Вступ до теоретичного матеріалознавства

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет кораблебудування

імені адмірала Макарова

О.М. Дубовий, Ю.О. Казимиренко, Н.Ю. Лебедєва,

С.М. Самохін

ІНЖЕНЕРНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО

Затверджено Міністерством освіти і науки України

як підручник для студентів вищих навчальних закладів

Миколаїв НУК 2009

УДК 620.22(075.8)

ББК 30.3

І 62

Затверджено Міністерством освіти і науки України як підручник для студентів вищих навчальних закладів, лист № 1.4/18-Г-589 від 20.04.07 р.

Рецензенти:

Б.І. Бутаков, д-р техн. наук, проф., зав. кафедри експлуатації і технічного сервісу МТП Миколаївського державного аграрного університету;

Ю.М. Лебедєв, д-р техн. наук, проф. кафедри зварювального виробництва Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова

ISBN 999 – 999 – 999 – 9

І 62 Інженерне матеріалознавство: Підручник / О.М. Дубовий, Ю.О. Казимиренко, Н.Ю. Лебедєва, С.М. Самохін. – Миколаїв: НУК, 2009. – 001 с.

Наведено сучасні уявлення про взаємозв’язок електронної будови та структури матеріалів з їх складом і властивостями. Висвітлено інженерію матеріалів, яка розкриває можливості синтезу і використання фундаментальних і дослідних знань у матеріалознавстві. Розглянуто структурні і фазові перетворення в сталях під час зварювання. Подано основи наноструктурного матеріалознавства. Детально розглянуто спеціальні сталі та сплави, кольорові метали та сплави, неметалеві матеріали. Висвітлено також проблеми вибору і застосування матеріалів. Особливу увагу приділено матеріалам, які застосовуються в судновому корпусо- та машинобудуванні.

Підручник призначений для студентів вищих навчальних закладів інженерних напрямів підготовки і може бути корисним науково-педагогічним та інженерно-технічним працівникам.

УДК 620.22(075.8)

ББК 30.3

ISBN 999 – 999 – 999 – 9 © Дубовий О.М., Казимиренко Ю.О.

Лебедєва Н.Ю., Самохін С.М., 2009

© Видавництво НУК, 2009

ПЕРЕДМОВА

Підручник призначений для студентів інженерних напрямів підготовки і в повному обсязі може використовуватися під час вивчення таких дисциплін: "Теоретичні основи матеріалознавства", "Матеріалознавство", "Металознавство та термічна обробка зварних з’єднань", "Спеціальні сталі та сплави", "Кольорові метали та сплави", "Неметалеві матеріали". Окремі розділи підручника можуть бути використані під час вивчення дисциплін: "Порошкові і композиційні матеріали" та "Нові матеріали та технології". Навчальний матеріал наведено з урахуванням останніх досягнень матеріалознавства і суміжних наук, наприклад у розділі "Основи наноструктурного матеріалознавства". У підручнику використаний досвід наукової роботи авторів та багаторічний досвід науково-педагогічної діяльності в Миколаївському кораблебудівному інституті (сьогодні – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова), а також матеріал навчального посібника, виданого одним з авторів у 1997 році [4], який перероблено і значно доповнено відповідно до двоступеневої (бакалавр – магістр) підготовки фахівців з однойменного напряму "Інженерне матеріалознавство". Крім того, запропонований матеріал відповідає навчальним програмам матеріалознавчих професійно-орієнтованих дисциплін за напрямами: "Зварювання", "Авіа- і ракетобудування", "Суднобудування та океанотехніка", "Енергомашинобудування", "Теплоенергетика", "Машинобудування", "Інженерна механіка".

Матеріал книги спрямований на створення систематизованого стислого підручника українською мовою, який об’єднував би в собі основні матеріалознавчі професійно-орієнтовані дисципліни напряму "Інженерне матеріалознавство" та інших інженерних напрямів.

Сучасні підручники та навчальні посібники [2, 4, 8, 10, 14] не в повній мірі відповідають кількості годин, що відводяються на вивчення вказаних дисциплін, більшість з них недоступні читачу і не знімають проблеми, оскільки недостатньо розкривають окремі теми та лишають деякі прогалини.

Намагання авторів максимально наблизити зміст підручника до сучасних потреб фахівців машинобудівної та суміжних галузей промисловості змусило подати науку про матеріали, зосередивши увагу на розумінні природи матеріалів. Тому, з одного боку, розглянуто теорії та описи, які пояснюють зв¢язок електронної будови та структури зі складом і властивостями. З іншого боку, висвітлено інженерію матеріалів, яка має справу з синтезом і використанням фундаментальних і дослідних знань у напрямку розвитку, створення, зміни і застосування матеріалів відповідно до специфічних вимог. Такий підхід до викладання навчального матеріалу виправдовує назву підручника.

У підручнику також розглянуто приклади обробки і застосування суднобудівних матеріалів та спеціальних сталей і сплавів, які використовуються в транспортному газотурбобудуванні. Автори максимально врахували діючі стандарти України.

Підручник написано колективом науково-педагогічних працівників кафедри матеріалознавства і технології металів Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Передмову написано спільно; д-р техн. наук, проф., зав. кафедри, заслужений працівник народної освіти України Дубовий О.М. визначив загальну структуру підручника та написав ч. 1 (крім розд. 10–13, 15); канд. техн. наук, доц. Ю.О. Казимиренко – ч. 4 та розд. 12, 13 в ч. 1; канд. техн. наук, доц. – Н.Ю. Лебедєва ч. 3 та п. 8.8.4 і розд. 15 в ч. 1; канд. техн. наук, доц. С.М. Самохін – ч. 2 та розд. 10, 11 в ч. 1.

Автори висловлюють глибоку вдячність ректору Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова, доктору технічних наук, професору, заслуженому діячу науки і техніки України Г.Ф. Романовському за цінні поради і підтримку під час написання й видання цієї книги. Автори також вдячні рецензентам за поради та зауваження, що були висловлені в процесі роботи над підручником, і працівникам видавництва за допомогу, яка була надана під час підготовки підручника до друку.

Автори будуть вдячні за зауваження та побажання, спрямовані на покращення змісту підручника, які можна надсилати за адресою: 54025, м. Миколаїв, просп. Героїв Сталінграда, 9, видавництво НУК. E-mail: [email protected].

Частина 1.ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

ВСТУП ДО ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА