- •Раздел 1
- •Глава 1
- •Кристаллические и аморфные тела
- •Элементы кристаллографии
- •Кристаллическая решетка
- •Кристаллографические индексы
- •Анизотропия
- •Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов
- •Взаимодействие частиц в кристаллах
- •Молекулярные кристаллы
- •Ковалентные кристаллы
- •Металлические кристаллы
- •Ионные кристаллы
- •Фазовый состав сплавов
- •Твердые растворы
- •Промежуточные фазы
- •Системы металл — неметалл
- •Дефекты кристаллов
- •Точечные дефекты
- •Линейные дефекты
- •Поверхностные дефекты
- •Жидкие кристаллы
- •Структура неметаллических материалов
- •Строение полимеров
- •Строение стекла
- •Строение керамики
- •Глава 2 свойства материалов
- •Критерии выбора материала
- •Механические свойства материалов
- •Механические свойства, определяемые при статических нагрузках
- •Механические свойства, определяемые при динамических нагрузках
- •Механические свойства, определяемые при переменных (циклических) нагрузках
- •Физические свойства материалов
- •Глава 3
- •Самопроизвольная кристаллизация
- •Несамопроизвольная кристаллизация
- •Форма кристаллов и строение слитков
- •Получение монокристаллов
- •Аморфные металлы
- •Нанокристаллические материалы
- •Глава 4
- •Методы построения диаграмм состояния
- •Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов
- •Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состояниях
- •Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику
- •Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют перитектику
- •Диаграмма состояния сплавов с полиморфным превращением одного из компонентов
- •Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением
- •Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии
- •Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
- •Превращения в сплавах системы железо — цементит
- •Превращения в сплавах системы железо — графит
- •Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей
- •Легирование и фазовые превращения
- •Карбиды и нитриды в легированных сталях
- •Влияние легирующих элементов на фазовые превращения сталей
- •Диаграмма состояния тройной системы
- •Глава 5 формирование структуры деформированных металлов и сплавов
- •Пластическое деформирование моно- и поликристаллов
- •Механизм пластического деформирования
- •Особенности деформирования монокристаллов
- •Деформирование поликристаллов
- •Деформирование двухфазных сплавов
- •Свойства холоднодеформированных металлов
- •Возврат и рекристаллизация
- •Раздел 2
- •Глава 6
- •Виды термической обработки
- •Диффузия в металлах и сплавах
- •Вывод первого уравнения Фика на основе атомной теории диффузии
- •Вывод уравнений Фика на основе термодинамической теории диффузии
- •Зависимость коэффициента диффузии от температуры
- •Диффузия в металлах и полимерах
- •Термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями в твердом состоянии
- •Нагрев для снятия остаточных напряжений
- •Рекристаллизационный отжиг
- •Диффузионный отжиг (гомогенизация)
- •Термическая обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •Термическая обработка сталей
- •Превращения в сталях при нагреве до аустенитного состояния
- •Превращения аустенита при различных степенях переохлаждения
- •Основные виды термической обработки стали
- •Отжиг сталей
- •Нормализация сталей
- •Особенности закалки сталей
- •Закаливаемость и прокаливаемость сталей
- •Отпуск закаленных сталей
- •Оборудование для термической обработки
- •Глава 7
- •Общие закономерности
- •Диффузионное насыщение стальных деталей углеродом и азотом
- •Цементация стали
- •Насыщение поверхности стали одновременно углеродом и азотом
- •Ионная химико-термическая обработка сплавов
- •Диффузионное насыщение деталей металлами и неметаллами. Циркуляционный метод химико-термической обработки
- •Перспективы развития химико-термической обработки
- •Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам
- •Раздел 3
- •Глава 8
- •Конструкционная прочность материалов и критерии ее оценки
- •Методы повышения конструкционной прочности
- •Классификация конструкционных материалов
- •Глава 9
- •Классификация конструкционных сталей
- •Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей
- •Углеродистые стали
- •Углеродистые стали обыкновенного качества
- •Углеродистые качественные стали
- •Легированные стали
- •Маркировка легированных сталей
- •Легированные машиностроительные стали Назначение легирования
- •Глава 10 материалы с особыми технологическими свойствами
- •Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием
- •Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами
