|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
РАЗДЕЛ I. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие................................................................................................. 8 Раздел I. Строение и свойства материалов............................................... 12 1. Строение, структура и свойства металлов и сплавов................................................... 12 1.1. Агрегатные состояния..................................................................... 12 1.2. Металлы и их кристаллическое строение...................................... 15 1.3. Реальное строение металлов и дефекты кристаллических решеток............. 18 1.4. Строение сплавов............................................................................ 23 1.5. Основные закономерности процесса кристаллизации, 1.6. Превращения в твердом состоянии. Полиморфизм...................... 29 2. Механические, физические и технологические свойства материалов..... 32 2.1. Свойства материалов...................................................................... 32 2.2. Деформации и напряжения............................................................. 35 2.3. Испытание материалов на растяжение и ударную вязкость......... 39 2.4. Определение твердости................................................................... 43 2.5. Упругая и пластическая деформации, наклеп и рекристаллизация............. 45 Раздел II. Структура, свойства и термическая обработка 3. Диаграмма «железо – углерод (цементит)»............................................. 50 3.1. Общий обзор диаграмм состояния................................................ 50 3.2. Компоненты, фазы и структурные составляющие 3.3. Изменения структуры сталей при охлаждении............................. 58 3.4. Изменения структуры чугунов при охлаждении.......................... 60 3.5. Классификация и свойства углеродистых сталей.......................... 62 3.6. Классификация и свойства чугунов............................................... 65 4. Термическая и химико-термическая обработка углеродистых сталей... 73 4.1. Влияние нагрева и скорости охлаждения углеродистой стали 4.2. Отжиг углеродистых сталей........................................................... 82 4.3. Закалка углеродистых сталей......................................................... 85 4.4. Отпуск закаленных углеродистых сплавов................................... 92 4.5. Химико-термическая обработка сталей......................................... 95 Раздел III. Конструкционные и инструментальные материалы........... 100 5. Конструкционные стали и сплавы............................................................ 100 5.1. Влияние легирующих элементов на структуру, механические свойства сталей и превращения при термообработке...................................... 100 5.2. Маркировка и классификация легированных сталей.................... 106 5.3. Конструкционные стали................................................................. 109 5.4. Коррозионно-стойкие стали........................................................... 115 5.5. Жаропрочные стали и сплавы........................................................ 120 5.6. Жаростойкие стали и сплавы.......................................................... 126 5.7. Инструментальные стали и сплавы для обработки материалов 5.8. Инструментальные стали для обработки давлением.................... 134 6. Титановые, медные и алюминиевые сплавы............................................. 139 6.1. Титан и его сплавы.......................................................................... 139 6.2. Медь и ее сплавы............................................................................. 144 6.3. Алюминий и его сплавы................................................................. 148 7. Неметаллические материалы..................................................................... 155 7.1. Полимеры и пластмассы................................................................. 155 7.2. Резиновые и клеящие материалы................................................... 161 7.3. Стекло, ситаллы, графит................................................................. 162 7.4. Композиционные материалы.......................................................... 165 Раздел IV. Способы литья в металлургии и в машиностроении.......... 171 8. Производство чугуна и стали................................................................... 171 8.1. Производство чугуна...................................................................... 171 8.2. Сущность процесса выплавки стали.............................................. 175 8.3. Производство стали в мартеновских печах и конвертерах.......... 177 8.4. Производство и повышение качества сталей и сплавов 9. Способы литья........................................................................................... 184 9.1. Изготовление песчаных литейных форм....................................... 184 9.2. Основные операции получения отливок в песчаных формах....... 189 9.3. Закономерности охлаждения отливок в литейных формах.......... 191 9.4. Литье в оболочковые формы и по выплавляемым моделям......... 197 9.5. Литье в металлические формы, под давлением, центробежное литье.......... 202 Раздел V. Обработка металлов давлением в металлургии 10. Горячая и холодная обработка металлов давлением. Прокатка.......... 