- •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
Хімічні покриття
Хімічне покриття полягає в тому, що на поверхні виробу штучно створюють захисні металеві плівки, найчастіше оксидні. Процес створення оксидних плівок називають оксидуванням або воронінням (в зв’язку з тим що після обробки отримують виріб синьо-чорного кольору).
При оксидуванні сталі виріб підлягає дії окислювачів. Найбільш розповсюдженим є спосіб занурення виробів в розчини азотнокислих солей при температурі близько 140 оС. Після оксидування для збільшення корозійної стійкості вироби, як правило, покривають жировою речовиною або мінеральними маслами, які заповнюють пори окисної плівки і запобігають проникненню вологи в метал.
Для захисту від корозії також застосовують фосфатування, яке полягає в створенні на поверхні деталі плівки фосфорнокислих солей заліза і марганцю.
Катодний захист
Катодний захист використовується до виробів, які працюють в електролітах. Сутність полягає в тому, що до поверхні, яка підлягає захисту, або поблизу неї прикріплюють протектори, виготовлені з металу, що має потенціал, нижчий, ніж потенціал виробу, який треба захистити. При цьому утворюється гальванічна пара виріб – протектор, в якій анодом буде протектор, а катодом – виріб. В таких умовах протектор буде поступово руйнуватися, захищаючи тим самим виріб. Після руйнації протектора його замінюють іншим.
Неметалеві покриття
Неметалеві покриття – це покриття фарбами, емалями, лаками і мастилами.
Роль лакофарбових покрить, як засобу захисту від корозії, зводиться до ізоляції металу від зовнішнього середовища і запобіганню діяльності мікро-елементів на поверхні металів. Лакофарбові покриття використовуються досить часто і становлять біля 70 % всіх випадків захисту металів від корозії. Фарби та лаки надійно захищають поверхні від корозії в атмосфер-них умовах. Процес виконання операції покриття досить простий. Недоліком є крихкість покриттів та обгоряння їх при високих температурах.
В якості мастил використовують різні мінеральні масла і жири. Захист мастилами здійснюється, як правило, при зберіганні і транспортуванні металевих виробів. Мастила періодично оновлюють.
3. Основи обробки тиском та з’єднання конструкційних матеріалів.
Тема 3.1 Обробка тиском.
Обробка металів тиском — один з найпоширеніших, найпродуктивніших і найдешевших методів виготовлення заготовок (а іноді і деталей) різної маси та розмірів зі сталі, деформівних сплавів алюмінію, міді, титану та ін. Мета цього виду обробки — якомога більше наблизити форму й розміри заготовки до форми й розмірів майбутньої деталі, внаслідок чого відходи металу в стружку під час подальшого виготовлення деталі різанням істотно зменшуються. Обробкою тиском отримують прутки круглого, квадратного, шестикутного та інших профілів, фасонні профілі, труби, листи, дріт, поковки, штамповані деталі тощо.
Суть обробки металів тиском
Обробка металів тиском можлива завдяки їх пластичності. Пластичністю називають здатність металу необоротно (пластично) деформуватись без руйнування під дією прикладених сил. Кількісними характеристиками пластичності є відносне видовження δ, відносне звуження ψ та ін.
Сили, прикладені до металевого тіла під час обробки тиском, зумовлюють у ньому пружну й пластичну деформації. Після зняття цих сил пружна деформація зникає, а пластична залишається. Завдяки останній тіло дістає задану форму та розміри.
Залежно від температури обробки й температури рекристалізації розрізняють холодне і гаряче деформування металів.
Холодне деформування відбувається при температурах, нижчих від температури рекристалізації, а гаряче деформування — при температурах, вищих від температури рекристалізації. Холодне деформування супровод-жується видовженням зерен, збільшенням густини дефектів, що підвищує міцність та твердість металу й зменшує його пластичність (явище наклепу). Холодне деформування сприяє підвищенню точності розмірів, якості поверхні та міцності металу.
У нагрітому вище температури рекристалізації металі одночасно зі зміцненням відбувається знеміцнення (рекристалізація). Що вищі температура і ступінь деформації, то вища швидкість рекристалізації. Гаряче деформування доцільно застосовувати для обробки малопластичних і важкодеформівних сплавів, а також відливків.
На пластичність металу впливають: температура, хімічний склад і структура, швидкість деформування та напружений стан.
Температура — найсильніший чинник, оскільки з її зміною змінюється фазовий склад, величина зерен, механізми пластичного деформування. Переважно з підвищенням температури пластичність металу збільшується, а опір деформуванню зменшується.
Хімічний склад і структура матеріалу. Найбільшу пластичність мають чисті метали, а меншу — їх сплави. Вуглецеві сталі, що містять понад 1,5 % вуглецю, практично не обробляються тиском. Більшість легувальних елементів, за винятком нікелю й ванадію, зменшують пластичність сталей.
