Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Материаловедение и технология металлов

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 616925.01.99
В учебнике рассмотрены структура, строение и свойства металлических и неметаллических материалов, механические характеристики этих материалов и методы их оценки, термической и химико-термической обработки; изложены основы теории и технологии получения заготовок литьем, давлением, механической обработкой, сваркой и пайкой. Учебник предназначен для студентов учреждений среднего технического образования, может быть использован инженерно-техническими работниками.
Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов : учебник / Г. П. Фетисов, Ф. А. Гарифуллин. - Москва : Издательство Оникс, 2007. - 624 с. - ISBN 978-5-488-00930-1. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/417658 (дата обращения: 26.10.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ДЛЯ 
СРЕДНЕГО 
ПРОФ ЕССИОНАЛЬНОГО 
ОБРАЗОВАНИЯ

Г.П. Ф етисов, Ф .А . Гариф уллин

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 
И ТЕХНОЛОГИЯ 
МЕТАЛЛОВ

Учебник

Допущено 
Министерством образования и науки 
Российской Федерации в качестве учебника 
для студентов учреждений среднего профессионального 
образования

Москва
ОНИКС

УДК 620 
ББК 30.3;34 
Ф45

Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и 
массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы 
«Культура России»

Р е ц е н з е н т ы :  
заведующий кафедрой «Технология металлов* Московского 
энергетического института (ТУ) д-р техн. наук, профессор В.ММатютин\ 
заведующий кафедрой «Материаловедение и технология новых материалов* 
Нижегородского государственного технического университета 
д-р техн. наук, профессор Г.Н.Гаврилов

© Фетисов Г.П., Гарифуллин Ф.А., 2007 
© ООО «Издательство Оникс*, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.................................................................................■'...................... 12

Часть 1. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Раздел I. СТРУКТУРА МАТЕРИАЛОВ

Глава 1. Введение в науку о материалах.................................................. 14
1.1. Наука о материалах...........................................................................  14
1.2. Конструкционные материалы...........................................................  16

Глава 2. Кристаллическое строение твердых тел...................................  20
2.1. Кристаллы.............................................................................................  20
2.2. Типы связей......................................................................................... 21
2.3. Виды кристаллов 
.............................................................................. 23
2.4. Анизотропия кристаллов..................................................................  24
2.5. Характеристики кристаллических структур.................................. 26
2.6. Полиморфизм (аллотропия).............................................................. 29
2.7. Аморфные структуры......................................................................... 30
2.8. Структура неметаллических твердых т е л ..................................... 31
2.9. Прочность и структура материалов................................................ 33

Глава 3. Дефекты кристаллической решетки............................................ 34
3.1. Реальное строение металлических кристаллов .  ...................... 36
3.2. Точечные дефекты...................................................,.......................... 36
3.3. Линейные дефекты.............................................................................. 37
3.4. Поверхностные, или плоские, дефекты.......................................... 40
3.5. Объемные дефекты.............................................................................. 40
3.6. Влияние облучения 
на свойства металлов.................................. 41

Глава 4. Кристаллизация................................................................................ 42
4.1. Энергетические условия процесса кристаллизации.................... 42
4.2. Механизм процесса кристаллизации.............................................. 45
4.3. Форма кристаллических образований............................................ 48
4.4. Строение слитка..................................................................................  49

4.5. Вторичная кристаллизация.............................................................  51
4.6. Получение монокристаллов.............................................................  53

Глава 5. Строение сплавов.............................................................................  54
5.1. Определение сплава.................................................................. 
54
5.2. Механическая смесь......................................................................... 
55
5.3. Твердые растворы..........................................................................   . 
56
5.4. Химические соединения.................................................................. 
57
5.5. Промежуточные фазы....................................................................... 
58

Глава 6. Диаграммы состояния.................................................................. 
60
6.1. Определение диаграммы состояния...........................................  
60
6.2. Правило ф аз....................................................................................... 
61
6.3. Диаграмма состояния сплавов,
образующих неограниченные твердые растворы ..................... 
63
6.4. Диаграмма состояния сплавов,
образующих механические смеси чистых компонентов 
 
67
6.5. Диаграмма состояния сплавов для случая ограниченной 
растворимости компонентов в твердом состоянии..................  
69
6.6. Диаграмма состояния сплавов
для случая перитектического превращения................................ 
70
6.7. Диаграмма состояния сплавов для случая
образования химического соединения........................................   70
6.8. Диаграмма состояния трехкомпонентного сплава....................  
71
6.9. Зависимость между свойствами сплавов
и их диаграммами состояния 
....................................................  
72

Раздел II. ПЛАСТИЧН О СТЬ И П РО ЧН О С ТЬ МЕТАЛЛОВ

Глава 7. Физические основы пластичности и прочности металлов 
74
7.1. Общая характеристика механических свойств......................... 
74
7.2. Физическая природа деформации металлов.............................  
75
7.3. Пластическая деформация кристаллов....................................... 
78
7.4. Характеристики прочности и пластичности.............................. 
82
7.5. Твердость........................................................................................... 
86

Глава 8. Пластичное и хрупкое состояние металлов 
........................  
88
8.1. Разрушение металлов....................................................................... 
88
8.2. Факторы, влияющие на пластичное и хрупкое состояние . . .  
91
8.3. Усталость металлов......................................................................... 
95
8.4. Изнашивание металлов.................................................................. 
96
8.5. Остаточные напряжения.................................................................. 
99
8.6. Влияние нагрева на структуру и свойства 
холоднодеформированных металлов............................................. 101
8.7. Холодная и горячая деформация.................................................. 106

Раздел III. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СПЛАВОВ

Глава 9. Железоуглеродистые сплавы....................................................... 108
9.1. Введение ...........................................................................................  108
9.2. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом 
...........  108
9.3. Диаграмма состояния «железо—цементит»................................ 112
9.4. Диаграмма состояния «железо—графит»..................................... 116
9.5. Влияние легирующих элементов
на равновесную структуру сталей.................................................  
118

Глава 10. Общие положения термической обработки  
................ 120
10.1. Температура и время..................................................................... 121
10.2. Классификация видов термообработки..................................... 122
10.3. Термообработка и диаграммы состояния 
.............................. 123
10.4. Основные виды термообработки стали..................................... 125

Глава 11. Технология термической обработки сталей 
..................... 128
11.1. Нагрев и охлаждение....................................................................  128
11.2. Отжиг и нормализация..................................................................  129
11.3. Дефекты отжига и нормализации.............................................. 135
11.4. Закалка.............................................................................................  137
11.5. Выбор температуры закалки.................. 
 
138
11.6. Закалочные среды...........................................................................  139
11.7. Закаливаемость и прокаливаемость стали................................ 141
11.8. Внутренние напряжения в закаленной стали.........................  142
11.9. Способы закалки.............................................................................  143
11.10. Дефекты, возникающие при закалке....................................... 145
11.11. Отлуск.............................................................................................  146
11.12. Старение......................................................................................... 148
11.13. Обработка холодом....................................................................... 150
11.14. Термомеханическая обработка (ТМО) стали......................... 152

Глава 12. Химико-термическая обработка стали..................................  155
12.1. Определение химико-термической обработки ....................... 155
12.2. Цементация....................................................................................... 158
12.3. Азотирование.................................................................................. 161
12.4. Нитроцементация (цианирование).............................................. 164
12.5. Борирование .................................................................................. 166
12.6. Диффузионная металлизация (насыщение металлами) 
. . .  166

Раздел IV. СТАЛИ И ЧУГУНЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Глава 13. Конструкционные стали.............................................................. 171
13.1. Общая классификация сталей ..................................................  171
13.2. Влияние углерода и постоянных примесей
на свойства сталей......................................................................... 174

13.3. Маркировка сталей........................................................................... 177
13.4. Конструкционные стали.................................................................. 180
13.5. Углеродистые конструкционные стали......................................  180
13.6. Углеродистые стали для фасонного л и тья...............................  184