212 10.1. Горячая и холодная обработка металлов давлением................. 212 10.2. Нагрев заготовок перед обработкой давлением......................... 214 10.3. Прокатка: схемы процесса, продукция, оборудование 10.4. Деформации при прокатке........................................................... 223 10.5. Мощность и усилия деформирования при прокатке.................. 226 10.6. Теплообмен и температура при горячей прокатке..................... 229 11. Волочение и прессование........................................................................ 232 11.1. Волочение: схема процесса, продукция, оборудование 11.2. Деформации и напряжения при волочении................................. 236 11.3. Работа, мощность и усилия при волочении................................. 240 11.4. Температура при волочении........................................................ 243 11.5. Прессование: схемы процесса, продукция, инструмент.............. 244 11.6. Деформации, работа и усилия деформирования при прессовании........... 247 12. Способы обработки металлов давлением в машиностроении.............. 248 12.1. Общая характеристика операций ковки и горячей объемной штамповки......................................................................................................... 248 12.2. Оборудование для ковки и штамповки........................................ 251 12.3. Деформации, работа и усилия при различных операциях ковки 12.4. Нагрев и охлаждение штампов при горячей штамповке............ 258 12.5. Холодная листовая штамповка.................................................... 263 Раздел VI. Технологические и физические основы обработки резанием............. 269 13. Способы обработки резанием, станки и инструменты.............................................. 269 13.1. Способы обработки резанием...................................................... 269 13.2. Металлорежущие станки.............................................................. 275 13.3. Режущие инструменты, действительные углы режущего лезвия............... 280 13.4. Характеристики режима резания и сечения срезаемого слоя..... 285 14. Деформации, силы и температуры при резании.................................... 287 14.1. Схематизация стружкообразования и характеристики 14.2. Силы при точении......................................................................... 292 14.3. Схема и расчет сил при торцовом фрезеровании....................... 297 14.4. Предел текучести и температура деформации при резании....... 298 14.5. Температура полуплоскости от равномерно распределенного 14.6. Температура передней поверхности режущего лезвия............... 301 14.7. Температура задней поверхности режущего лезвия................... 303 15. Износостойкость инструмента и режимы резания................................. 305 15.1. Изнашивание и износостойкость режущих инструментов.......... 305 15.2. Обрабатываемость материалов, характеристики 15.3. Назначение режимов резания и параметров инструмента Раздел VII. Теплофизические основы и технологии сварочного 16. Характеристика способов сварки и схематизация сварочных процессов 322 16.1. Классификация и технологические характеристики 16.2. Схематизация процессов распространения тепла при сварке.... 327 17. Способы термической сварки................................................................. 330 17.1. Ручная дуговая сварка.................................................................. 330 17.2. Тепловой баланс электрической дуговой сварки........................ 337 17.3. Автоматическая дуговая сварка под флюсом.............................. 341 17.4. Сварка в защитных газах............................................................. 343 17.5. Плазменная сварка и резка........................................................... 346 17.6. Электрошлаковая сварка.............................................................. 349 17.7. Газовая сварка.............................................................................. 351 18. Термомеханические способы сварки...................................................... 355 18.1. Электрическая контактная стыковая сварка................................ 355 18.2. Электрическая контактная точечная сварка................................ 360 18.3. Электрическая контактная шовная сварка.................................. 364 18.4. Конденсаторная сварка................................................................ 367 18.5. Сварка трением............................................................................. 369 18.6. Ультразвуковая сварка................................................................. 372 18.7. Диффузионная сварка. Механическая сварка и сварка взрывом............... 374 Раздел VIII. Технологии порошковых и полимерных материалов, электро-физико-химические и нетрадиционные методы 19. Технология изготовления деталей методом порошковой металлургии 378 19.1. Технологический процесс получения деталей 19.2. Получение порошка исходного материала................................. 380 19.3. Формование заготовок................................................................. 384 19.4. Спекание и доводка заготовок..................................................... 392 20. Производство изделий из полимерных материалов.............................. 396 20.1. Способы формообразования деталей из полимеров 20.2. Обработка полимеров в высокоэластичном состоянии.............. 