичайної якості
- •Сталі конструкційні вуглецеві якісні
- •Сталі вуглецеві інструментальні
- •Тема 2.4 Чавуни.
- •Білі чавуни
- •Графітизація чавунів
- •Вплив домішок і швидкості охолодження на структуру та властивості чавунів
- •Сірі чавуни (з пластинчастим графітом)
- •Ковкі чавуни
- •Високоміцні чавуни (з кулястим графітом)
- •Тема 2.5 Основи термічної і хіміко-термічної обробки металів. Теорія термічної обробки сталі
- •Перетворення, що відбуваються у сталях під час нагрівання
- •Продукти розпаду аустеніту
- •Термічна обробка сталей Відпал сталей
- •Гартування сталі
- •Відпуск сталі
- •Хіміко-термічна обробка сталі
- •Цементація сталі
- •Дифузійна металізація
- •Тема 2.6 Леговані сталі.
- •Вплив легувальних елементів на властивості сталей
- •Класифікація та маркування легованих сталей
- •Конструкційні леговані сталі
- •Сталі та сплави з особливими властивостями.
- •Леговані чавуни
- •Тема 2.7 Інструментальні матеріали. Інструментальні вуглецеві сталі
- •Леговані інструментальні сталі
- •Швидкорізальні інструментальні сталі
- •Тверді металокерамічні сплави
- •Мінералокерамічні тверді сплави
- •Надтверді інструментальні матеріали
- •Тема 2.8 Сплави кольорових металів. Сплави міді. Склад, структура, властивості, маркування та використання латуней і бронз
- •Сплави алюмінію. Склад, структура, властивості, маркування та застосування силумінів, дуралюмінів, високоміцних і жаростійких сплавів
- •Антифрикційні сплави
- •Тема 2.9 Корозія металів і способи захисту від неї Поняття про корозію
- •Електрохімічна корозія
- •Хімічна корозія
- •Методи захисту від корозії
- •Металеві покриття
- •Хімічні покриття
- •Катодний захист
- •Неметалеві покриття
- •3. Основи обробки тиском та з’єднання конструкційних матеріалів.
- •Тема 3.1 Обробка тиском.
- •Суть обробки металів тиском
- •Прокатування (вальцювання) заготовок
- •Сортамент прокату (вальцівок)
- •Обладнання для прокатування заготовок
- •Процес волочіння
- •Вільне кування заготовок
- •Штампування заготовок
- •Листове штампування
- •Тема 3.2 Зварювання, паяння і розрізування матеріалів Ручне електродугове зварювання
- •Суть елетродугового зварювання
- •Електроди для ручного зварювання
- •Типи зварних з’єднань
- •Режим ручного дугового зварювання
- •Автоматизація зварювального виробництва
- •Напівавтоматичне та автоматичне дугове зварювання під флюсом
- •Особливості зварювання різних конструкційних матеріалів Зварювання вуглецевих і легованих сталей
- •Зварювання чавунів
- •Зварювання алюмінію
- •Зварювання пластмас
- •Контактне зварювання та зварювання тертям Контактне електричне зварювання
- •Зварювання тертям
- •Газове зварювання Гази, що застосовуються при зварюванні
- •Обладнання для газового зварювання
- •Газове різання металів
- •Паяння металів і сплавів
- •Технологічний процес паяння
- •Дугове та променеве різання металів
- •4. Неметалеві конструкційні матеріали
- •Тема 4.1. Пластичні маси.
- •Загальні відомості про пластмаси
- •Термопластичні пластмаси
- •Термореактивні пластмаси
- •Виготовлення виробів з полімерних матеріалів
- •Виготовлення виробів на основі рідких полімерів
- •Формування деталей з полімерів у в'язкорідкому стані
- •Тема 4.2. Композиційні матеріали.
- •Дисперснозміцнені мкм
- •Волоконні мкм
- •Пкм з порошкоподібним зміцнювачем
- •Волоконні пкм
- •Волоконні ккм
- •Тема 4.3. Скло та склокристалеві матеріали
- •Тема 4.4. Гумові матеріали
- •Тема 4.5. Деревні матеріали. Основні відомості про деревину
- •Властивості деревини
- •Породи деревини та їх застосування
- •Дефекти деревини
- •Способи захисту деревини
- •Основні види пиломатеріалів та виробів з деревини
- •Тема 4.6. Мінеральні в’яжучі речовини
- •Будівельне вапно
- •Гіпсові в’яжучі речовини
- •Магнезитові в’яжучі речовини
- •Рідке скло і кислотостійкий цемент
- •Портландцемент
- •Тема 4.7. Бетони і залізобетони Загальні відомості про бетони та їх класифікація
- •Матеріали для важкого бетону
- •Властивості бетонної суміші і бетону
- •Легкі бетони
- •Залізобетони
- •Бетонні і залізобетонні вироби
- •Тема 4.8. Будівельні розчини Види будівельних розчинів
- •Властивості будівельних розчинів
- •Розчини для кам’яної кладки
- •Облицювальні розчини
- •Спеціальні розчини
- •Тема 4.9. Керамічні та силікатні матеріали. Керамічні матеріали
- •Виробництво керамічних матеріалів та виробів
- •Керамічні вироби
- •Силікатні матеріали та вироби
- •Література
Сталі та сплави з особливими властивостями.
