По материаловедению и технологии конструкционных материалов
Курск 2015
УДК 669:621.7 (075.8)
ББК 30.3я73
У91
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Воронежского государственного
университета инженерных технологий А.С. Борсяков;
доктор технических наук, профессор Белгородского государственного технологического университета им В.Г. Шухова А.А. Афанасьев.
У91 Учебное пособие по материаловедению и технологии конструкционных материалов: учебник для высш. уч. завед. / Е.Ф. Романенко, В.Н. Гадалов, С.А. Зайцев, Р.В. Глаголев, А.Н. Гранкин; Курский институт социального образования (филиал) РГСУ.-Курск: ООО «Учитель», 2015: –272 с.
ISBN 978-5-905949-73-9
В учебном пособии рассмотрены основные методы исследования металлов и конструкционных материалов, а также приборы для выполнения этих исследований. Приведены цели и задачи лабораторных работ в рамках проведения лабораторного практикума по курсу материаловедения, технологии конструкционных материалов и родственным курсам для высших учебных заведений.
Описаны лабораторные работы по практическому применению методов исследований и испытаний материалов после различных видов обработки, которые отражают основные разделы курсов материаловедения и прочности металлов, технологии конструкционных материалов, а также вопросы качества, определения механических свойств и рационального выбора материала для различных изделий.
Книга предназначена для студентов технических и сельскохозяйственных вузов. Может быть полезно технологам, инженерам и аспирантам, работающим в различных отраслях машиностроения.
Табл. 23. Ил. 58. Прилож. 3. Библиогр.: 76 назв.
УДК669:621.7(075.8)
ББК30.3я73
У91
| ISBN 978-5-905949-73-9 | Ó | Курский институт социального образования (филиал) РГСУ, 2015 |
| Ó | Романенко Е.Ф., Гадалов В.Н., ЗайцевС.А., Глаголев Р.В., А.Н. Гранкин, 2015 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
| ПРЕДИСЛОВИЕ | ||
| ВВЕДЕНИЕ | ||
| ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ | ||
| 1.1. Определение химического состава сплава | ||
| 1.2. Структурные методы исследования металлов и сплавов | ||
| 1.2.1. Макроскопический анализ (макроанализ) | ||
| 1.2.2. Микроскопический анализ (микроанализ) | ||
| 1.2.2.1. Отбор образцов для исследования | ||
| 1.2.2.2. Приготовление шлифов | ||
| 1.2.2.3. Методы выявления микроструктур | ||
| 1.2.3. Электронная микроскопия | ||
| 1.2.4. Фрактография (изучение изломов) | ||
| 1.2.5. Рентгеноструктурный анализ | ||
| 1.3. Методы изучения механических свойств | ||
| 1.3.1. Статические испытания на растяжение | ||
| 1.3.2. Испытания на прочность при высоких температурах | ||
| 1.3.3. Определение ударной вязкости | ||
| 1.3.4. Определение твердости | ||
| 1.3.5. Испытания на усталость | ||
| 1.4. Физические методы | ||
| 1.4.1. Термический анализ | ||
| 1.4.2. Дилатометрический метод | ||
| 1.4.3. Определение электропроводности | ||
| 1.4.4. Магнитный анализ | ||
| 1.4.5. Метод внутреннего трения | ||
| Библиографический список | ||
| ГЛАВА 2. СТРУКТУРА ЖЕЛЕЗА И СТАЛИ, ПОЛУЧАЕМАЯ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ | ||
| 2.1. Термическая обработка и диаграмма состояния | ||
| 2.1.1. Основные виды термической обработки стали | ||
| 2.1.2. Образование аустенита из перлита и рост аустенитного зерна при нагреве | ||
| 2.1.3. Распад аустенита на ферритоцементитную смесь при охлаждении | ||
| 2.1.3.1. Перлитное превращение | ||
| 2.1.3.2. Мартенситное превращение аустенита | ||
| 2.1.3.3. Бейнитное превращение | ||
| 2.2. Превращение при отпуске закаленной стали | ||
| 2.3. Основные свойства металлических материалов (сталей) после термической обработки | ||
| Библиографический список | ||
| ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ | ||
| 3.1. Определение твердости металлов | ||
| 3.2. Макро – и микроскопическое исследование сплавов | ||
| 3.3. Сплавы на основе двойных систем | ||
| 3.4. Микроскопическое исследование структуры углеродистых сталей | ||
| 3.5. Микроструктура чугунов | ||
| 3.6. Закалка углеродистой стали | ||
| 3.7. Отпуск закаленной стали | ||
| 3.8. Микроскопическое исследование структуры цементованных деталей | ||
| 3.9. Конструкционные легированные стали | ||
| 3.10. Литье в песчано-глинистые формы | ||
| 3.11. Оборудование, инструмент и расчет технологических параметров при вырубке - пробивке | ||
| 3.12. Изучение элементов конструкции и геометрии токарного резца | ||
| 3.13. Ручная дуговая сварка электродом | ||
| 3.14. Анализ кинематической схемы металлорежущих станков | ||
| ГЛАВА 4. ТЕСТЫ | ||
| 4.1. Структура теста | ||
| 4.2. Вопросы к тестам | ||
| 4.3. Ответы к тестам | ||
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ | ||
| ПРИЛОЖЕНИЕ 1 | ||
| ПРИЛОЖЕНИЕ 2 | ||
| ПРИЛОЖЕНИЕ 3 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая книга является учебным пособием в области общего материаловедения, основных методов исследований и испытаний, а также термической обработки металлов и сплавов. Пособие предназначено для студентов машиностроительных, приборостроительных и строительных специальностей технических и сельскохозяйственных вузов, а также будет полезно как практическое пособие преподавателям вузов, научно-техническим работникам, технологам, инженерам и аспирантам, работающим в различных отраслях машиностроения, металлургии и в смежных отраслях.