- •Разновидности чугунов
- •Серые чугуны
- •Высокопрочные чугуны
- •Чугуны с вермикулярным графитом
- •Ковкие чугуны
- •Медь и ее сплавы
- •Свойства меди
- •Общая характеристика и классификация медных сплавов
- •Бронзы Оловянные бронзы
- •Глава 11 износостойкие материалы
- •Характеристики износа и виды изнашивания
- •Закономерности изнашивания деталей, образующих пары трения, и пути уменьшения их износа
- •Материалы с высокой твердостью поверхности
- •Материалы, устойчивые к абразивному изнашиванию
- •Материалы, устойчивые к
- •Материалы, устойчивые к изнашиванию в условиях больших давлений и ударных нагрузок
- •Антифрикционные материалы
- •Фрикционные материалы
- •Глава 12
- •Основные требования к пружинным материалам
- •Рессорно-пружинные стали
- •Материалы для упругих элементов приборостроения
- •Глава 13 материалы с малой плотностью
- •Особенности материалов с малой плотностью
- •Алюминий и его сплавы
- •Свойства алюминия
- •Общая характеристика алюминиевых сплавов
- •Деформируемые алюминиевые сплавы
- •Литейные алюминиевые сплавы
- •Гранулированные сплавы
- •Сплавы на основе магния
- •Свойства магния
- •Общая характеристика магниевых сплавов
- •Деформируемые магниевые сплавы
- •Литейные магниевые сплавы
- •Неметаллические материалы
- •Пластмассы Общая характеристика
- •Глава 14 материалы с высокой удельной прочностью
- •Титан и сплавы на его основе
- •Свойства титана и его сплавов
- •Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов
- •Особенности термической обработки титановых сплавов
- •Легирующий элемент, %
- •Промышленные титановые сплавы
- •Бериллий и сплавы на его основе
- •Свойства бериллия
- •Бериллиевые сплавы
- •Композиционные материалы
- •Общая характеристика
- •Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •Волокнистые композиционные материалы Структура и свойства
- •Композиционные материалы на неметаллической основе
- •Композиционные материалы на металлической основе
- •Гибридные композиционные материалы
- •Глава 15 материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды
- •Коррозионно-стойкие материалы
- •Электрохимическая коррозия металлов
- •Коррозионно-стойкие непассивирующиеся металлы
- •Коррозионно-стойкие пассивирующиеся металлы
- •Коррозионно-стойкие стали
- •Коррозионно-стойкие покрытия
- •Жаростойкие материалы
- •Химическая коррозия металлов
- •Жаростойкость металлов
- •Жаростойкость сплавов
- •Жаропрочные материалы
- •Критерии жаропрочности материалов
- •I неустановившаяся стадия; II - установившаяся стадия; III - стадия разрушения
- •Основные группы жаропрочных материалов
- •Хладостойкие материалы
- •Критерии хладостойкости материалов
- •Основные группы хладостойких материалов
- •Радиационно стойкие материалы
- •Влияние облучения на структуру и механические свойства
- •Влияние облучения на коррозионную стойкость
- •Раздел 4
- •Глава 16 материалы с особыми магнитными свойствами
- •Общие сведения о ферромагнетиках
- •Магнитомягкие материалы
- •Низкочастотные магнитомягкие материалы
- •41 После отжига в поперечном магнитном поле. *2То же в продольном магнитном поле. *3То же без наложения магнитного поля.
- •Высокочастотные магнитомягкие материалы Общая характеристика ферритов
- •Материалы со специальными магнитными свойствами
- •Магнитотвердые материалы
- •Основные требования к магнитотвердым материалам
- •Магнитотвердые литые материалы
- •Порошковые магнитотвердые материалы
- •Деформируемые магнитотвердые сплавы
- •Глава 17
- •Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
- •Сплавы с заданным температурным коэффициентом модуля упругости
- •Глава 18
- •Материалы с высокой электрической проводимостью
- •Строение и свойства проводниковых материалов
- •Промышленные проводниковые материалы
- •Полупроводниковые материалы
- •Строение и свойства полупроводниковых материалов
- •Методы получения сверхчистых материалов
- •- Затравка; 3 - монокристалл; 4 - расплав полупроводника
- •Раздел 5
- •Глава 19
- •Материалы для режущих инструментов
- •Углеродистые стали
- •Низколегированные стали
- •Быстрорежущие стали
- •Порошковые твердые сплавы
- •Сверхтвердые материалы
- •Стали для измерительных инструментов
- •Глава 20 стали для инструментов обработки металлов давлением
- •Стали для инструментов холодной обработки давлением
- •Стали для инструментов горячей обработки давлением
- •Предметный указатель
- •Х 326 арактеристика износа и виды изнашивания
- •Московское машиностроительное производственное предприятие “Салют”
- •5 Пери (греч.) — вокруг
- •8 Особенности термической обработки некоторых магнитных сплавов будут рассмотрены в гл. 16.
Х 326 арактеристика износа и виды изнашивания
Закономерности изнашивания деталей, образующих пары трения, и
ИЗ V 2
0,22 24
А5 —> [фр + Ц]. 135
(С1 -с2). 194
г = к/;, 194
Щ = ъС%- (6.6) 196
3 = -А V А, 198
От — сг0 + к/\/ё, 306
I 694
I 694
Московское машиностроительное производственное предприятие “Салют”
Вся эпоха создания отечественной авиации и авиационной промышленности неразрывно связана с ММПП “Салют” (ранее завод № 45).
В 1930 г. было освоено серийное производство двигателей АМ-34 генерального конструктора А.А. Микулина, выпускника МВТУ им. Н.Э. Баумана. В 1937 г. на самолете АНТ-25 с двигателем АМ-34 совершен беспосадочный перелет В.П. Чкалова, Г.Ф. Байдукова, А.В. Белякова из Москвы через Северный полюс в Америку (генеральный конструктор выпускник МВТУ им. Н.Э. Баумана А.Н. Туполев).
В годы Великой Отечественной войны на заводе № 45 серийно выпускали двигатель АМ38Ф для бронированного штурмовика ИЛ-2 (генеральный конструктор С.В. Ильюшин).
В 1956 г. началось серийное производство реактивных двигателей АЛ-7Ф1 (генеральный конструктор А.М. Люлька), а с 1984 г. выпуск реактивного двигателя АЛ-31Ф (рис. 7, цветная вклейка) для многоцелевого истребителя СУ-27 и его модификаций (рис. 8, цветная вклейка) (генеральный конструктор выпускник МВТУ им. Н.Э. Баумана П.О. Сухой).
ММПП “Салют”, работая в тесном сотрудничестве с ведущими конструкторскими бюро, научно-исследовательскими институтами, вузами и объединениями авиационной промышленности прошло славный трудовой путь по созданию современных авиационных двигателей, делая весомый вклад в обеспечение обороноспособности и безопасности России.
Внедряемые на. этом предприятии прогрессивные научно-технические решения, опираются на новейшие достижения науки, технологии и материаловедения. На. предприятии имеется мощный парк новейших станков, работают установки для ионной химико-термической обработки; здесь отливают монокристальные лопатки газовых турбин, производят продукцию широкого потребления. ММПП “Салют” является признанным лидером в авиационной отрасли.
В настоящее время генеральным директором ММПП “Салют” является выпускник МГТУ им. Н.Э. Баумана Юрий Сергеевич Елисеев.
3~ 1 дх ’
где а,- и /г,- определяются выражениями (6.6) и (6.5) соответственно.
1 В термодинамических расчетах температура приведена в кельвинах, в остальных случаях — в градусах Цельсия.
2 Отношение числа валентных электронов к числу атомов.
3 — 908
4 • • • •
• • • • • * • • • •
5 Пери (греч.) — вокруг
6^ В честь английского ученого Р. Аустена.
7 — 908
8 Особенности термической обработки некоторых магнитных сплавов будут рассмотрены в гл. 16.
9 Старение было случайно открыто в 1906 г. немецким инженером А. Вильмом при
термической обработке алюминиевого сплава.
10 Лишь в немногих сплавах, например в некоторых магнитотвердых, оптимальная структура формируется в процессе охлаждения с температуры закалки с определенной контролируемой скоростью. Эту скорость подбирают таким образом, чтобы выделение частиц второй фазы произошло при значительном переохлаждении, обеспечивающем малый критический размер зародыша.
113 Названы по имени исследователей, впервые их обнаруживших в дуралюминах.
12
Атомный радиус алюминия равен 0,143 нм, меди — 0,128 нм, цинка — 0,138 нм.
13О
Сходство в расположении атомов в определенных плоскостях и направлениях называют структурным и размерным соответствием.
14 — 908
15 Бейнитное превращение названо в честь американского ученого Э. Бейна.
^ Мартенситное превращение принято называть «бездиффузионным». Действительно, скорость перемещения (сдвига) атомов на небольшие расстояния очень велика (1-7 км/с), однако движение атомов в твердом геле — это диффузия.
