Качество материалов и его оценка

ЛЕКЦИЯ №1

ТЕМА: ВВЕДЕНИЕ

ПЛАН

1.Предмет и задачи дисциплины.

2.Общие понятия и определения.

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Материаловедение– наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, объективные закономерности зависимости их свойств от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации и разрабатывающая пути управления свойствами (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – Положение металловедения в общей структуре наук

Цель – познание свойств материалов в зависимости от состава и обработки, методов их упрочнения для наиболее эффективного использования в технике. А также создание материалов с заранее заданными свойствами: высокая прочность и пластичность, высокая электропроводность или высокое сопротивление, специальные магнитные свойства, сочетание различных свойств в одном материале (композиционные материалы).

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вещество – есть совокупность взаимосвязанных атомов, ионов или молекул. Вещество и физические поля есть форма существования материи, но в отличие от поля вещество обладает массой, реже – объемом, и характеризуется химическим составом.

Материал – один из видов вещества, промежуточный продукт его переработки. Из материала делают изделия. Например, медь – вещество. Медный провод, состоящий из медной токопроводящей жилы (материал),с нанесенной поверх изоляцией (2-й материал) – является изделием из меди. Материал должен отвечать определенным требованиям, иметь заданный химический состав и структуру, соответствующие свойства. Переделы материала (например, чугуна в сталь) изменяют его свойства и приводят к повышению его стоимости. В некоторых случаях используют термин твердое тело, понимая под этим вещество в твердом состоянии, определенной формы.

Для характеристики материалов используют ряд понятий.

Сущность (природа, химический состав) вещества –его элементарный химический состав и познаваемый теоретически тип химической связи между частицами.

Свойство –качественная или количественная характеристика материала, определяющая его общность или различие с другими материалами. Это различные стороны сущности материала проявляются при взаимодействии его с другими веществами или полями. Мерой выражения свойства служит параметр.

Параметр (показатель) – количественная оценка, характеризующая какое-либо свойство материала. Например: удельное электрическое сопротивление, прочность. Параметр обозначается буквой, имеет числовое значение и размерность.

Функциональный параметр – параметр, зависящий не только от свойств материала, но и от конструктивных размеров. Например: ,

где R – функциональный параметр; ρ – параметр материала.

Характеристика материала – совокупность общих или отличительных свойств, признаков, достоинств, недостатков материала.

Качество материалов и его оценка

Качеством материаланазывается совокупность его свойств, удовлетворяющих определенные потребности в соответствии с назначением. Уровень качества определяется соответствующими показателями, представляющими собой количественную характеристику одного или нескольких свойств материалов, которые определяют их качество применительно к конкретным условиям изготовления и использования. По количеству характеризуемых свойств показатели качества подразделяются на единичные и комплексные. Единичный показатель качества характеризуется только одним свойством (например, твердость стали). Комплексный показатель характеризуется несколькими свойствами продукции. При этом продукция считается качественной только в том случае, если весь комплекс оцениваемых свойств удовлетворяет установленным требованиям качества. Примером комплексного показателя качества стали могут служить оценка

химического состава, механических свойств, микро- и макроструктуры. Комплексные показатели качества устанавливаются государственными стандартами.

Методы контроля качества могут быть самые разнообразные:

· Визуальный осмотр,

· органолептический анализ;

· инструментальный контроль.

По стадии определения качества различают контроль предварительный, промежуточный и окончательный.

При предварительномконтроле оценивается качество исходного сырья.

При промежуточном— соблюдение установленного технологического процесса.

Окончательный контроль определяет качество готовой продукции, ее годность и соответствие стандартам.

Годной считается продукция, полностью отвечающая требованиям стандартов и технических условий. Продукция, имеющая дефекты и отклонения от стандартов, считается, браком. Качество материала определяется главным образом его свойствами, химическим составом и структурой. Причем свойства материала зависят от структуры, которая, в свою очередь, зависит от химического состава. Поэтому при оценке качества могут определяться свойства, состав и оцениваться структура материала.

Свойства материалов и методы определения некоторых из них изложены в следующих разделах. Химический состав может определяться химическим анализом или спектральным анализом.

Существуют различные методы изучения структуры материалов.

С помощью макроанализаизучают структуру, видимую невооруженным глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы.

Макроанализпозволяет выявить различные особенности строения и дефекты (трещины, пористость, раковины и др.).

Микроанализом называется изучение структуры с помощью оптического микроскопа при увеличении до 3000 раз. Электронный микроскоп позволяет изучать структуру при увеличении до 25000 раз.

Рентгеновский анализ применяют для выявления внутренних дефектов. Он основан на том, что рентгеновские лучи, проходящие через материал и через дефекты, ослабляются в разной степени. Глубина проникновения рентгеновских лучей в сталь составляет 80 мм. Эту же физическую основу имеет просвечивание гамма-лучами, но они способны проникать на большую глубину (для стали — до 300мм). Просвечивание радиолучами сантиметрового и миллиметрового диапазона позволяет обнаружить дефекты в поверхностном слое неметаллических материалов, так как проникающая способность радиоволн в металлических материалах невелика.

Магнитная дефектоскопияпозволяет выявить дефекты в поверхностном слое (до 2 мм) металлических материалов, обладающих магнитными свойствами и основана на искажении магнитного поля в местах дефектов.

Ультразвуковая дефектоскопияпозволяет осуществлять эффективный контроль качества на большой «дубине. Она основана на том, что при наличии дефекта интенсивность проходящего через материал ультразвука меняется.

Капиллярная дефектоскопия служит для выявления невидимых глазом тонких трещин. Она использует эффект заполнения этих трещин легко смачивающими материал жидкостями.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Что изучает наука материаловедения?

2.Какая основная цель изучения этой науки.

3.Назовите методы определения качества

4.Дайте определения понятиям – параметр, качество, вещество и материал.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.М Никифоров Технология металлов и конструкционные материалы. 7-е изд.- Л., Машиностроение., 1986 (с.5-8)