Конструкционные материалы в машиностроении. Производство чугуна, стали и цветных металлов. Холодная штамповка. Методы производства машиностроительных профилей

В.В. Куриный

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕПРОЦЕССЫМАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХПРОИЗВОДСТВ

Комсомольск-на-Амуре 2004

Глава 1 КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

1.1. Общие сведения и классификация конструкционных материалов

Конструкционные материалы служат для изготовления деталей, удовлетворяющих эксплуатационным, технологическим и экономическим требованиям, обусловленным служебным назначением машины. Правильно выбранный конструкционный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом/1,2,3/.

Металлы - химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Из 110 известных химических элементов 88 — металлы, и только 22 — неметаллы. В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка из положительных ионов, погруженных в плотный газ из подвижных электронов. Металлы активно образуют химические соединения с неметаллами (оксиды, сульфиды, бориды, нитриды и т.д.), а также с другими металлами (интерметаллы). Современная металлургия получает свыше 60 металлов и на их основе более 5 000 сплавов.

Сплавы - твердые вещества, образованные сплавлением двух или более компонентов. Сплав образуется в результате как чисто физических процессов (растворение, перемешивание), так и в результате химического взаимодействия между элементами. При этом возникает множество переходных, промежуточных состояний, в которых, наряду с растворами, образуются обособленные кристаллы отдельных элементов и их соединений. Разнообразие состава типов межатомной связи и кристаллических структур сплавов обусловливает значительное различие их физико-химических, электрических, магнитных, механических, оптических и других свойств. Сплавы на основе железа и углерода называются черными, на основе алюминия, магния, меди - цветными. В особые группы выделяются титановые и никелевые сплавы, сплавы на основе тугоплавких металлов (Mo, W, Та, Nb, Zr), а также сплавы благородных металлов (Ag, Au, Pt).

Неметаллические материалы - неорганические и органические полимерные материалы, композиционные материалы на неметаллической основе, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, графит, стекло, керамика и т.п. Полимеры - вещества, макромолекулы которых состоят из много-числешгых элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.

Композиционные материалы - гстерофазныс (состоящие из различных по физическим и химическим свойствам фаз) системы, полученные из двух или более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента. При этом: состав и форма компонентов материала определены заранее;

компоненты присутствуют в количествах, обеспечивающих заданные свойства материала;

материал является однородным в макромасштабе и неоднородном в микромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела);