Завдання матеріалознавства.

Вступ.

Курс матеріалознавства складається із двох частин: 1- «Металеві матеріали», 2- «Неметалічні матеріали». Незважаючи на те, що при виробництві непродовольчих товарів використовуються різні матеріали (шкіра, пластмаси, скло) основними конструкційними матеріалами є метали. Тому значна увага в курсі приділяється вивченню металевих матеріалів - металознавству.

Металознавство - це наука про взаємозв'язок електронної будови, структури металів і сплавів з їх складом та властивостями (фізичними, хімічними й ін.).

Створення основ металознавства по праву належить Д.К. Чернову, що встановив критичні температури часткових перетворень у сталях, і їхній зв'язок з кількістю вуглецю в сталі. Величезний вплив на вивчення металів мало відкриття періодичного закону Д.И. Менделєєва. На початку 20-го століття більшу роль у розвитку металознавства зіграли роботи Н.С. Курнакова, що застосував для дослідження металів метод фізико-хімічного аналізу. Особливо інтенсивно розвивається металознавство останнім часом (десятиліття). Це пояснюється потребою в нових матеріалах для дослідження космосу, розвитку електроніки, атомної енергетики. Для цього знадобилося включення в число промислових матеріалів майже всіх елементів періодичної системи.

Основними напрямками в розвитку теоретичного металознавства найближчим часом є розробка способів виробництва чистих і надчистих металів, властивості яких значно відрізняються від властивостей металів технічної чистоти, з якими переважно працюють учені. Головним завданням металознавства є створення сплавів із заздалегідь розрахованими властивостями, пристосованих до умов роботи, на основі даних квантової фізики твердого тіла. Велика увага приділяється вивченню металів в екстремальних умовах (при дуже низьких і дуже високих температурах і тисках).

Всі метали й сплави прийнято ділити на дві групи: залізо й сплави, на його основі (сталь, чавун) називають чорними металами, а інші метали (Al, Cr, Mn, Co, Ni) - кольоровими.

Найбільше застосування знайшли чорні метали. На основі заліза не менш ніж 90-95% побудовано всіх конструкційних і інструментальних матеріалів. Широке поширення заліза і його сплавів пов'язане зі значним вмістом їх в земній корі, низькою вартістю, високими технологічними й механічними властивостями.

Всі метали й металеві сплави - це тіла кристалічні, атоми розташовані в металах закономірно, навідміну від аморфних тіл, у яких атоми розташовані хаотично. Метали (які одержують звичайним способом) являють собою полікристалічні тіла, що складаються з великого числа дрібних, по-різному орієнтованих по відношенню один до одного, кристалів.

У процесі кристалізації вони набувають неправильної форми й називаються кристалами або зернами. Метали мають характерні властивості: високу температуропровідність й електропровідність (з підвищенням температури електричний опір чистих металів зростає), надпровідність, термоелектронну емісію. Наявність цих властивостей і характеризує металевий стан речовини.

Чисті матеріали мають низьку міцність тому застосовуються порівняно рідко. Найчастіше використаються сплави. Хімічні елементи, що утворюють сплави, називаються компонентами.

Сукупність фаз, що перебувають у стані рівноваги, називають системою. Фазою називають однорідні складові частини системи, які мають такий же агрегатний стан і відділені від складових частин поверхнями розділу. Під структурою розуміють форму, розміри й характер взаємного розташування відповідних фаз у металах і сплавах.

Розрізняють макроструктуру (будову металів і сплавів, видиму неозброєним оком або при невеликому збільшенні у 30-40 разів) і мікроструктуру (будову метала або сплаву, яку можна спостерігати за допомогою мікроскопа).