СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

КОНСПЕКТ

Лекций по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ И

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

для студентов технических специальностей

СОДЕРЖАНИЕ

1 Строение и свойства металлов и сплавов …………………………….. 7

1.1 Общие сведения о металлах. Металлическое состояние

вещества. Атомно-кристаллическое строение металлов……………... 7

1.2 Строение реальных металлов ……………………………………... 9

1.3 Методы исследования металлов ………………………………….. 9

1.4 Свойства металлов ………………………………………………… 10

1.5 Плавление и кристаллизация металлов………………………….… 12

1.5.1 Энергетические условия процесса кристаллизации …………. 14

1.5.2 Механизмы процесса кристаллизации ………………………… 16

1.6 Форма кристаллов. Строение металлического слитка……..……. 16

1.7 Строение сплавов…………………………………………………... 18

1.8 Диаграммы состояния сплавов……………………………………. 19

1.8.1 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых прак-

тически нерастворимы в твердом состоянии (диаграмма 1^го рода). 20

1.8.2 Диаграмма состояния сплавов с неограниченной раствори-

мостью компонентов в твердом состоянии (диаграмма 2^го рода)… 22

1.8.3 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной раствори-

мостью компонентов в твердом состоянии (диаграмма 3^го рода)… 22

1.8.4 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют

химическое соединение (диаграмма 4^го рода)……………………… 23

1.8.5 Диаграмма состояния сплавов, претерпевающих

превращения в твердом состоянии…………………………………. 24

1.8.6 Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы

состояния……………………………………………………………... 24

1.9 Железоуглеродистые сплавы……………………………………... 24

1.9.1 Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов………… 24

1.9.2 Диаграмма состояния железо – цементит …………………... 25

2 Основы металлургического производства …………………………… . 26

2.1 Сущность металлургического производства ……………………. .. 26

2.1.1 Способы получения металлов из руд …………………………. 27

2.2 Производство чугуна ………………………………………………. 27

2.2.1 Подготовка шихты к плавке ………………………………….. 28

2.2.2 Устройство доменной печи …………………………………... 28

2.2.3 Доменный процесс ……………………………………………. 29

2.2.4 Продукты доменного производства………………………….. 30

2.2.5 Технико-экономические показатели доменного производства 30

2.2.6 Интенсификация доменного производства……………….…. 31

2.3 Металлургия стали ……………………………….……………….. 31

2.3.1 Физико-химические процессы получения стали ………… . 31

2.3.2 Производство стали в кислородных конвертерах………….. 32

2.3.3 Производство стали в мартеновских печах………………… 33

2.3.4 Производство стали в электрических печах………………... 35

2.3.5 Комбинированные способы производства сталей…………. 36

2.3.6 Разливка стали………………………………………………… 37

2.3.7 Кристаллизация стали и строение слитка…………………… 38

2.3.8 Способы улучшения качества стального слитка……………. 39

2.4 Производство цветных металлов………………………………… 40

2.4.1 Металлургия меди…………………………………………….. 40

2.4.2 Производство алюминия……………………………………... 43

2.4.3 Металлургия магния………………………………………….. 45

2.4.4 Производство титана………………………………………….. 47

2.5 Классификация и маркировка металлических конструкционных

материалов………………………………………………………….…… 49

2.5.1 Классификация и маркировка сталей……………………..….. 49

2.5.2 Маркировка чугунов ………………………………………..… 52

2.5.3 Маркировка меди и ее сплавов …………………………….… 52

2.5.4 Маркировка алюминия и его сплавов ……………………….. 53

2.5.5 Маркировка магния и его сплавов …………………………... 53

2.5.6 Маркировка титана и его сплавов …………………………… 54

2.5.7 Маркировка металлокерамических твердых сплавов………. 54

3 Технология литейного производства…………………………………. 54

3.1 Общая характеристика литейного производства ……………….. 54

3.2 Изготовление отливок в песчано-глинистой форме ……………. 55

3.3 Специальные способы получения отливок……………………… 62

3.4 Изготовление отливок из различных сплавов…………………… 64

3.4.1 Теоретические основы производства отливок. Литейные

свойства металлов и сплавов………………………………………… 64

3.4.2 Изготовление отливок из чугуна……………………………… 66

3.4.3 Производство стальных отливок…………………………….. 67

3.4.4 Изготовление отливок из сплавов цветных металлов…….… 68

3.5 Технологичность конструкции литых деталей. Виды

брака. Технический контроль………………………………………… 69

4 Технология обработки металлов давлением…………………………… 72

4.1 Общая характеристика методов обработки металлов давлением 72

4.2 Физические основы обработки давлением……………………….. 72

4.3 Нагрев металлов перед обработкой давлением………………….. 75

4.4 Изготовление машиностроительных профилей …………………. 77

4.4.1 Прокатка металлов …………………………………………….. 77

4.4.2 Волочение…………………………………………………….… 80

4.4.3 Прессование……………………………………………….……. 81

4.5 Изготовление машиностроительных заготовок …………………. 82

4.5.1 Ковка….………………………………………………………… 82

4.5.2 Штамповка……………………………….…………………….. 85

5 Технология сварочного производства………………………………….. 90

5.1 Физическая сущность сварки. Классификация видов сварки …… 90

5.2 Термический класс сварки …………………………………………. 91

5.2.1 Электродуговая сварка ………………………………………… 91

5.2.2 Плазменная сварка …………………………………………….. 101

5.2.3 Электрошлаковая сварка ………………………………………. 101

5.2.4 Газовая сварка и резка металлов ……………………………... 103

5.3 Термомеханический и механический классы сварки …………... 104

5.3.1 Электрическая контактная сварка ……………………………. 104

5.4 Новые способы сварки …………………………………………….. 107

5.5 Технология сварки различных металлов и сплавов ……………… 109

5.5.1 Свариваемость металлов и сплавов …………………….….… 109

5.5.2 Сварка углеродистых и легированных сталей ………………. 111

5.5.3 Сварка высоколегированных сталей ………………………... 111

5.5.4 Сварка чугуна ………………………………………………… 111

5.5.5 Сварка алюминия и его сплавов ………………………….…. 112

5.5.6 Сварка меди и ее сплавов ………………...……………….…. 113

5.5.7 Сварка магниевых сплавов …………………………………... 113

5.5.8 Сварка титановых сплавов …………………………………... 114

5.6 Контроль качества сварных соединений …………………….….. 114

5.7 Технологичность сварных соединений …………………………. 115

6 Технология изготовления деталей из неметаллических

материалов и порошков …………………………………………………. 116

6.1 Производство изделий из пластмасс ……………………………. 116

6.1.1 Классификация и состав пластмасс ………………………….. 116

6.1.2. Способы переработки пластмасс в вязкотекучем состоянии 118

6.1.3 Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии …… 118

6.1.4 Производство деталей из жидких полимеров

(композиционных пластиков) …………………………………… 119

6.1.5 Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии

(листов, труб, плит, прутков, профилей различного сечения) … 119

6.2 Изготовление резиновых технологических изделий ………………. 119

6.2.1 Способы формирования резиновых деталей …………………. 120

6.3 Производство деталей из металлических порошков …………… 120

6.3.1 Общие сведения о порошковой металлургии ……………….. 120

6.3.2 Получение порошков ………………………………………….. 121

6.3.3 Приготовление смеси и формообразование заготовок ……… 122

6.3.4 Спекание и окончательная обработка заготовок ……………. 123

6.3.5 Технологические основы конструирования спеченных

деталей ………………………………………………………….. 123

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