До цієї групи належать сплави, у яких переважають такі властивості, як корозійна стійкість, жароміцність, жаростійкість, зносостійкість, особливі електричні властивості тощо.
Для підвищення жаростійкості в сталь вводять хром, алюміній або кремній. При наявності 5,..8% хрому жаростійкість зростає до 700...750°С, при вмісті хрому 15...17% — до 950...1000°С, а при збільшенні його вмісту до 25% сталь не окислюється навіть при 1100°С. Додавши 5% алюмінію, збільшують температуру до 1300°С.
Жаростійкі сталі виготовляють у вигляді листів, прутків, труб і литих деталей. При виборі сталі основним параметром є температура середовища, в якому працює деталь. Наприклад, сталь 12Х18Н9 жаростійка до 850°С, 15Х25Т — до 1050°С, а ливарна 15Х25Н9С2Л — до 1150°С.
Нержавіючі сталі за хімічним складом поділяють на хромисті з феритною або мартенситною структурою та хромонікелеві — аустенітні. При введенні в сталь більше 12% хрому її електрохімічний потенціал стає позитивним і вона не взаємодіє з атмосферою, прісною водою, з рядом кислот, лугів і солей. Сталі 12X13 і 20X13 застосовують для виготовлення деталей з підвищеною пластичністю, на які діють ударні навантаження (клапани гідропресів, предмети домашнього вжитку), їх гартують в маслі з температурою 1000.,.1100оС і відпускають при 700...775°С з метою укрупнення карбідів. Сталі 30X13 і 40X13 використовують для голок карбюраторів, пружин, хірургічного інструменту. Після гартування при 1000...1050°С в маслі і низького відпускання сталь має мартенситну структуру (твердість НRС 50…60) і достатню корозійну стійкість. Сталь 12X17 використовують у харчовій промисловості і для виготовлення посуду; сталі 15Х25Т та 15X28 — для зварних деталей.
Аустенітні нержавіючі сталі, леговані хромом, нікелем або марганцем, мають достатню міцність, пластичність і добру корозієстійкість в окиснювальних середовищах. Вони немагнітні. Сталі 12Х18Н10Т та 12Х18Н12Т є стійкими при контакті з азотною кислотою. Сталі 04Х18Н10, 03ХІ8Н12, 10Х14Г14Н4Т застосовують для виготовлення тари під рідкі гази, для оболонок паливних баків ракет та інших виробів.
Жароміцні сталі здатні витримувати механічні навантаження при високих температурах. Такі сталі потрібні для виготовлення деталей котлів, газових турбін, реактивних двигунів тощо.
Для роботи при температурах, нижчих за 700...950°С, основою сплаву вибирають залізо або кобальт, а при дуже високих (до 1500°С) молібден та інші тугоплавкі метали. Сталі 16М, 12Х1МФ мають структуру перліту, з них виготовляють труби паронагрівачів, арматуру парових котлів тощо. Зі сталей 15X11МФ та 40Х9С2 виготовляють лопатки турбін, що тривало працюють при 540°С, клапани автомобільних та авіаційних двигунів.
До сталей з особливими електричними властивостями належать магнітні сталі та сталі з високим електричним опором. Бувають магнітотверді, магнітом'які та парамагнітні сталі.
Магнітотверді сталі і сплави використовують для виготовлення постійних магнітів. Від них вимагають високих значень коерцитивної сили та залишкової індукції, а також їх стабільності у часі. Для невеликих магнітів використовують вуглецеві сталі У10, У12, для магнітів більших розмірів — сталі ЕХЗ, в яких літера "Е" показує, що сталь магнітотверда, літери й числа — назву і вміст легуючого елемента. Вміст вуглецю в них становить 0,9... 1,0%.
Магнітом'які матеріали, навпаки, повинні мати низьку коерцитивну силу, високу магнітну проникність, малі втрати на перемагнічування. З них виготовляють якорі та полюси електротехнічних машин, магнітопроводи силових трансформаторів, статори і ротори електродвигунів тощо.
