Введение. Материаловедением называется наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов и закономерности их изменения под

РАЗДЕЛ І

Материаловедением называется наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов и закономерности их изменения под действием внешних причин: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных.

Современная техника не могла бы существовать, если бы человечество не располагало бы разнообразными металлами с различными свойствами.

Машиностроителю, электрику, авто- и авиаконструктору, строителю, химику, металлургу постоянно приходится решать ответственейший вопрос о выборе материала для той или иной цели.

Металловеды, в свою очередь, исходя из требований техники, пытаются получить новые сплавы, обеспечивающие долговечность и надежность машин.

Правильный выбор материала способствует улучшению качества продукции, увеличению производительности. В последние годы были созданы новые виды термической и химико-термической обработки стали, разработаны основы легирования стали, введены новые высокопрочные, коррозионностойкие, жаропрочные стали и сплавы, а также сплавы на основе алюминия, титана и др. металлов.

В связи с развитием электровакуумной техники, полупроводниковой электроники, производства атомной энергии широкое применение в технике получают редкие металлы и их сплавы.

Таким образом, современное содержание понятия металловедения следующее: материаловедение есть наука о природе и свойствах металлов и сплавов, об искусственном улучшении свойств металлических материалов путем изменения их химического состава или посредством механического, термического, магнитного или других воздействий, о поведении металлов и сплавов в процессе обработки и эксплуатации в виде готовых изделий и о рациональном применении металлических материалов в народном хозяйстве.

В связи с развитием физики твердого тела в настоящее время наряду с металловедением и в непрерывной связи с ним развивается новая наука – металлофизика, изучающая атомное строение металлов и сплавов.

Современное материаловедение базируется на данных металлофизики.

В металловедении пользуются самыми разнообразными методами физических и химических исследований.

Неправильный выбор материала приводит к снижению эффективности труда, увеличению брака; приводит к авариям на производстве, вызывая материальные потери и, более того, потери человеческих жизней.

Поэтому понятно, какое значение для инженера имеет значение свойств металлических материалов и умение по заданным требованиям подобрать материал.

Эти знания инженеру и должна дать наука о металлах и сплавах – материаловедение.

Наука металловедение начала развиваться в XVIII веке, хотя элементарные сведения о металлах и сплавах накапливались веками.

В 60-х годах XVIII века гениальный русский ученный М. В. Ломоносов дал определение, что такое металл: «светлое тело, которое ковать можно». Эти признаки металла в настоящее время обязательно включаются в научное определение металла.

М. В. Ломоносов подметил кристалличность самородных металлов (меди и золота) и отметил сходство металлических кристаллов с кристаллами солей.

Настоящее же развитие науки о металлах началось в XIX веке.

Основоположниками современного металловедения явились заводские инженеры – П. П. Аносов и Д.К.Чернов.

Павел Петрович Аносов в 1831 году применил при исследовании металлов с помощью обычного микроскопа метод выявления структуры путем химического травления полированной поверхности металла (шлифа). Лишь на 30 лет позже (1863) этот же метод исследования применил английский ученный Сорби.

Дмитрию Константиновичу Чернову принадлежит заслуга преобразования металловедения из науки чисто описательной в науку созидающую.

Д. К. Чернов путем наблюдения за остывающим металлом и его поведением заложил основы современного представления о возможных изменениях структур и свойств стали и др. сплавов в зависимости от условий их нагрева и охлаждения.

Это открытие подвело научную основу к явлению закалки стали, известного с глубокой древности и тем самым позволило заложить основы современного учения о термической обработке стали.

Д. К. Чернов ввел понятие о критических точках сплавов.

В 1878 г Д. К. Чернов опубликовал работу, посвященную кристаллизации металлов и строению слитка, в которой осветил основные положения современной теории литья металлов.

Роль Д. К. Чернова в развитии науки о металлах и сплавах настолько велика, что многие иностранные ученные признавали значение работ Д. К. Чернова.

Когда в 1903 году известный американский металлург Х. Гоу выпускал свой первый в мире курс металловедения «Железо, сталь и другие сплавы», он посвятил его Д. К. Чернову, выразив это словами: «Профессору Д. К. Чернову, отцу металлографии железа, в знак искреннего уважения посвящается этот труд»

Необходимо отметить достижения ученых металловедов за пределами нашей страны.

Англия: Сорби – микроскопический анализ металлов, Робертс-Аустен – сплавы железа с углеродом, усовершенствование диаграммы железо-углерод.

Франция: Осмонд – продолжил работы Чернова, Ле-Шателье – создатель термоэлектрического термометра и микроскопа, Портевэн и Шевенар – современные ученые, исследователи процессов литья.

Германия: Тамман – изучение двойных сплавов, Мартенс и Гейк – свойства технических сплавов.

США: Гоу – последователь Чернова, Мейтл – кристаллизация, диффузионные процессы в сплавах.

Исследования ученных велись в разных направлениях.

Ученные под руководством Н. С. Курнакова, изучали зависимость свойств сплавов от их состава.

Школой А. А. Байкова развивались им ранее сделанные открытия, что сталь при достаточно высоких температурах является кристаллически-твердым раствором углерода в железе и что всякий расплавленный металл имеет неметаллические примеси, которые нарушают чистоту сплава и оказывают влияние на ход кристаллизации. Этой школой успешно разработаны условия получения высококачественной стали и ее кристаллизации, создан ряд новых сортов стали, усовершенствованны методы термической обработки стали.

Уральская школа (С. С. Штейнберг, В. Д. Садовский) изучает вопросы теории термической обработки стали и кристаллизации стали и чугуна.

Украинская (Днепропетровская) школа металловедов (К. П. Бунин, К. Ф. Стародубов) продолжили работы Чернова, как по термической обработке, так и по кристаллизации стали и чугуна.

Московская школа (А. М. Бочвар) изучает строение и свойства промышленных сплавов черных и цветных металлов. Работает над созданием новых подшипниковых сплавов.

Ленинградская школа металловедов-цветников М. П. Славинского особенно глубоко изучила сплавы на медной основе

В накоплении, анализе и обобщении результатов экспериментальной работы особенно велики заслуги академиков Н. С. Курнакова и А. А. Байкова, которые создали лаборатории, являющиеся центрами металловедческой науки.

Особенно интенсивно и быстро наука о металлах и сплавах стала развиваться в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции. Были созданы НИИ и заводские лаборатории, кафедры и лаборатории при вузах, где ученые продолжали исследования в области металловедения.

Возникли новые метало - физические направления в металловедении (Г. В. Курдюмов, С. Т Конобеевский), в основу которых было положено рентгенографические исследования металлов и сплавов. Выяснилась физическая природа процессов, протекающих в твердых металлах при их термической обработке.