ЧАСТЬ 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева - КАИ»
(КНИТУ-КАИ)
«Московский высший технический университет им. Н.Э.Баумана»
Э.Р. ГАЛИМОВ, Л.В. ТАРАСЕНКО, М.В. УНЧИКОВА,
А.Л. АБДУЛЛИН
Материаловедение
Учебное пособие
Казань 2012
УДК 615.492.03.07
Галимов Э.Р., Тарасенко Л.В., Унчикова М.В., Абдуллин А.Л. Материаловедение для автомобилистов: Учебное пособие. / Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2012, ????с.
Приводятся сведения о строении, составе, структуре, технологических, эксплуатационных и специальных свойствах широкого круга металлических и неметаллических материалов, используемых в автомобилестроении. Рассматриваются способы целенаправленного регулирования структуры и свойств материалов, а также методы переработки (обработки) с учетов их функционального назначения.
Табл.49. Ил.103. Библиогр.???? назв.
Рецензенты:
докт. техн. наук Алибеков С.Я. (Марийский государственный технический университет)
|
|
|
докт. техн. наук Чемборисов Н.А. (Южно-Уральский национальный исследовательский университет)
ISBN © Изд-во КНИТУ-КАИ, 2012
Э.Р.Галимов, Л.В.Тарасенко,
М.В.Унчикова, А.Л.Абдуллин
| ОГЛАВЛЕНИЕ | Стр. |
| ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………… ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. ЧАСТЬ 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МАТЕРИАЛОВ……………………………….. Глава 1. Основные различия в свойствах групп материалов…….… 1.1. Типы химической и физической связи в материалах………………. 1.2. Материалы с различным типом химической связи и их свойства….. 1.2.1. Полимеры (молекулярный и молекулярно-ковалентный типы связи)…………………………………………………………………………….. 1.2.2. Керамика (ковалентный и ионный типы связи)…………………………………………………………………………… 1.2.3. Металлы и сплавы (металлический тип связи)……………………. 1.2.4. Карбиды и интерметаллиды (ковалентно-металлический тип связи)…………………………………………………………………………….. 1.2.5. Композиционные материалы (смешанный тип связи)…………… ЧАСТЬ 2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ………………………. 2.1. Кристаллическое Строение металлов и сплавов…………………….. 2.2. Несовершенства кристаллической структуры (границы зёрен, поверхности, дислокации, вакансии)…………………………………………. 2.3. Основные свойства и характеристики металлов и сплавов………… 2.4. Пластическая деформация……………………………………………. 2.5. Термическая обработка……………………………………………….. 2.6. Термомеханическая обработка……………………………………….. 2.7.Поверхностная обработка сталей и сплавов.………...…….............. 2.8. Обеспечение служебных характеристик и повышение технико-экономической эффективности применения металлических материалов……………………………………………………………………………. 2.8.1. Статическая прочность……………………………………………… 2.8.2. Циклическая прочность……………………………………………... 2.8.3. Контактная выносливость…………………………………………… 2.8.4. Надёжность эксплуатации материала и деталей…………………. 2.8.5. Износостойкость……………………………………………………… 2.8.6. Жаропрочность……………………………………………………..... 2.8.7. Термостойкость………………………………………………………. 2.8.8. Поверхностная стойкость (коррозионная стойкость, жаростойкость)…………………………………………………………………………. Глава 2. Сплавы на основе железа ………………………………….…. 2.1. Машиностроительные конструкционные стали ……………………. 2.1.1. Классификация конструкционных сталей ………………………… 2.1.2. Углеродистые стали……………………..……………………………. 2.1.3. Легированные стали ……..………………………………………….. 2.1.4. Стали для подшипников качения …………………………………. 2.1.5. Стали рессорно-пружинные ………………………………………... 2.2. Стали специального назначения……………………………………… 2.2.1. Коррозионно-стойкие стали…………………………………………. 2.2.2. Жаростойкие стали…………………………………………………… 2.2.3. Жаропрочные стали…………………………………………………. 2.3. Чугуны ………………………………………………………………….. 2.3.1. Серые чугуны…………………………………………………………. 2.3.2. Высокопрочные чугуны……………………………………………… 2.3.3. Чугуны с вермикулярным графитом………………………………. 2.3.4. Ковкие чугуны………………………………………………………… 2.3.5. Специальные чугуны………………………………………………… 2.4. Порошковые конструкционные и легированные стали……………. 2.4.1. Классификация порошковых сталей…………………..…………… 2.4.2. Применение порошковых сталей…………………………………… Глава 3. Цветные металлы и сплавы…………………………………… 3.1. Алюминиевые сплавы………………………………………………….. 3.1.1. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов…………….. 3.1.2. Деформируемые сплавы……………………………………………… 3.1.3. Литейные алюминиевые сплавы……………………………………. 3.2. Медь и медные сплавы ………………………………………………... 3.2.1. Латуни ………………………………………………………………… 3.2.2. Бронзы………………………………………………………………… 3.3. Титановые сплавы……………………………………………………… 3.3.1. Легирующие элементы титановых сплавов…………………………. 3.3.2. Фазовые превращения в титановых сплавах………………………... 3.3.3. Термическая обработка титановых сплавов………………………… 3.3.4. Классификация промышленных титановых сплавов ……………… 3.3.5. Деформируемые сплавы……………………………………………… 3.3.6. Литейные сплавы……………………………………………………... 