Презентация Технологія матеріалів онлайн

Содержание слайда: Технологія матеріалів для курсантів ХДМА з напрямів: 6.070 104 – Морський та річковий транспорт Провідний викладач: кандидат фізико-математичних наук, доцент, відмінник освіти України Моісеєнко Леонтій Леонідович

Содержание слайда: Навчальний план ТМ для спеціальності: Судноводіння Загальна кількість годин – 54 В тому числі: Лекцій – 10 год. Лабораторних робіт – 10 год. Самостійна робота – 34 год. Форма контролю – диференційований залік

Содержание слайда: Технологія матеріалів: Лекція 1 Вступ. Наука про метали, їх кристалічна будова і особливості поведінки при різних умовах експлуатації. Агрегатний стан, плавлення і кристалізація металів. Механічні властивості матеріалів. Мета: Ознайомити курсантів з основними поняттями про метали та їх будову: - матеріалознавство та технологія матеріалів, їх роль у суднобудуванні; - роль вітчизняних та зарубіжних вчених у розвитку матеріалознавства; - будова та загальні властивості металів; - плавлення металів, механізм кристалізації металів Література: [1. с. 66 – 94, 103 – 114; 2. с. 5 – 15, 66 – 80, 82 – 88; 3. с. 3 – 6; 4. с. 5 – 20; 5. с. 11 – 50; 6. с. 5 – 8, 53 – 55; 7. с. 4 – 6; 8. с. 6 – 9]

Содержание слайда: План лекції 1 1.1 Предмет і зміст курсу. 1.2 Знайомство з рекомендованою літературою. 1.3 Роль вітчизняних та зарубіжних вчених у розвитку цієї науки. 1.4 Кристалічна будова металів, будова і властивості реальних кристалів. 1.5 Поняття про агрегатні стани речовин, алотропія. 1.6 Плавлення металів. Механізм кристалізації металів. 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів: фізичні, хімічні, механічні і технологічні. 1.8 Поняття про напруги, що виникають у металах при дії на них навантаження і величин, що їх характеризують. 1.9 Поняття про пружну і пластичну деформацію. 1.10 Визначення межі міцності металів випробуванням на розтяг. 1.11 Особливості різних методів визначення твердості металів. 1.12 Визначення технологічних властивостей металів

Содержание слайда: 1.1 Предмет і зміст курсу Технологія матеріалів – комплексна навчальна дисципліна, яку можна розглядати як органічно поєднані дві частини: 1 Основи матеріалознавства (будова та властивості металів і сплавів, їх виробництво та термічна обробка). 2 Технологія конструкційних матеріалів (обробка матеріалів тиском, технологія зварювання, обробка матеріалів різанням).

Содержание слайда: 1.1 Предмет і зміст курсу Технологія матеріалів – це комплексна навчальна дисципліна про будову, властивості і способи вироб-ництва та обробки конструкційних матеріалів для всіх галузей народного господарства, зокрема, суднобудування і включає в себе поняття металургії і механічної обробки матеріалів

Содержание слайда: 1.1 Поняття про матеріалознавство У матеріалознавстві прийнято поділяти всі метали і сплави умовно на дві групи: Залізо і його сплави, а також кобальт, нікель і марганець (за А. П. Гуляєвим) відносять до чорних металів (іноді включають і хром). Чорні метали складають понад 90 % всього обсягу, що використовуються в народному господарстві; основна частина з них – різні види сталей. Кольорові метали утворюють сплави на основі алюмінію, магнію, міді, титану, цинку, олова, свинцю та ін.

Содержание слайда: 1.1 Поняття про матеріалознавство Вміст металів у земній корі

Содержание слайда: 1.1 Міжпредметні зв’язки курсу Для засвоєння програмного матеріалу досить суттєвим є навчальна підготовка з фізики, хімії, математики та інженерної графіки. Основні положення та закони з розділів теплоти та механіки курсу фізики є вкрай необхідними знаннями в процесі вивчення матеріалознавства та технології матеріалів. Вкрай необхідні знання і з хімії: періодична таблиця елементів Д.І. Мендєлєєва, взаємодія металів з агресивним середовищем, корозія тощо.

Содержание слайда: 1.2 Рекомендована література Основна література: 1 Атаманюк В.В. Технология конструкционных материалов. – К.: Кондор, 2006. – 528 с. 2 Попович В., Попович В. Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство. – Львів: Вид-во “ Світ ”, 2006. – 624 с. 3 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – Машиностроение, 1987. – 364 с. 4 Моісеєнко Л.Л. Матеріалознавство та технологія матеріалів. – Херсон: ХДМА, 2015. – 352 с. Додаткова література: 5 Гарнець В.М. Матеріалознавство: Підручник. – К.: Кондор, 2009. – 348 с. 6 Сологуб М.А. Технологія конструкційних матеріалів. – К.: Вища школа, 2002. – 374 с. 7 Технология конструкционных материалов: Учебник / Г.А. Прейс, Н.А. Сологуб, И.А. Рожнецкий и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – К.: Выща шк., 1991. – 391 с.: ил.

Содержание слайда: 1.3 Вчені - матеріалознавці Аносов Павло Петрович Чернов Дмитро Костянтинович (1799-1851) (1839-1921)

Содержание слайда: 1.3 Вчені - матеріалознавці Бенардос Микола Миколайович Славянов Микола Гаврилович (1842-1905) (1854-1897)

Содержание слайда: 1.4 Кристалічна будова металів Метали – кристалічні тіла. Їх атоми розташовані в геометрично правильному порядку і утворюють кристали. В просторі атоми металів утворюють кристалічну решітку. Кристалічні решітки металів. Більшість металів утворюють одну з найбільш розповсюджених наступних високосиметричних кристалічних решіток із щільною упаковкою атомів (іонів): просту кубічну (1), ГЦК – гранецентровану кубічну (2), ОЦК – кубічну об’ємноцентровану (3), ГПУ – гексагональну щільно-упаковану (4)

Содержание слайда: 1.4 Кристалічна будова металів

Содержание слайда: 1.4 Реальна будова кристалів Реальна структура кристалів відрізняється від ідеальних наявністю в них дефектів: точкових, лінійних та поверхневих

Содержание слайда: 1.5 Поняття про агрегатні стани речовин, алотропія В різних площинах кристалічної решітки атоми розташовані з різною щільністю і отже, певні властивості кристалів в різних напрямках різні, що і обумовлює анізотропію властивостей кристалів. Речовина в залежності від зовнішніх умов – тем-ператури, тиску – може знаходитися в різних агрегатних станах (твердий, рідкий, газоподібний). Здатність металів у твердому стані мати різну кристалічну будову при різних температурах, а отже і різні властивості при цих температурах, називається алотропією або поліморфізмом.

Содержание слайда: 1.5 Алотропні перетворення в металах

Содержание слайда: 1.6 Кристалізація металів Процес переходу із рідкого стану в твердий зветься п е р в и н н о ю к р и с т а л і з а ц і є ю

Содержание слайда: 1.6 Кристалізація металів

Содержание слайда: 1.6 Регулювання процесу кристалізації Величина зерен і їх кількість в кінці кристалізації залежать від швидкості зародження (кількості центрів) і росту кристалів, які в свою чергу, визначають швидкість охолодження металу, що затвердів. З підвищенням швидкості охолодження число зародків зростає у більшій степені, ніж швидкість їх росту, тому розмір зерен в металі зменшується, чим і пояснюється зміна механічних властивостей. Отже, створення необхідних властивостей металу можна здійснювати шляхом регулювання процесу кристалізації, тобто за рахунок зміни швидкості його охолодження.

Содержание слайда: 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів Всі метали можна характеризувати фізичними, хімічними, технологічними та механічними властивостями. До фізичних властивостей відносять колір, густину, температуру плавлення, електро- та теплопровідність, теплоємність, магнітні властивості, розширення та стиснення при нагріванні, охолодженні та фазових перетвореннях. До хімічних – окислюваність, розчинність, корозійну стійкість, жаротривкість. До технологічних – прожарюваність (прогартованість), рідкотекучість, зварюваність, оброблюваність тиском і різанням.

Содержание слайда: 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів Механічні властивості характеризують реакцію металів при зовнішньому впливі на них навантаження, тобто як реагують метали на різні за величиною і характером навантаження, що діють на них. До механічних відносять низку властивостей металів та відповідних їм характеристик, зокрема, наступних.

Содержание слайда: 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів До механічних відносять низку властивостей, зокрема: міцність – здатність матеріалу опиратися руйнуванню та появі залишкової деформації під впливом зовнішніх сил; твердість – здатність матеріалу опиратися впровадженню в нього іншого, більш твердого тіла; пружність – властивість матеріалу відновлювати свою форму після припинення дії зовнішніх сил, що викликали деформацію; пластичність – властивість металів деформуватися під дією зовнішній сил не руйнуючись та зберігати залишкову деформацію; це дає можливість обробляти їх тиском (кувати, прокатувати, волочити).

Содержание слайда: 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів в’язкість – здатність матеріалу поглинати механічну енергію і при цьому проявляти значну пластичну деформацію аж до руйнування. В’язкість є властивістю, зворотною крихкості. зносостійкістю називається здатність металу не зношуватись у процесі переміщення поверхонь деталей, що притискаються одне до одного. витривалістю називається здатність металу не руйнуватись під впливом знакозмінних навантажень.

Содержание слайда: 1.7 Характеристика основних груп властивостей металів Для різних металів існують відповідні характеристики механічних властивостей. Так, міцність характеризується межею міцності, пластичність – відносним видовженням та відносним звуженням, витривалість – кількістю прикладених знакозмінних навантажень, зносостійкість – зміною маси або товщини зразка тощо. За цими характеристиками можна судити про рівень опору матеріалу до різних за величиною і характером навантажень, порівнювати матеріали за їх властивостями.

