2015-05-26
738
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Учебник
Под редакцией доктора технических наук, профессора В. С. Кушнера
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию
в области автоматизированного машиностроения (УМОАМ)
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов
«Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств»
Омск
Издательство ОмГТУ
УДК 620.22 (075)
К 96
Рецензенты:
Б. А. Калачевский, д-р техн. наук, проф., СИБАДИ
А. А. Рауба, д-р техн. наук, проф., ОмГУПС
Кушнер, В. С.
К 96 Материаловедение: учеб. для студентов вузов / В. С. Кушнер, А. С. Верещака, А. Г. Схиртладзе, Д. А. Негров, О. Ю. Бургонова; под ред. В. С. Кушнера. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 224с.
ISBN 5-8149-0516-6
В учебнике рассмотрено кристаллическое строение металлов, процессы кристаллизации, пластической деформации, диаграммы состояния двойных систем, механические свойства металлов и сплавов. Большое внимание уделено теории и технологии термической и химико-термичес-кой обработки стали. Приведены необходимые сведения о конструкционных, инструментальных, коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких сталях и сплавах, а также сплавах на основе титана, меди, алюминия, магния. Дано описание неметаллических материалов: пластмасс, керамики, стекла, композиционных и других.
Учебник предназначен для студентов машиностроительных направлений и специальностей всех форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета
УДК 620.22 (075)
ББК 30.3.я73
© Омский государственный
ISBN 5-8149-0516-6 технический университет, 2008
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 7
Раздел I. Строение и свойства материалов 10
1. СТРОЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 10
1.1. Металлы, их классификация и основные физические свойства.. 10
1.2. Различные агрегатные состояния
и кристаллическое строение металлов........................................................ 12
1.3. Реальное строение металлов и дефекты
кристаллических решеток 17
1.4. Строение сплавов.............................................................................. 19
2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ................................................................................................. 23
2.1. Энергетические и температурные условия
процесса кристаллизации........................................................................ 23 2.2. Механизм и основные закономерности
процесса кристаллизации........................................................................ 24 2.3. Превращения в твердом состоянии. Полиморфизм....................... 28
3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ................................. 31 3.1. Механические свойства материалов................................................ 313.2. Деформации и напряжения............................................................... 333.3. Испытание материалов на растяжение
и ударную вязкость................................................................................... 363.4. Определение твердости..................................................................... 40 3.5. Упругая и пластическая деформации, разрушение........................ 423.6. Упрочнение и разупрочнение материалов,
наклеп и рекристаллизация..................................................................... 43
4. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ............................................. 47 4.1. Правило фаз, построение диаграмм состояния.............................. 47 4.2. Диаграмма состояния для сплавов, образующих смеси
из чистых компонентов............................................................................ 48 4.3. Диаграмма состояния для сплавов
с неограниченной растворимостью в твердом состоянии.................... 50 4.4. Диаграмма состояния для сплавов
с ограниченной растворимостью в твердом состоянии,
с эвтектикой............................................................................................... 51 4.5. Диаграмма состояния для сплавов
с ограниченной растворимостью в твердом состоянии,
с перитектикой.......................................................................................... 52
образующих химические соединения..................................................... 53 4.7. Диаграмма состояния для сплавов
с полиморфным превращением одного из компонентов...................... 53 4.8. Диаграмма состояния сплавов
с полиморфными превращениями компонентов
и эвтектоидным превращением............................................................... 54 Тесты для контроля текущих знаний..................................................... 56
Раздел II. Структура, свойства и термическая обработка
железоуглеродистых сплавов...................................................................... 64
5. ДИАГРАММА «ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД (ЦЕМЕНТИТ)»..................... 64 5.1. Компоненты, фазы и структурные составляющие
железоуглеродистых сплавов.................................................................. 64 5.2. Изменения структуры сталей при охлаждении.............................. 66 5.3. Изменение структуры чугунов при охлаждении............................ 68
6. ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ................................................... 70 6.1. Классификация и свойства углеродистых сталей........................ 70 6.2. Классификация и свойства чугунов................................................ 73
7. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.................................................................... 81 7.1. Влияние нагрева и скорости охлаждения углеродистой стали
на ее структуру......................................................................................... 81 7.2. Отжиг углеродистых сталей............................................................ 88
8. ЗАКАЛКА И ОТПУСК УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ............................ 92 8.1. Закалка углеродистых сталей........................................................... 92 8.2. Отпуск закаленных углеродистых сплавов..................................... 97 Тесты для контроля текущих знаний..................................................... 99