3.4. Магниевые сплавы………………………………………………….….. 3.5.Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах…………………………………………………. ЧАСТЬ 3. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ……………….….. Глава 1. Общая характеристика………………………………………… 1.1. Классификация, особенности строения и способы получения полимеров…………………………………………………………………………. 1.2. Фазовые состояния и надмолекулярная структура полимеров…...…. 1.3. Физические состояния полимеров…………………………………….. 1.4. Способы управления структурой и свойствами полимерных материалов................................................................................................................ Глава 2. Основные свойства неметаллических материалов………… 2.1. Механические свойства………………………………………………... 2.2. Теплофизические свойства……………………………………………. 2.3. Диэлектрические свойства……………………………………………. Глава 3. Пластические массы…………………………………………… 3.1. Основные виды модифицирующих добавок…………………………. 3.2. Термопластичные полимеры и материалы на их основе……………. 3.3. Термореактивные полимеры и материалы на их основе…………….. 3.4. Термоэластопласты…………………………………………………….. 3.5. Методы получения изделий из пластических масс………………….. 3.5.1. Прессование…………………………………………………………... 3.5.2. Литье под давлением………………………………………………… 3.5.3. Экструзия……………………………………………………………... 3.5.4. Термоформование……………………………………………………. 3.5.5. Механическая обработка пластмасс………………………………… 3.6. Газонаполненные пластики………………………………..................... Глава 4. Волокнистые полимерные композиционные материалы…. 4.1. Стеклопластики………………………………………………………… 4.2. Углепластики……………………………………………………………. 4.3. Органопластики………………………………………………………… 4.4. Базальтопластики………………………………………………………. 4.5. Термопластичные композиционные материалы……………………... 4.6. Методы формования изделий из армированных пластиков………… 4.6.1. Контактное формование и напыление………………………………. 4.6.2. Формование под давлением…………………………………………. 4.6.3. Формование прессованием и пропиткой …………………………... 4.6.4. Формование намоткой……………………………………………….. 4.6.5. Пултрузия…………………………………………………………….. Глава 5. Природные полимеры и их производные……………………. Глава 6. Резиновые материалы.................................................................. 6.1. Классификация каучуков……………………………………………… 6.2. Компоненты резиновых смесей……………………………………….. 6.3. Способы получения резинотехнических изделий…………………… 6.4. Прорезиненные ткани………………………………………………….. 6.5.Применение резинотехнических изделий……………………………... Глава 7. Клеевые материалы…………………………………................. 7.1.Клеи на основе термопластичных полимеров………………………… 7.2. Клеи на основе эластомеров…………………………………………… 7.3. Клеи на основе термореактивных смол………………………………. 7.4. Клеи на основе полиэфиров, полиакрилатов и кремнийорганических смол…………………………………………………………………….. ГЛАВА 8. Герметики……………………………………………………… ГЛАВА 9. Лакокрасочные материалы…………………………………. 9.1……………………………… 9.4. Полимерные порошковые композиции ………………………………. 9.5. Способы нанесения полимерных порошковых покрытий…………… ГЛАВА 10. Обивочные, прокладочные, уплотнительные и электроизоляционные материалы............................................................. ГЛАВА 11. Неорганические материалы 11.1. Технические керамики…………………………………………………………. 11.2. Неорганические стекла……………………………………………….. 11.3. Стеклокристаллические материалы………………………………….. 11.4. Слюда и слюдяные материалы……………………………………….. 11.5. Асбест и материалы на его основе…………………………………… Глава 12. Жидкокристаллические материалы………………………. 12.1. Классификация, структура и свойства жидких кристаллов………... 12.2. Жидкокристаллические композиты………………………………….. Вопросы для самоконтроля………………………………………………. Список литературы………………………………………………………... | 8 9 12 12 12 14 15 16 17 18 19 22 22 38 43 48 58 92 94 110 110 112 114 116 119 124 126 127 133 133 133 137 140 151 154 160 160 165 167 174 179 181 183 184 186 188 188 192 194 194 195 198 205 209 212 214 219 221 223 225 226 226 229 230 233 239 239 239 244 247 252 255 255 259 263 288 290 310 322 326 330 332 339 343 346 350 355 358 361 363 365 365 369 369 371 372 373 377 381 383 383 388 390 395 397 399 400 403 406 408 419 422 422 426 435 438 438 442 449 449 451 453 453 456 459 469 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В учебном пособии обобщен опыт преподавания дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» на кафедре «Материаловедение, сварка и структурообразующие технологии» Казанского национального исследовательского технического университета им А.Н.Туполева - КАИ и кафедре «Материаловедение» Московского высшего технического университета им. Н.Э.Баумана Данная дисциплина является одной из основных дисциплин при подготовке бакалавров технического профиля.
