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