405 20.3. Обработка полимерных материалов в твердом состоянии........ 408 20.4. Сварка полимерных материалов................................................. 410 21. Электро-физико-химические и нетрадиционные методы обработки.... 414 21.1. Классификация электро-физико-химических методов обработки............. 414 21.2. Электроэрозионная обработка.................................................... 414 21.3. Электрохимическая (анодно-химическая) обработка................. 418 21.4. Ультразвуковая размерная обработка........................................ 419 21.5. Лучевая обработка........................................................................ 421 21.6. Комбинированные процессы обработки..................................... 426 21.7. Нетрадиционные методы обработки............................................ 428 21.8. Методы формирования изделий путем наращивания поверхности.......... 431 21.9. Методы поверхностной модификации свойств изделий............. 437 Библиографический список....................................................................... 446 ПРЕДИСЛОВИЕ
Основной задачей дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» является подготовка студентов в области материаловедения, технологии производства и обработки конструкционных материалов, формообразования заготовок и деталей машин. Разделы I–III посвящены материаловедению. Рассмотрены строение и свойства материалов (в основном металлов и их сплавов), причем в отличие от традиционного изложения не только механические, но и основные теплофизические свойства; структура, свойства, термическая и химико-термическая обработка железоуглеродистых сплавов; легированные стали и сплавы, сплавы со специальными свойствами (коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные), инструментальные материалы, цветные металлы и сплавы на их основе и неметаллические материалы. Изучив разделы дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов», студент должен знать: · основные свойства материалов, обеспечивающих качество технологических процессов и изделий машиностроения, в том числе свойства сплавов со специальными свойствами (коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сплавов, а также инструментальных материалов); · влияние свойств материалов на ресурсосбережение и надежность изделий, технологических процессов и средств автоматизации; · основные типы кристаллических решеток и их дефекты, структуру сплавов, общие закономерности диаграмм фазового равновесия и диаграмму «Железо – цементит»; · способы термической, химико-термической обработки; основные способы упрочнения металлов и сплавов; · классификацию металлов, сплавов и неметаллических материалов. Студент должен владеть: · методами определения оптимальных и рациональных режимов термообработки, упрочнения материалов; · методами анализа причин возникновения дефектов в материалах; · методами проведения стандартных испытаний по определению показателей физико-химических свойств используемых материалов и готовых изделий; · методами определения качества и состояния сплавов на основании анализа их структуры. Раздел IV учебника посвящен металлургии и литейному производству. В начале раздела приводятся теоретические сведения, необходимые для анализа физической сути рассматриваемых процессов. Рассмотрение химических превращений и реакций позволило охарактеризовать суть процессов восстановления железа из руд при выплавке чугуна и снижения содержания углерода и примесей при выплавке стали. Процессы затвердевания и кристаллизации металла и строение слитка объяснены на основе анализа закономерностей отвода тепла в изложницу, или литейную форму. Изучая этот раздел, студент должен иметь представление об основных закономерностях теплообмена в твердых телах, об уравнении теплопроводности и теплофизических характеристиках материалов, о закономерностях выравнивания температуры и описании их методом точечных источников, в частности о температуре стержня с постоянной температурой на торце; знать характеристики технологических процессов и оборудования, применяющихся в металлургическом и машиностроительном производствах для получения металлов и сплавов, методы расчета энергетических затрат, количественной оценки времени остывания отливок или слитков с помощью ЭВМ, основные направления повышения качества отливок и производительности металлургического и литейного производства; уметь проектировать заготовки, получаемые литьем, выбирать рациональные технологии и оценивать затраты энергии и времени, связанные с производством отливок. Раздел V посвящен технологическим способам обработки заготовок резанием. На основе кинематического подхода даны характеристики способов лезвийной и абразивной обработки резанием, определения геометрических характеристик режущих инструментов и режима резания, деформации материала при резании. Рассмотрено влияние схемы резания (свободного и несвободного, прямоугольного и косоугольного, стационарного и нестационарного) на технологические составляющие силы резания применительно к основным способам лезвийной обработки. Приведены теоретические и эмпирические сведения об удельных силах резания. Методы технологической теплофизики и термомеханики использованы для определения температур в зоне стружкообразования, на передней и задней поверхностях инструмента. Рассмотрены геометрические характеристики износа, а также дифференциальные и интегральные характеристики изнашивания режущего лезвия, выяснены связи между ними и влияние