В издании изложены и обобщены вопросы проведения основных методов исследования конструкционных материалов, лабораторных работ по курсу «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов». Изложены основные виды термической обработки сталей; сведения по различным видам испытаний, лабораторные работы и контрольные варианты заданий по курсам «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов»; приведены диаграмма состояния «железо–цементит» и двойные диаграммы состояния различных сплавов.
Авторы стремились изложить материал книги с учетом последних исследований в области материаловедения и технологии конструкционных материалов. Помимо указанного, в учебном пособии приведены задания к контрольным работам по разбору диаграмм состояния, выбору основных материалов и типичных способов их обработки. Совокупность всех этих вопросов, рассмотренных в учебном пособии, способствует закреплению знаний, получаемых студентами при их самостоятельной работе.
Авторы приносят извинения за возможные опечатки.
ВВЕДЕНИЕ
Научно-технический прогресс, новые экономические отношения непрерывно выдвигают новые требования и к подготовке специалистов с высшим образованием. Эти требования нашли свое отражение в постановлениях правительства России по преобразованию высшей школы. В них отмечается, что главное внимание высшей школы должно быть сосредоточено на всестороннем улучшении качества профессиональной подготовки студентов.
Важным и эффективным средством решения задач по перестройке высшего образования, с целью улучшения качества подготовки и повышения профессионального уровня специалистов, является система продуманного и методически правильно организованного лабораторного практикума по материаловедению и технологии конструкционных материалов.
Настоящее учебное пособие способствует частичному выполнению поставленной задачи и содержит сведения: о закономерностях, определяющих строение и свойства материалов; о составе и методах их обработки; о методах испытания машиностроительных материалов, а также о приборах для выполнения этих методов в лаборатории и для контроля в заводской практике; характер и содержание которых подобраны в соответствии с действующими программами курсов «Материаловедение», «Технологии конструкционных материалов» и других родственных курсов.
Учебное пособие состоит из введения, четырех частей и трех приложений. В первой части приводятся общие сведения по основным методам исследования металлов, ряд которых подробно описан в третьей части (лабораторные работы 1…14). Лабораторные работы рассчитаны на самостоятельное выполнение студентами и, в отличие от общеизвестных лабораторных практикумов, предусматривают выполнение индивидуального задания с элементами научного исследования. Во второй части приводятся: данные по основным видам термической обработки стали; сведения по образованию аустенита из перлита и рост аустенитного зерна при нагреве, мартенситному и бейнитному превращениям аустенита, превращениям при отпуске закаленной стали; основные свойства металлических материалов (сталей) после термической обработки. В четвёртой части приводятся тесты по разделам: основы строения и свойства материалов; фазовые превращения; основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов; конструкционные металлы и сплавы; пластмассы, резины, электротехнические материалы и основы технологии конструкционных материалов.
В приложениях приведены: задания для выполнения контрольной работы 1 и 2 по курсу материаловедение, двойные диаграммы состояния.
Каждая лабораторная работа состоит из теоретической части, в которой в кратком виде дана теория изучаемого вопроса, методика проведения работы с указанием цели, материального оснащения и порядка её выполнения.
Основная цель практикума – закрепить и дополнить полученные знания по соответствующим разделам изучаемых дисциплин, научить студентов самостоятельно проводить испытания и осмыслить проведенные работы, привить навыки к научным исследованиям.
Данное учебное пособие предназначено для студентов технических специальностей высших учебных заведений.
ГЛАВА 1