16 Так, в стали с содержанием 0,06 % С, 23,4 % N1 и 3,3 % Мп изотермическое мартенситное превращение ускоряется с уменьшением температуры от -50 до —120° С и замедляется при дальнейшем понижении температуры
17 Установлено, что температуры Мн и Мк практически не зависят от скорости охлаждения, и только при скоростях охлаждения более 6000 °С/с они начинают повышаться.
18 Названа в честь первого исследователя подобной структуры железного метеорита А. Видманштетта (1808 г.).
19 Теплостойкость — способность легированных сталей сохранять высокую твердость при нагреве до 500 — 600 °С.
20^ Под специальными понимаются карбиды, в состав которых входят легирующие элементы (см. табл. 4.2).
21 Двухфазные области могут также образоваться при насыщении сплава каким- либо элементом или чистого элемента сразу двумя диффундирующими элементами, так как в тройных системах возможно существование двойных смесей из фаз переменного
состава.
22 Характеристики ст„ и сто,2 используют также для оценки прочности деталей при кратковременных циклических перегрузках и при малом числе циклов (< 103).
231 Известно немало аварий из-за хрупкого разрушения корпусов судов, ферм мостов, трубопроводов и других конструкций.
24 — 908
25^ Ударная вязкость, определенная на образце с У-образным концентратором при комнатной температуре.
26
То же на образце с усталостной трещиной.
О
Температура, соответствующая равным долям (50 %) хрупких и вязких участков разрушения в изломе при определении ударной вязкости.
27 Постепенный отказ — потеря материалом работоспособности, при наступлении которой детали заменяют без угрозы аварийных последствий.
28 Для устранения хрупкости листы перед штамповкой подвергают волнообразному изгибу со слабым обжатием. При этой операции дислокации, отрываясь от окружающих их атмосфер, приобретают подвижность. Пластичность временно восстанавливается, и сталь хорошо штампуется.
29 Это обусловлено тем, что при высокой температуре трудно избежать частичной рекристаллизации аустенита.
30подчиняется сложной зависимости (рис. 9.15), учитывающей влияние не только прочности, но и пластичности стали. Снижение пластичности стали обусловливает замедление роста предела выносливости (см. рис. 9.15) при повышении прочности выше 1200 МПа.
Для деталей, работающих при циклических нагрузках, преимущественно применяют стали нормальной и повышенной статической прочности. Из них предпочтение отдают улучшаемым сталям: углеродистым Ст5, 35, 40, 45, 50, 55 и низколегированным 40Х, 50Х, 40ХН, 50ХН, 40ХН2МА, 35ХГСА, 38ХНЗМА, обрабатываемым на структуру сорбита. В отдельных случаях углеродистые стали из-за низкой прокаливаемости применяют в нормализованном состоянии с ферритно-перлитной структурой.
Для улучшаемых сталей, имеющих невысокую твердость (< 350 НВ), характерны раннее пластическое течение и повреждение тонких (5 -
31 мкм) поверхностных слоев. Субмикроскопические трещины усталости у них возникают на ранней стадии, составляющей 3 - 10 % от общего времени до разрушения. Остальное время приходится на их развитие.
Характерная особенность улучшаемых сталей — высокая надежность, обусловленная низкой скоростью роста трещины усталости (СРТУ). Причиной низкой СРТУ, кроме высокой пластичности сталей, является также развитая субструктура ферритной фазы сорбита, которая формируется при высоком отпуске в результате процесса полигонизации.
Дислокации образуют в феррите малоподвижные субграницы, которые дополнительно блокируются карбидными частицами. При наличии таких внутренних барьеров трещина вынуждена ветвиться, развиваться зигзагообразно, что увеличивает энергию ее образования и время развития. В результате улучшаемые стали имеют достаточно низкую скорость роста усталостной трещины.
321 Название белых и серых чугунов определяется цветом излома, название ковкого — условное.
33!
34 Предел контактной выносливости поверхностного слоя зубьев колес, соответствующий базовому числу циклов напряжений, обозначают <гщ;ть (ГОСТ 21354-87).
35 — 908
36!
37 В инструментах с поперечным сечением более 25 мм закаленный слой получается слишком тонким и продавливается во время работы.
38 Пористость не превышает 2 %.
3921
40 Исключение составляют очень крупные штампы, которые из-за трудностей закал
41ки в масле охлаждают водовоздушной смесью.