условий термомеханического нагружения режущего лезвия на его износ или пластические деформации; методики определения допускаемых режимов резания по заданным рациональным температурам или по условиям достижения критериев затупления инструмента. Приведены основные понятия, использующиеся при разработке технологических процессов обработки резанием, методика расчета заготовок и назначения межоперационных размеров деталей, а также примеры проектирования лезвийной обработки при получении заготовок. Изучив пятый раздел, студент должен иметь представление об условиях образования сливной стружки и вытекающих из них характеристиках (усадке стружки, относительном сдвиге), о деформациях и скоростях деформации при резании, о закономерностях распространения тепла от быстродвижущихся источников, о взаимосвязи температуры и механических характеристик обрабатываемого материала, о влиянии температуры на изнашивание инструмента; знать основные понятия, определения и расчетные формулы, характеризующие способы лезвийной и абразивной обработки резанием, методики расчета сил, температур, режимов резания, выбора рациональных инструментальных материалов и назначения рациональных режимов резания, а также методики оценки точности и шероховатости обработанных поверхностей, размеров заготовок; уметь рассчитывать оптимальные размеры заготовок, выбирать и проектировать рациональные способы обработки резанием, описывать характеристики оборудования и режущих инструментов, рассчитывать на ЭВМ и выбирать по таблицам рациональные параметры режима резания, разрабатывать технологические наладки обработки резанием, обосновывать оптимальные варианты технологических процессов обработки деталей резанием. В разделе VIрассмотрены основные технологические способы обработки металлов давлением, применяющиеся в металлургическом производстве (прокатное производство, волочение и прессование) и в машиностроении (ковка и штамповка), а также основы получения деталей методом порошковой металлургии. Рассмотрение технологических способов обработки металлов давлением предваряется изложением необходимых теоретических сведений о напряжениях, деформациях, механических свойствах и нагреве заготовок. Наряду с описанием технологических характеристик, рассмотрены закономерности теплообмена при обработке давлением, а также методы оценки деформаций, расчета сил, работы и мощности деформирования. Изучив этот раздел, студент должен иметь представление о характеристиках напряженного и деформированного состояния, об изменении механических характеристик материала в зависимости от температуры и других условий его деформирования, об основных схемах деформирования материалов и способах обработки давлением, о методах расчета работы и усилий деформирования, о закономерностях нагрева заготовок; знать характеристики технологических процессов и оборудования, применяющихся в металлургическом и машиностроительном производствах для получения продукции прокатного производства, волочения и прессования и заготовок с применением ковки, объемной и листовой штамповки, методы расчета энергетических затрат и усилий деформирования, основные направления повышения качества и производительности; уметь выбирать рациональные технологии и оборудование, оценивать затраты энергии и усилия деформирования, разрабатывать технологические наладки способов обработки давлением, проектировать чертежи поковок (штамповок). Раздел VII посвящен сварочному производству. Здесь приводятся сведения о технологических и физических основах сварки, об основных источниках тепловой энергии, об электрических свойствах сварочной дуги, об источниках сварочного тока. Рассмотрены схематизация и методы расчета температуры при сварке от неподвижных и от движущихся источников тепла, баланс тепловых потоков при дуговой сварке. С применением методов технологической теплофизики к расчету температуры рассмотрены основные способы термической и термомеханической сварки. Изучив этот раздел, студент должен иметь представление о закономерностях распространения тепла от неподвижных и движущихся источников тепла, о методах расчета температуры и тепловых потоков при осуществлении различных способов сварки; знать характеристики основных технологических процессов и оборудования, применяющихся для сварки, методы расчета энергетических затрат, теплового баланса и производительности сварки, основные направления повышения качества и производительности сварки; уметь проектировать технологические наладки сварочных процессов, выбирать рациональные сварочные технологии и оценивать затраты энергии и времени. Раздел VIII посвящен получению заготовок методом порошковой металлургии и заготовок из полимерных материалов, а также электро-физико-химическим и нетрадиционным методам обработки. Приводятся краткие теоретические сведения о технологии получения различных деталей методом порошковой металлургии и способах производства изделий из полимерных материалов. В этом же разделе рассмотрены физические основы методов электро-физико-химической обработки, нетрадиционной обработки водонапорной и водоабразивной струями высокого давления, получения прототипов изделий и самих изделий при использовании процессов наращивания поверхности, а также особенности получения функциональных покрытий на рабочих поверхностях изделий методами химического и физического осаждения. РАЗДЕЛ I. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
1. СТРОЕНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.) |