- •Лекция № 1
- •План лекции:
- •История материаловедения.
- •Предмет материаловедения.
- •Тенденции и перспективы развития материаловедения.
- •Структура материалов.
- •Атом. Молекула. Химическая связь.
- •Фазовое состояние вещества.
- •Лекция № 2
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Металлы.
- •Особенности атомно-кристаллического строения.
- •Понятие об изотропии и анизотропии.
- •Дефекты кристаллического строения.
- •Точеные дефекты.
- •Линейные дефекты.
- •Поверхностные дефекты.
- •Лекция № 3
- •План лекции:
- •6. Вывод.
- •Кристаллизация металлов и сплавов.
- •Механизм и закономерности кристаллизации металлов.
- •Условия получения мелкозернистой структуры.
- •Строение металлического слитка.
- •Аллотропия или полиморфные превращения.
- •Кривая охлаждения железа.
- •Лекция № 4
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Основные свойства металлов.
- •Механические свойства металлов.
- •Деформация и разрушение.
- •Деформация
- •Растяжение.
- •Сжатие.
- •Лекция № 5
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Физические свойства.
- •Плотность и температура плавления некоторых металлов.
- •Химические свойства.
- •Стандартные электродные потенциалы металлов.
- •Технологические свойства.
- •1. Литейные свойства.
- •2. Способность материала к обработке давлением.
- •3. Свариваемость.
- •4. Способность к обработке резанием.
- •Эксплуатационные свойства.
- •Лекция № 6
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Химические методы.
- •Механические методы.
- •Оптические и физические методы.
- •Лекция № 7
- •План лекции:
- •6. Вывод.
- •Понятие о сплавах и методах их получения.
- •Основные понятия в теории сплавов.
- •Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений.
- •Классификация сплавов твердых растворов.
- •Кристаллизация сплавов.
- •7. Вывод.
- •Структуры железоуглеродистых сплавов.
- •Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.
- •Диаграмма состояния.
- •Диаграмма состояния «Fe – Fe3c».
- •Анализ диаграммы состояния «Fe – Fe3c».
- •Структуры железоуглеродистых сплавов.
- •Лекция № 9
- •Маркировка по госТу.
- •План лекции:
- •12. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация чугунов.
- •Диаграмма состояния железо – графит.
- •Процесс графитизации.
- •Влияние состава чугуна на процесс графитизации.
- •Влияние графита на механические свойства отливок.
- •Серый чугун.
- •Строение, свойства, классификация серых чугунов.
- •Высокопрочный чугун с шаровидным графитом.
- •Ковкий чугун.
- •Отбеленные и другие чугуны.
- •Маркировка чугуна по госТу.
- •Условное обозначение марок чугуна
- •Сравнительные показатели механических свойств ковкого чугуна и других машиностроительных материалов
- •Марки антифрикционного чугуна в зависимости от формы включения графита
- •Механические свойства отливок из серого чугуна (по гост 1412—54)
- •Механические свойства отливок из высокопрочного чугуна(по гост 7293—54)
- •Механические свойства отливок из ковкого чугуна (по гост 1215—59)
- •Механические свойства отливок из жаростойкого чугуна (по гост 7769—55)
- •Лекция № 10
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация и маркировка сталей. А. Классификация сталей
- •Углеродистые стали обыкновенного качества (гост 380).
- •Качественные углеродистые стали
- •Качественные и высококачественные легированные стали
- •Легированные конструкционные стали
- •Легированные инструментальные стали
- •Б. Маркировка сталей
- •Быстрорежущие инструментальные стали
- •Шарикоподшипниковые стали
- •Лекция № 11
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Влияние углерода и примесей на свойства сталей.
- •А. Влияние углерода.
- •Б. Влияние примесей.
- •Углеродистые стали.
- •А. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •Б. Углеродистые качественные конструкционные стали.
- •Лекция № 12
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Применение инструментальной углеродистой стали.
- •Лекция № 13
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Специальные примеси.
- •Влияние легирующих элементов на превращения в стали. А. Влияние легирующих элементов на превращение перлита в аустенит.
- •Б. Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита.
- •В. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение
- •Г. Влияние легирующих элементов на преврашения при отпуске.
- •Классификация легированных сталей.
- •Лекция № 14
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация конструкционных сталей.
- •А. Цементуемые стали.
- •Б. Улучшаемые стали.
- •В. Высокопрочные стали.
- •Г. Автоматные стали.
- •Д. Подшипниковые стали.
- •Маркировка конструкционных сталей.
- •Лекция № 15
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Классификация инструментальных сталей.
- •А. Углеродистые инструментальные стали.
- •Б. Легированные инструментальные стали.
- •В. Быстрорежущие стали.
- •Маркировка инструментальных сталей.
- •Применение инструментальной легированной стали.
- •Лекция № 16
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Стали и сплавы с особыми химическими свойствами. А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы.
- •Б. Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы.