В современной технике, в том числе автомобилестроении, применяется широкий ассортимент различных по назначению функциональных материалов с заданными технологическими, эксплуатационными и специальными свойствами. Необходимый уровень свойств материалов достигается целенаправленным регулированием их строения, состава и структуры различными способами модификации (физической, химической, физико-химической), термической, химико-термической и термомеханической обработкой, пластической деформацией, нанесением покрытий, а также применением новых передовых технологий.
Условия работы, а также возрастающие требования к надежности и долговечности изделий, вызывают необходимость научно обоснованного подхода к рациональному выбору материалов, способов их получения и обработки с учетом требований технологичности применительно к каждому конкретному случаю.
Данное учебное пособие содержит систематизированную информацию о различных группах металлических и неметаллических материалов, применяемых в производстве изделий автомобилестроения. Особенности свойств, получения, обработки и применения материалов для производства заготовок, деталей и изделий рассмотрены с учетом предъявляемых к ним эксплуатационных требований.
ВВЕДЕНИЕ
На современном этапе развития науки и техники дальнейший прогресс неразрывно связан с совершенствованием традиционных и разработкой новых материалов и технологий. Значительный прогресс в материаловедении за последние десятилетия достигнут благодаря углублению и развитию физических представлений о природе материалов, разработке передовых технологий, применению современных высокоточных методов исследований и контроля качества. Развитие фундаментальных и прикладных представлений о новых функциональных материалах и прогрессивных технологиях способствует бурному развитию всех отраслей промышленности, в том числе автомобильной.
В соответствии с государственным образовательным стандартом дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» относится к циклу профессиональной подготовки бакалавров в соответствии с учебными планами направления подготовки: 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» по профилям подготовки: «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автомобильный сервис».
Материалы – это сложные или простые вещества, их смеси, гетерогенные композиции природного или искусственного происхождения, используемые или пригодные к использованию для решения практических задач.
Основными конструкционными материалами в автомобилестроении являются металлические материалы, среди которых доминирующее положение занимают различные виды сталей. В последнее время наблюдается тенденция применения экономнолегированных и микролегированных сталей, что обусловлено не только с экономией дорогостоящих легирующих элементов, но и с развитием исследований по изучению влияния малых добавок на структуру и свойства сталей, а также совершенствованием процессов их выплавки.
Широкое распространение в автомобилестроении получили чугуны, которые занимают лидирующее положение в производстве элементов конструкции двигателей.
Большой интерес для автомобилестроения представляют сплавы на основе цветных металлов: алюминия, титана, меди, цинка, олова и свинца.
За последние десятилетия наблюдается бурное развитие промышленности по производству полимерных материалов, происходит непрерывное обновление номенклатуры и объемов производства полимерных материалов, появление новых технологических способов и технических средств их переработки в изделия, а также интенсивное расширение областей применения продукции на их основе.
Из большого разнообразия полимерных материалов в автомобилестроении наиболее востребованы резиновые материалы, различные группы пластических масс, клеевые, лакокрасочные и многие другие функциональные материалы. Неуклонный рост объемов применения полимерных материалов по сравнению с другими материалами обусловлен их преимуществами: невысокой плотностью, возможностью регулирования свойств различными методами модификации, коррозионной и химической стойкостью, высокими диэлектрическими, тепло - и звукоизоляционными, а также разнообразными декоративными свойствами, повышенной технологичностью, доступностью и дешевизной исходного сырья. Кроме того, некоторые полимеры обладают высокими оптическими и другими специальными свойствами. Во многих случаях использование полимерных материалов является не только экономически предпочтительным, но часто и единственно возможным.
Особую группу полимерных материалов образуют неорганические материалы: керамика, стекла и другие, которые применяются в качестве конструкционных, теплозащитных, оптических, химически стойких и диэлектрических материалов.
Снижение массы автомобиля за счет применения современных материалов, в том числе композиционных, позволяет повысить полезную нагрузку, снизить расход топлива, увеличить ресурс работы изделия.
Условия работы деталей в автомобилестроении отличаются значительным разнообразием. Например, такие детали, как поршни двигателей, карданные валы, клапана двигателей, пружины, подшипники качения и скольжения испытывают в процессе эксплуатации воздействия многочисленных внешних факторов: нагрузка, температура, среда и т.п. Правильный выбор материалов для изготовления конкретных видов изделий в значительной мере определяет технико-экономические показатели их производства, а также надежность, долговечность и эффективность эксплуатации машин и механизмов. Применяемые конструкционные и функциональные материалы во многом обуславливают качество и себестоимость производимой продукции, а также выбор технологического процесса и его эффективность.
ЧАСТЬ 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ
РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МАТЕРИАЛОВ
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!