Классификация материалов ИТАСУ Лекция 2 Классификация материалов

Классификация материалов ИТАСУ Лекция 2

Классификация материалов Материалы Функциональные Конструкционные Металлические • черные (железо и его сплавы) • цветные Композиционные Неметаллические пластики, термопластичные полимерные материалы, керамика, огнеупоры, стекла, резины, древесина 3

Классификация материалов Функциональными называют материалы, характеризующиеся ярко выраженным свойством и предназначенные для создания специализированных изделий и устройств.

Классификация материалов Конструкционными называют материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. прочность, вязкость, надежность, ресурс и др.

Классификация материалов Металлические материалы по химическому составу часто называют просто металлами, которые подразделяют на цветные и черные. Неметаллические конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимерные материалы, керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину. Композиционные материалы, представляют собой металлические и неметаллические матрицы с заданным распределением в них упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др. ); при этом эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиции.

Сплавы Сплавом называется однородная система, получаемая сплавлением двух или более металлов, либо металла и неметалла. Цель сплавления состоит в обеспечении новых физических свойств материалы, таких как коррозионная стойкость, огнеупорность и т. д. 7

Железоуглеродистые сплавы делятся на две большие группы в зависимости от содержания углерода. 8

Диаграмма фазового равновесия Fe-C Сплавы, содержащие менее 2, 03 % С, входе затвердевания которых нет эвтектического превращения, называются сталями. Сплавы, содержащие более 2, 03 % C, называются чугунами. При затвердевании в них идет эвтектическое превращение. 9

Чугун В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2, 03 -4, 3 % С), эвтектическим (4, 3 %) или заэвтектическим (4, 3 -6, 67 %). В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Сталеплавильное производство — это получение стали из сырья, чугуна или стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. 10

Сталь — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом и другими элементами. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами. 11

Примеси Примесь — химический элемент, перешедший в состав сплава в процессе его производства как технологическая добавка или как составляющее шихтовых материалов. Фосфор P— придаёт стали хладноломкость (хрупкость). Сера S— самая вредная примесь — придаёт стали красноломкость. Марганец Mn увеличивает твердость и устойчивость стали к износу. Однако его содержание в больших количествах повышает хрупкость. Кремний Si при повышении содержания Si, повышаются упругость и коррозионная стойкость.

Легированные стали Легирование — добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и химических свойств основного материала. Низколегированные стали: 1 элемент ≤ 2%; более 1 элемента ≤ 3, 5% Среднелегированные стали: 1 элемент ≤ 8%; более 1 элемента ≤ 12% Высоколегированные стали: 1 элемент ≥ 8%; более 1 элемента ≥ 12% 13

Маркировка легированных конструкционных сталей: 14 ХН 4 А, 38 Х 2 Н 5 М, 20 ХН 3 А ü ü Две цифры вначале маркировки это содержание в стали углерода в сотых долях процента. Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1 %. А-азот, Р-бор, Ф-ванадий, Г-марганец, Д-медь, К-кобальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Х-хром, П-фосфор, Ч-редкоземельные металлы, В-вольфрам, Т-титан, Ю-алюминий, Б-ниобий ü ü Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра). Буква А в конце маркировки — указывает на высококачественную сталь.

Пример расшифровки марки стали 38 Х 2 Н 5 МА среднелегированная высококачественная хромоникелевая конструкционная сталь Химический состав: углерод — около 0. 38 %; хром — около 2 %; никель — около 5 %; молибден — около 1 %. 15

По областям применения стали делятся: 16 Конструкционная сталь до 0, 8 % C Инструментальная сталь до ~2 % C Нержавеющая сталь легированная хромом Жаростойкая сталь Жаропрочная сталь Высокопрочная сталь

Наноматериалы Под нанокристаллическими (наноструктурными, нанофазными, нанокомпозитными) материалами принято понимать такие материалы, у которых размер отдельных кристаллитов или фаз, составляющих их структурную основу, не превышает 100 нм хотя бы в одном измерении. а – трехмерные ; б – двумерные; в – одномерные дисперсные фазы. 17