Глава 14. Легированные конструкционные стали................................... 
186
14.1. Влияние легирующих элементов
на свойства конструкционных сталей......................................... 186
14.2. Улучшаемые легированные стали...............................................  191
14.3. Высокопрочные легированные стали........................................... 192
14.4. Рессорно-пружинные легированные стали.................................. 195
14.5. Конструкционные (строительные)
низколегированные стали...............................................................  197
14.6. Шарикоподшипниковые стали....................................................  198
14.7. Износостойкие стали......................................................................  199
14.8. Легированные стали для фасонного литья.............................. 200

Глава 15. Инструментальные стали и сплавы..................................... 
 
204
15.1. Углеродистые инструментальные стали.............................. 
 
 
204
15.2. Легированные инструментальные стали . . . .•......................... 206
15.3. Быстрорежущие стали .................................................................... 208
15.4. Твердые сплавы 
............................................................................. 211
15.5. Стали для измерительного инструмента.................................... 213
15.6. Штамповые стали............................................................................. 214

Глава 16. Конструкционные легированные стали и сплавы
с особыми свойствами.................................................................. 220
16.1. Коррозиестойкие стали.................................................................... 220
16.2. Кислотостойкие стали и сплавы .................................................. 225
16.3. Коррозиестойкие чугуны...............................................................  226
16.4. Жаропрочные стали........................................................................  227
16.5. Жаропрочные сплавы на основе никеля
и тугоплавких металлов.................................................................. 230
16.6. Жаростойкие стали........................................................................... 232

Глава 17. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами. . . . 234
17.1. Магнитные стали и сплавы........................................................... 234
17.2. Стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением 
20
17.3. Сплавы с заданным значением коэффициента
теплового расширения.................................................................... 244
17.4. Сплавы с малым температурным коэффициентом
модуля упругости...........................................................................  246
17.5. Сплавы с особыми упругими свойствами................................ 248
17.6. Сплавы с эффектом памяти формы...........................................  250
17.7. Сплавы для криогенной техники................................................ 252

Глава 18. Ч угуны ...........................................................................................  256

18.1. Структура и свойства чугунов ..................................................  256
18.2. Влияние примесей......................................................................... 258
18.3. Серые чугуны..................................................................................  259
18.4. Антифрикционные чугуны...........................................................  263
18.5. Белый и отбеленные чугуны.................. 
 
 
 
264
18.6. Высокопрочные чугуны................................................................ 264
18.7. Ковкие чугуны.................. 
 
 
265
18.8. Легированные чугуны....................................................................  266
18.9. Термообработка чугунов................................................................ 269

Раздел V. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Глава 19. Алюминий и его сплавы.............................................................. 273
19.1. Характеристика алюминия 
....................................................... 273
19.2. Классификация сплавов алюминия....................................• ■ • • 274
19.3. Термообработка алюминиевых сплавов..................................... 276
19.4. Деформируемые алюминиевые сплавы,
упрочняемые термообработкой..................................................... 279
19.5. Деформируемые алюминиевые сплавы,
не упрочняемые термообработкой.............................................. 282
19.6. Литейные алюминиевые сплавы ...............  
 
 
283
19.7. Спеченные алюминиевые сплавы................................................ 286
19.8. Алюминиевые подшипниковые сплавы..................................... 287

Глава 20. Сплавы на основе меди.............................................................. 288

20.1. Свойства меди 
....................................................................  288
20.2. Медные сплавы...............................................................  
 
291
20.3 Латуни................................................................................................ 291
20.4. Бронзы .............................................................................................  295
20.5. Медно-никелевые сплавы ...........................................................  300

Глава 21. Сплавы на основе титана...........................................................  303

21.1. Свойства титана............................. 
 
 
 
303
21.2. Промышленные титановые сплавы...........................................  305
21.3. Термическая обработка титановых сплавов 
............. 
 
309

Глава 22. Сплавы на основе магния......................................................... 310

22.1. Свойства магния.............................................................................  310
22.2. Общая характеристика и классификация
магниевых сплавов ....................................................................... 312
22.3. Промышленные магниевые сплавы...........................................  313

Глава 23. Сплавы на основе никеля, бериллия и свинца..................  319

23.1. Никель и его сплавы.................................................................... 319
23.2. Бериллий и его сплавы ................................................................ 325
23.3. Антифрикционные сплавы на свинцовой основе.................. 330

Раздел VI. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Глава 24. Композиционные материалы................................................ . 334

24.1. Определение композиционных материалов ...........................  334
24.2. Структура и свойства композиционных материалов.............. 335
24.3. Дисперсно-упрочнеиные композиционные материалы 
 
338
24.4. Композиты, армированные волокнами....................................... 340
24.5. Нанокомпозиты................................................................................ 343

Глава 25. Пластические массы 
................................................................ 348
25.1. Назначение, состав и классификация пластмасс..................... 348
25.2. Свойства пластмасс........................................................  
 
 
352
25.3. Классификация пластмасс...........................................................  359
25.4. Пластмассы, применяемые в промышленности ..................... 360

Глава 26. Р ези н ы ........................................................................................... 365
26.1. Основные свойства резины ......................................................... 365
26.2. Приготовление резиновых смесей ...........................................  368

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ

Раздел VII. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Глава 27. Физическая природа и условия кристаллизации................ 372
27.1. Общие сведения.............................................................................  372
27.2. Развитие отечественного литейного производства................ 373
27.3. Физическая природа кристаллизации металлов....................  375
27.4. Литейные свойства......................................................................... 379

Глава 28. Литье в песчаные ф орм ы ......................................................... 385
28.1. Литейная технологическая оснастка 
....................................... 385
28.2. Формовочные смеси....................................................................... 395
28.3. Стержневые см еси......................................................................... 400
28.4. Специальные формовочные смеси.............................................  401

Глава 29. Специальные виды литья 
....................................................... 407
29.1. Литье по выплавляемым моделям.............................................  407
29.2. Литье в оболочковые формы 
.................................................. 412

29.3. Литье в металлические формы (кокили)..................................  414
29.4. Литье под давлением..................................................................... 417
29.5. Центробежное литье....................................................................... 420
29.6. Специальные способы литья....................................................... 422

Раздел VIII. ОБРАБОТКА М ЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Глава 30. Физико-механические основы обработки
металлов давлением..................................................................... 427
30.1. Сущность обработки металлов давлением .............................. 427
30.2. Прокатное производство................................................................ 435
30.3. Волочение ....................................................................................... 440
30.4. Прессование..................................................................................... 442

Глава 31. Получение машиностроительных заготовок.......................  445
31.1. Ковка..................................................................................................  445
31.2. Объемная штамповка..................................................................... 447

Глава 32. Листовая штамповка..................................................................  451
32.1. Листовая штамповка — определение.........................................  451
32.2. Разновидности листовой штамповки.........................................  451

Раздел IX. ОСНОВЫ  СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Глава 33. Общая характеристика сварочного производства.............. 458
33.1. Физические основы получения сварного соединения 
 
459
33.2. Свариваемость..................................................................................  464

Глава 34. Термические виды сварки ....................................................... 465
34.1. Ручная дуговая сварка ................................................................. 465
34.2. Понятие об электрической дуге и ее свойствах ....................  466
34.3. Электроды для ручной сварки.................................................... 471
34.4. Основные виды сварных соединений
и металлургические процессы при сварке .............................. 473
34.5. Оборудование для ручной электродуговой сварки .............. 477
34.6. Автоматическая сварка под флюсом.........................................  481
34.7. Электрошлаковая сварка.............................................................. 486
34.8. Электродуговая сварка в среде защитных газов ..................  487
34.9. Электронно-лучевая сварка......................................................... 491
34.10. Сварка лазерным лучом.............................................................. 494
34.11. Газовая сварка металлов.............................................................. 495
34.12. Специальные термические процессы
в сварочном производстве......................................................... 501