И технологии конструкционных
Материалов
Учебное пособие для профессионально-педагогических
образовательных организаций
Екатеринбург
РГППУ
УДК 669.018.29+621.7/.9(075.8)
ББК Ж3я73-1+К5я73-1
Г93
Гузанов, Борис Николаевич.
Краткий курс по материаловедению и технологии конструкционных материалов: учебное пособие / Б. Н. Гузанов, В. В. Бухаленков. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2017. 2017. 208 с.
ISBN
В учебном пособии изложены основы материаловедения и технологии изготовления заготовок и деталей машин из металлических и неметаллических материалов, классификация и правила маркировки конструкционных и машиностроительных материалов.
Предназначено для высшего профессионально-педагогического образования образования для подготовки бакалавров по направлению 44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям), а также направлениям 15.03.01 Машиностроение и 22.03.02 Металлургия.
УДК 669.018.29+621.7/.9(075.8)
ББК Ж3я73-1+К5я73-1
Рецензенты: доктор технических наук, профессор А. А. Попов (ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»), доктор технических наук, профессор О. С. Лехов (ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет»).
ISBN
© ФГАОУ ВО «Российский
государственный профессионально-
педагогический университет», 2017
© В.В. Бухаленков, 2017
© Б.Н. Гузанов, 2017
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………………...…5
Раздел первый
Основы металлургического производства
1 Сущность и способы металлургического производства……………………….…..7
2. Исходные материалы для металлургического производства……………………..9
3.Технология выплавки чугуна………………………………………………………..12
3.1 Подготовка руд к плавке…………………………………………………………...12
3.2 Устройство доменной печи и ее работа…………………………………….…….13
3.3 Физико-химические процессы, происходящие в доменной печи……………….16
3.4 Продукты доменной плавки и технико-экономические показатели
Производства чугуна……………………………………………………………….....19
4 Технология выплавки стали……………………………………………………..…20
4.1 Физико-химические процессы при выплавке стали…………………………….20
4.2 Способы выплавки стали…………………………………………………………23
5 Способы разливки стали……………………………………………………………31
6. Особенности производства цветных металлов и сплавов……………………….33
6.1. Последовательность получения меди…………………………………………..35
6.2 Получение титана…………………………………………………………………37
6.3 Получение алюминия и магния…………………………………………………..41
Раздел второй
Основы получения металлических заготовок
7 Технология литейного производства………………………………………………43
8 Технология обработки металлов давлением………………………………………56
9 Технологические основы сварочного производства…………………………...…65
10 Основы размерной обработки заготовок деталей машин……………………….72
Раздел третий
Основы технологии производства заготовок и деталей машин
из неметаллических материалов
11 Особенности строения и классификация неметаллических материалов………80
12 Полимеры и их классификация…………………………………………………..82
13Технология производства изделий из пластмасс………………………………..85
14 Резины и детали из неё……………………………………………………………88
15 Композиционные материалы и их применение………………………………….90
Раздел четвертый
Теоретическое материаловедение
16 Строение и свойства чистых металлов………………………………………….94
17 Кристаллизация металлов и сплавов………………………………………..…..104
18 Полиморфные и магнитные превращения в металлах…………………………107
19 Пластическая деформация и разрушение металлов и сплавов. Механические свойства………………………………………………………………………………110
20 Фазы в сплавах…………………………………………………………………....124
21 Диаграммы состояния двойных систем…………………………………………129
22 Железо и его сплавы. Диаграмма состояния Fe-C(Fe3C)………………………138
Раздел пятый
Практическое материаловедение
23 Элементы теории термической обработки стали……………….……………..149
24 Технология термической обработки……………………………………………165
25 Технология химико-термической обработки…………………………………..168
26 Классификация и правила маркировка сталей…………….…………………...181
27 Классификация и правила маркировка цветных металлов и их сплавов……..192
Заключение…………………………………………………………………………...203
Список литературы…………………………………………………………………..204
ВВЕДЕНИЕ
Материаловедение и технология конструкционных материалов (ТКМ) относятся к числу основополагающих учебных дисциплин отраслевой (общетехнической) подготовки инженерных специальностей. Это обусловлено тем, что современный уровень производства во многом определяется применением новых экономичных и технологичных материалов, что в конечном итоге определяет научно-технический и экономический потенциал страны.
Цели изучения данной дисциплины:
- познание природы машиностроительных и конструкционных материалов, изучение их свойств в зависимости от химического состава, структуры и последующей обработки;
- ознакомление с традиционными и новыми технологическими процессами получения металлических и неметаллических материалов, а также технологиями получения заготовок и готовых изделий, в том числе с последующим восстановлением и ремонтом.
Задачами изучения дисциплины являются:
-ознакомление с современными конструкционными материалами машиностроения, их наиболее характерными свойствами и классификацией;
- изучение физико-химических основ и технологии процессов производства конструкционных материалов;
- ознакомление с основными способами получения заготовок и изделий из конструкционных материалов;
- формирование умения выбора вида заготовки или полуфабриката, рационального способа их получения, исходя из формы конечного изделия, его назначения и условий эксплуатации.
Технология конструкционных материалов включает четыре основных вида:
1 – металлургическое производство, предназначенное для получения металла заданного состава;
2 – технология получения металлических заготовок (литейное производство, обработка металлов давлением, сварочное производство);
3 – механическая обработка для получения из заготовок изделий заданных размеров и внешней формы;
4 – термическая обработка, предназначенная для получения заданных свойств металлов и сплавов (прочности, износостойкости и т.п.).
Многие конструкции и детали машиностроения выполняют из неметаллических и композиционных материалов. Прежде всего, это железобетонные плиты для строительства зданий, в которых бетон (неметаллический материал) армирован стальными прутками для придания конструкции максимальной прочности. Технология изготовления таких конструкций имеет свои особенности, которые рассматривает данная дисциплина.
Раздел первый