Содержание слайда: 1.8 Напруги, що виникають в металах при дії на них навантажень Деталі машин працюють під навантаженнями різного виду: постійно діючими в одному напрямку, ударними та змінними за величиною і напрямком. Зовнішнє навантаження, що діє на метал, створює в ньому напругу, яка залежать від величини прикладеної сили Ρ та площі поперечного перерізу F тіла і визначається наступним співвідношенням:

Содержание слайда: 1.9 Поняття про пружну і пластичну деформацію Зміна розмірів і форми тіла внаслідок дії прикладених сил зветься деформацією. Пружною деформацією вважається така, вплив якої на форму, структуру і властивості тіла повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил. Деформація, що забезпечує залишкову зміну форми, розмірів і властивостей тіла, зветься пластичною.

Содержание слайда: 1.10 Визначення міцності металів Міцність характеризується найбільшим навантаженням, що передує руйнуванню зразка, зветься часовим опором розриву (межею міцності) σв: де Pmax - максимальне навантаження на розрив, кГ F0 - площа поперечного перерізу зразка, мм2

Содержание слайда: 1.10 Визначення пластичності металів Пластичність металів, характеризується відносним видовженням δ: де lk – довжина зразка після розриву, м; l0 – початкова довжина зразка, м. Оцінити пластичність металу можна і за відносним звуженням ψ площі поперечного перерізу циліндричного зразка в місці розриву: де F0 – початкова площа поперечного перерізу зразка, м2 ; F1 – площа поперечного перерізу зразка в місці розриву, м2.

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів Твердість є однією з важливих механічних характеристик металів Твердість визначають різними статичними методами, зокрема, методом Бринелля, методом Роквелла, методом Віккерса, а також шляхом визначення мікротвердості, та динамічними методами за допомогою вимірювальних приладів – твердомірів.

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів Схема визначення твердості методом Бринелля

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів За метод Роквелла твердість визначається за переміщенням наконечника індентора. Наконечником індентора служить алмазний конус з кутом при вершині 120º або кулька з карбіду вольфраму (або загартованої сталі) діаметром D = 1,588 мм (1/16 дюйма). Загальне навантаження становить: Р = Р0 + Р1, де попереднє навантаження становить: Р0=10 кГ

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів За методом Віккерса, де в якості індентора використовують алмазну чотиригранну піраміду з кутом при вершині 136º, з навантаженням на неї від 1 до 100 кГ, можна визначати твердість як м’яких, так і дуже твердих металів і сплавів та, зокрема, мікротвердість, тобто твердість в межах одного зерна.

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів Твердомір NOVOTEST T-Д2 з динамічним датчиком. Зазначений універсальний твердомір дає змогу вимірювати твердість металів і сплавів за шкалами твердості Роквелла (HRC), Бринелля (HB) і Віккерса (HV), а також поверхневого шару металу, підданого наплавленню, напиленню, механічній, термічній і іншим видам обробки. Такий контроль твердості недоступний для стаціонарних твердомірів, які під дією навантажень наче «продавлюють» поверхневий шар. Твердомір NOVOTEST T-Д2 з динамічним датчиком дозволяє проводити експрес-аналіз твердості виробів безпосередньо на місці експлуатації або виробництва виробів в цехових, лабораторних і польових умовах, наприклад, в машинобудуванні, енергетиці, суднобудуванні, на різних видах транспорту, при виконанні та оцінці якості ремонтних робіт тощо.

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів

Содержание слайда: 1.11 Визначення твердості металів Принцип роботи твердоміра з динамічним датчиком (NOVOTEST T-Д2): бойок, при натискуванні спускової кнопки за допомогою попередньо зведеної пружини, викидається на поверхню, що вимірюється. При цьому бойок переміщується всередині котушки індуктивності і своїм магнітним полем індукує в ній електрорушійну силу (ЕРС). Сигнал з виходу котушки подається на вхід електронного блока, де перетворюється в значення твердості вибраної шкали і виводиться на дисплей.

Содержание слайда: 1.12 Визначення технологічних властивостей металів Технологічні властивості металів і сплавів характеризують їхню здатність піддаватися різним способам гарячої і холодної обробки: ковкості, литтю, зварюванню, різанню та ін. Ковкість - здатність металів без руйнування піддаватись обробці тиском (кування, штампування, прокатування та ін.). Ливарність - здатність металів забезпечувати рідкотекучість при заповненні форми для виготовлення виробу ливарним способом. Зварюваність - здатність металу давати міцні з'єднання місцевим нагріванням їх до розплавленого стану з наступним охолодженням. Оброблюваність різанням - здатність металів піддаватись обробці різальними інструментами (точіння, фрезерування, свердління та ін.).