Ю.С. Ткаченко В.И. Корнеев

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

Воронеж 2009

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Ю.С. Ткаченко В.И. Корнеев

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2009

УДК 620.22

Ткаченко Ю.С. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Ю. С. Ткаченко, В.И. Корнеев. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009. 128 с.

В пособии рассмотрены основы металловедения, сведения о строении и свойствах вещества в твердом состоянии, основы теории сплавов, материалы с особыми электрическими свойствами и свойствами теплового расширения, магнитные материалы, полупроводниковые материалы, электротехнические и конструкционные материалы, неметаллические материалы.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 220400 «Мехатроника и робототехника», специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы", дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов». Предназначено для студентов 2 курса очной формы обучения и 3 курса вечерней формы обучения

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле

Пособие МТКМ_09.doc.

Табл. 1. Ил. 16. Библиогр.: 5 назв.

Научный редактор профессор В.М. Пачевский

Рецензенты: кафедра "Управление качеством и машиностроительные технологии" Воронежской государственной технологической академии (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Г.В. Попов);

канд. техн. наук, доц. С.С. Ревнев

© Ткаченко Ю.С., Корнеев В.И., 2009

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009

Введение

Получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного произ­водства и во многом определяют уровнем своего развития научно-техни­ческий и экономический потенциал страны. Проектирование рацио­нальных, конкурентоспособных изделий, организация их производства не­возможны без должного технологического обеспечения и достаточного уровня знаний в области материаловедения и технологии. Последние явля­ются важнейшим показателем образованности инженера в области техники.

Изучение технологических процессов невозможно без наличия определенной суммы знаний о строении и свойствах конструкционных материалов. Комплекс этих знаний обеспечивает уни­версальный подход к изучению технологии.

В данном пособии рассмотрены темы, относящиеся к разделу "Материаловедение" курса «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и соответствующие требованиям ГОСа по специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы".

Содержание учебного пособия отвечает задачам изучения дисциплины:

- ознакомление с научными сведениями, необходимыми для общетехнической подготовки студентов;

- изучение основ материаловедения, с рассмотрением сведений о строении и свойствах вещества в твердом состоянии; теория сплавов; материалы с особыми электрическими свойствами и свойствами теплового расширения; магнитные материалы; полупроводниковые материалы; электротехнические и конструкционные материалы; неметаллические материалы.

При подготовке пособия были использованы материалы литературных источников, указанных в библиографическом списке и других.

1. Основы металловедения

Первое определение металлов дал М. В. Ломоносов: «Металлы суть светлые тела, которые ковать можно». Кроме металлического блеска и пластичности, металлы обладают также высокой электропроводностью и теплопроводностью.

Зная строение и свойства металлов, можно на строго научной основе выбрать металлы и их сплавы для изготовления различных деталей и конструкций, установить наиболее правильные режимы различных технологических процессов термической обработки, ковки, штамповки, литья, сварки и т. д.

1.1. Кристаллические решетки металлов

Металлы — тела кристаллические, атомы которых располагаются в геометрически правильном порядке, образуя кристаллы, в отличие от аморфных тел (например, стекло, смола), атомы которых распола­гаются беспорядочно.

Располагаясь в металлах в строгом порядке, атомы в плоскости образуют атомную сетку, а в пространстве — атомно-кристаллическую решетку (рис. 1).

а	б	в
Рис. 1. Элементарные кристаллические ячейки: а — кубическая объемноцентрированная; б — кубическая гранецентрированная; в — гексагональная плотноупакованная

Типы кристаллических решеток у различных металлов различные. Наиболее часто встречаются решетки: кубическая объемноцентрированная, кубическая гранецентрированная и гексагональная.

Элементарные ячейки таких кристаллических решеток показаны на рис. 1. Размеры кристаллической решетки характеризуются ее парамет­рами, измеряемыми в ангстремах Å

(lÅ = 10 ^-8 см или 1Å = 0,1 нм). Параметр кубической решетки характеризуется длиной ребра куба, обозначается буквой а и лежит в пределах 2,8...6 Å (0,28...0,6 нм). Для характеристики гексагональной решетки принимают два пара­метра — сторону шестигранника а и высоту призмы с.