С. м. яхин, г. в. пикмуллин

Р. Р. ЛУКМАНОВ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

И

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Казань 2016

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский государственный аграрный университет»

Ф. Ф. Ибляминов, Н. З. Мингалеев,

С. М. Яхин, Г. В. Пикмуллин, Р. Р. Лукманов

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Под редакцией доктора

Технических наук, профессора Б. Г. Зиганшина

Казань 2016

ББК 30.3

УДК 621.7-621.9

Составители: Ибляминов Ф.Ф., Мингалеев Н.З., Яхин С. М.,

Пикмуллин Г. В., Лукманов Р. Р.

Рецензенты:

зав. каф. «Технология строительных материалов, изделий и конструкций» КГАСУ д.т.н., профессор Хозин В.Г.;

зав. каф. «Технический сервис» Казанский ГАУ д.т.н., профессор Адигамов Н.Р.;

профессор кафедры «Основы конструирования» КГТУ им. А.Н.Туполева д.т.н., профессор Митряйкин В.И.

Ибляминов Ф.Ф. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебное пособие / Ф.Ф. Ибляминов, Н.З.Мингалеев, С. М. Яхин, Г. В. Пикмуллин, Р. Р. Лукманов. Казань: Изд-во Казан. Гос. аграрного ун-та, 2016. – 208с. ISBN 978-5-905201-38-7.

Учебное пособие предназначено для студентов Казанского ГАУ очной и заочной формы обучения, изучающих курс «Материаловедение и технология конструкционных материалов». Содержание учебного пособия соответствует Федеральному Государственному образовательному стандарту высшего образования по направлениям подготовки: 35.03.06 - «Агроинженерия», 23.03.03 - «Эксплуатация транспортно - технологических машин и комплексов», 20.03.01 «Техносферная безопасность» и 23.05.01 – «Наземные транспортно-технологические средства».

Учебное пособие содержит необходимый теоретический материал, вопросы для самопроверок, примеры решения задач и задания контрольных работ.

Пособие может использоваться студентами для самостоятельной работы по изучению курса и для выполнения контрольных работ по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

ISBN 978-5-905201-38-7 ББК 30.3

УДК 621.7-621.9

©Казанский государственный аграрный университет 2016 г.

ВВЕДЕНИЕ

Курсы «Материаловедение и технология конструкционных материалов» являются одним из основных в общем цикле дисциплин, определяющих подготовку инженеров.

Согласно современным государственным образовательным стандартам значительная часть учебного времени отведена на самостоятельную работу студентов. Поэтому одной из важнейших проблем является организация работы студентов в часы самостоятельных и индивидуальных занятий.

В настоящем пособии по наиболее важным разделам, раскрывающим основное содержание дисциплин, разработаны индивидуальные домашние задания. Пособие составлено так, чтобы, ознакомившись с содержанием задания и изучив теоретические сведения, указанные в каждом разделе, рекомендуемую литературу и ГОСТы, студенты могли самостоятельно решить поставленные задачи.

Учебное пособие включает программу курсов «Материаловедение и технология конструкционных материалов», варианты контрольных работ, описание методики выполнения заданий и примеры расчета.

В первом разделе приведены варианты заданий и примеры выполнения по курсу «Материаловедение», а во втором разделе варианты заданий и примеры выполнения по курсу «Технология конструкционных материалов».

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

1.1 Программа и варианты контрольных работ

Металлические материалы

Строение металлов

Рассмотрите типы химической связи в твердых телах, особое внимание обратите на металлический тип связи. Металлические тела характеризуются кристаллическим строением. Однако свойства реальных кристаллов определяются известными несовершенствами кристаллического строения. В связи с этим необходимо разобраться в видах несовершенств и, особенно в строении дислокаций (линейных несовершенств), причинах их легкого перемещения в кристаллической решетке и влияния на механические свойства.

Термодинамические причины фазовых превращений являются одним из частных случаев общего закона природы - стремлением любой системы к состоянию с наименьшим запасом энергии (в данном случае свободной энергии). Разберитесь в теоретических основах процесса кристаллизации, состоящего из двух элементарных процессов: зарождения кристаллов и их роста, а также в определяющем влиянии на эти параметры степени переохлаждения.

При изучении процесса кристаллизации необходимо иметь в виду решающее значение реальной среды в формировании структуры литого металла, а также возможность искусственного воздействия на строение путем модифицирования.

Вопросы для самопроверки.

1. В чем сущность металлического, молекулярного, ионного и ковалентного типов связи? 2. Каковы характерные свойства металлов и чем они определяются? 3. Что такое полиморфизм? 4.Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и координационное число? 5. Виды дислокаций и их строение. 6. Что такое анизотропия свойств кристаллов? 7. Каковы термодинамические условия равновесия? 8. В чем физическая сущность процесса кристаллизации? 9. В чем физическая сущность процесса плавления? 10. Каковы параметры процесса кристаллизации? 11. Что такое степень переохлаждения? 12. Какова связь между величиной зерна, скоростью зарождения, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения? 13. Формы кристаллов и влияние реальной среды на процесс кристаллизации. Образование дендритной структуры.

Теория сплавов

Необходимо отчетливо представлять строение металлов и сплавов в твердом состоянии. Уяснить, что такое твердый раствор, химическое (металлическое) соединение и механическая смесь. Нужно освоить методику построения диаграмм состояния для различных случаев взаимодействия компонентов в твердом состоянии.

При изучении диаграмм состояния уметь применять правило отрезков (для определения доли каждой фазы или структурной составляющей в сплаве), правило фаз (для построения кривых нагревания и охлаждения), определять химический состав фаз.

С помощью правила Курнакова Н.С. уметь установить связь между составом, строением и свойствами сплава.

Вопросы для самопроверки.

1.Что такое компонент, фаза, физико-химическая система, число степеней свободы? 2. Приведите объяснение твердого раствора, механической смеси, химического (металлического) соединения. 3. Как строятся диаграммы состояния? 4. Приведите уравнение правила фаз и объясните физический смысл числа степеней свободы. 5. Объясните принцип построения кривых нагревания и охлаждения с помощью правила фаз. 6. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования непрерывного ряда твердых растворов. 7. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии. 8. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования эвтектики, состоящей из ограниченных твердых растворов. 9.Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования химического соединения. 10. Каким образом определяются концентрация фаз и их количественное соотношение? 11.В чем различие между эвтектоидным и эвтектическим превращениями? 12.Правила Н.С. Курнакова.