- •В. Жаропрочные стали и сплавы.
- •Стали и сплавы с особыми физическими свойствами.
- •А. Стали и сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения.
- •Б. Стали и сплавы с высоким электросопротивлением.
- •Б. Магнитные стали и ставы.
- •Лекция № 17
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Быстрорежущие стали.
- •Маркировка быстрорежущих сталей.
- •Применение.
- •Лекция № 18
- •План лекции:
- •3. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Твердые сплавы.
- •А. Сплавы группы вк.
- •Б. Сплавы группы тк.
- •В. Сплавы группы ттк.
- •Лекция № 19
- •План лекции:
- •9. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Превращения, протекающие, в структуре стали при нагреве и охлаждении.
- •Механизм основных превращений. А. Превращение перлита в аустенит.
- •Б. Рост зерна аустенита.
- •Закономерности превращения.
- •Промежуточное превращение.
- •Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения.
- •Превращение мартенсита в перлит.
- •Виды термической обработки металлов.
- •Лекция № 20
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска.
- •Отжиг и нормализация. Назначение и режимы.
- •А) Отжиг первого рода.
- •Б) Отжиг второго рода.
- •Закалка. Способы закалки.
- •Охлаждение при закалке.
- •Способы закалки.
- •1. Закалка в одном охладителе (v1).
- •2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2).
- •3. Ступенчатая закалка (v3).
- •4. Изотермическая закалка (v4).
- •5. Закалка с самоотпуском.
- •Отпуск. Отпускная хрупкость.
- •Отпускная хрупкость
- •Лекция № 21
- •План лекции:
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования, нитроцементации и диффузионной металлизации. А. Цементация
- •Б. Цементация в твердом карбюризаторе.
- •В. Газовая цементация.
- •Г. Структура цементованного слоя.
- •Д. Термическая обработка после цементации.
- •Е. Азотирование
- •Ж. Цианирование и нитроцементация
- •З. Диффузионная металлизвция
- •Лекция № 22
- •План лекции:
- •5. Вывод.
- •Некоторые сведения об истории медных сплавов.
- •Сплавы на основе меди.
- •А. Латунь
- •А. Бронза
- •Маркировка сплавов на основе меди.
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
- •4. Вывод.
- •Общие сведения.
Классификация инструментальных сталей.
Сталь инструментальная подразделяется на: углеродистую; легированную; быстрорежущую.
А. Углеродистые инструментальные стали.
Содержат 0,65…1,35% углерода.
Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны. Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки. Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез. Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.
Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.
Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.
Окончательная термическая обработка – закалка с последующим отпуском.
Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных – неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.
Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.
Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У7, У8 отпуск проводят при температуре 280…3000С, что обеспечивает твердость HRC 56…58.
Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…2000С, при этом обеспечивается получение максимальной твердости — НRC 62…64.
Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 2000С), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.
Б. Легированные инструментальные стали.
Содержат 0,9…1,4 % углерода. В качестве легирующих элементов содержат хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний и другие. Общее содержание легирующих элементов до 5%.
Высокая твердость и износостойкость в основном определяются высоким содержанием углерода. Легирование используется для повышения закаливаемости и прокаливаемости, сохранения мелкого зерна, повышения прочности и вязкости.
Термическая обработка включает закалку и отпуск.
Проводят закалку с температуры 800…8500С в масло или ступенчатую закалку, что уменьшает возможность коробления и образования закалочных трещин.
Отпуск проводят низкотемпературный, при температуре 150…2000С, что обеспечивает твердость HRC 61…66. Иногда, для увеличения вязкости, температуру отпуска увеличивают до 3000С, но при этом наблюдается снижение твердости HRC 55…60.
Для деревообрабатывающего инструмента из сталей 6ХС и 9ХФ рекомендуется изотермическая закалка, значительно улучшающая вязкость.
Повышенное содержание кремния (сталь 9ХС) способствует увеличению прокаливаемости до 40 мм и повышению устойчивости мартенсита при отпуске. Недостатками сталей, содержащих кремний, являются чувствительность их к обезуглероживанию при термообработке, плохая обрабатываемость резанием и деформированием из-за упрочнения феррита кремнием.
Повышенное содержание марганца (стали ХВГ, 9ХВСГ) способствует увеличению количества остаточного аустенита, что уменьшает деформацию инструмента при закалке. Это особенно важно для инструмента, имеющего большую длину при малом диаметре, например, протяжек.
Хром увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.
Стали используются для изготовления инструмента и ударного, и режущего.
“Алмазная ” сталь ХВ5 содержит 5% вольфрама. Благодаря присутствию вольфрама, в термически обработанном состоянии имеет избыточную мелкодисперсную карбидную фазу. Твердость составляет HRC 65…67. Сталь используется для изготовления инструмента, сохраняющего длительное время острую режущую кромку и высокую размерную точность (развертки, фасонные резцы, граверный инструмент).