Цели, задачи, сущность, структура 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).

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).

 

Рис. 1 - Положение металловедения в общей структуре наук

Основные задачи материаловедения:

· раскрыть физическую сущность явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации;

· установить зависимость между составом, строением и свойствами материалов;

· изучить теорию и практику различных способов упрочнения материалов для повышения высокой надёжности и долговечности деталей, инструмента и изделий;

· изучить основные группы современных материалов, их свойства и области применения;

· дать понятия о современных методах исследования структуры и прогнозирования эксплуатационных свойств материалов и изделий.

Знакомство с основами материаловедения необходимо не только инженерам и научным работникам, но и любому современному человеку.

Как показывает практика и обширные научные исследования в области физики твердого тела (ФТТ) и материаловедения, наличие тех или иных свойств определяется внутренним строением сплавов. В свою очередь, строение сплава зависит от состава и характера предварительной обработки. Таким образом, можно установить следующие связи между характеристиками материала (рис. 2):

 

Рис. 2 - Схема связей между характеристиками материала

Изучение представленных связей составляет предмет материаловедения. В результате изучения предмета учащийся должен уметь:

· правильно выбрать материал для изделия;

· назначать его обработку с целью получения заданной структуры и свойств;

· оценивать поведение материала при воздействии на него различных эксплуатационных факторов;

· определять опытным путем основные характеристики материалов.

 

Большое значение имеет совершенствование металлообрабатывающей технологии, достигаемое за счет применения новых более эффективных инструментальных материалов, расширения использования новых методов объемного деформирования металлов, новых методов сварки, поверхностного упрочнения, порошковой металлургии, лазерной и других прогрессивных технологий.

Достижения материаловедения, применяемые новые конструкционные материалы во многом определяют работоспособность  машин, и д. устройств, их надежность и долговечность.

Рациональный выбор материалов и технологии их переработки в изделия в значительной мере предопределяет возможность эксплуатации машин и механизмов в течение заданного периода времени. Материаловедение позволяет составлять научно-обоснованный прогноз изменения свойств материалов при различных условиях эксплуатации.

Актуальной проблемой является защита материалов от химического взаимодействия с окружающей средой, агрессивность которой существенно возросла вследствие усиления производственно-хозяйственной деятельности человека. Значительных размеров достигают затраты на ликвидацию последствий изнашивания материалов в различных устройствах.  Поэтому знание закономерностей изменения свойств материалов во времени в условиях эксплуатации имеет большое техническое и экономическое значение, так как позволяет прогнозировать работоспособность различных объектов техники.

Активное вмешательство человека в природные процессы обуславливает внимание науки к защите окружающей среды, выявлению и использованию вторичных энергетических, материальных и сырьевых ресурсов. Эта проблема в значительной степени может быть решена также средствами материаловедения.

Многие современные достижения в области материаловедения и технологии производства материалов позволяют решать одну из важнейших проблем машиностроения – уменьшения эффективной массы, т.е. массы, приходящейся на единицу изделия.

 Это обусловливает разработку и использование материалов, в которых высокая прочность сочетается с малой плотностью.

Таким образом, роль материалов в деятельности человека и современные достижения материаловедения и технологии производства материалов позволяют считать эти дисциплины одними из главнейших, обусловливающих успешное развитие науки, техники и экономики.

Металлы и сплавы

 

 

 

 

 

 

1.5. Требования при изготовлении труб

 

Металлические трубы отличаются эксплуатационной надежностью и коррозионной стойкостью, имеют длительный срок службы и хорошие прочностные свойства, позволяющие выдерживать значительные гидравлические нагрузки. Благодаря своим техническим характеристикам и возможности работы в сложных условиях котельные трубы из стали 12Х1МФ широко используются в нефтеперерабатывающей, химической, газовой отрасли и на предприятиях атомной энергетики, демонстрируя высокое качество по всем показателям.

В зависимости от способа производства выделяют:

· Холодно- и горячедеформированные котельные трубы, изготовленные на прокатных станах.

· Горячепрессованные котельные трубы, полученные методом протяжки и прессования.

В качестве исходного материала выступают кованые, катаные и непрерывнолитые заготовки. Все конечные изделия подвергаются термической обработке, режим которой выбирается с учетом марки стали.

Котельные трубы КВД:

· Подвергаются обязательным испытаниям на твердость, ударный изгиб, растяжение и длительную прочность.

· Проходят визуальный и ультразвуковой контроль на отсутствие дефектов на наружной и внутренней поверхности: расслоений, трещин, рисок, закатов, шлаковых включений.

Испытания на отсутствие течи гидравлическим давлением и соответствия микроструктуры могут быть заменены 100% ультразвуковой дефектоскопией.