Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
(образован в 1953 году)
__________________________________________________________
Кафедра «Пищевые машины»
Дистанционное Пищ. маш.6.22.2703-2712.очн.
обучение Пищ. маш.6.22.2703-2712.зчн. плн.
Пищ. маш.6.22.2703-2712.зчн. скр.
Пищ. маш.6.22.2703-2712.вчр.
Пищ. маш.6.22.2703-2712.дст.
О. В. Травин
НОВЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Учебно-практическое пособие для студентов технологических специальностей
2703-2712 всех форм обучения
www.msta.ru
Москва – 2004 г.
УДК 669.22
T 65
Ó В., Новые конструкционные материалы. Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2004
В данном учебно-практическом пособии доктора технических наук, проф. В. в кратком и систематическом виде изложены вопросы, связанные со структурой и свойствами ряда классов новых конструкционных материалов (высокопрочных сталей, аморфных металлических сплавов, сплавов на титановой основе, различных видов пластмасс). Указанная дисциплина является частью курса Материаловедения, поэтому изложение отмеченных выше вопросов базируется на общих представлениях об атомно-кристаллической структуре и понятиях фундаментальных физико-механических свойств конструкционных материалов. Во всех разделах изложение вопросов иллюстрируется примерами использования материалов в пищевой промышленности. После каждой темы даны вопросы и тесты, позволяющие контролировать степень усвоения материала.
Пособие предназначено для студентов технологических специальностей 2703-2712 всех форм обучения
Автор: д. т.н., проф. Травин Олег Владимирович
Рецензенты: Доцент Физического факультета МГУ, кандидат физико-механических наук Н.;
Ведущий научный сотрудник ИМФ ФГУП (ЦНИИЧМ им. И. П. Бардина), к. т.н. М.
Редактор: И.
ISBN
© Московский государственный университет технологий и управления, 2004
109004, Москва, Земляной вал, 73
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………..………….5
Тема 1. Структура и свойства материалов……………………………….…... 5
1.1. Структура материалов…………………………………….…………..….5
1.2. Основные характеристики свойств материалов…………………...……7
Вопросы для самоконтроля по теме……………………………..…………9
Тесты по теме………………………………………………………………...9
Тема 2. Железо и сплавы на его основе……………………………………....10
2.1. Диаграмма состояний системы железо-углерод………………………10
2.2. Превращения, происходящие в аустените
при его нагреве и охлаждении………………………………………….11
2.3. Классификация сплавов системы Fe–C по структуре………………...11
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………………14
Тесты по теме……………………………………………………………....14
Тема 3. Конструкционные стали……………………………………………..15
3.1. Конструкционные углеродистые стали……………………………….15
3.2. Легированные конструкционные стали………………………………16
3.3. Высокопрочные легированные стали…………………………………18
Вопросы для самоконтроля по теме……………………………………...19
Тесты по теме………………………………………………………………20
Тема 4. Коррозионностойкие стали………………………………………….20
Вопросы для самоконтроля по теме……………………………………...25
Тест по теме…………………………………………………………...…...25
Тема 5. Сплавы на основе цветных металлов………………………...…….25
5.1. Алюминий и сплавы на алюминиевой основе……………………….25
5.2. Титан и титановые сплавы…………………………………………….27
5.3. Сплавы на медной основе………………………………………….….29
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………….….31
Тесты по теме……………………………………………………………...31
Тема 6. Новые классы конструкционных
материалов на металлической основе………………………………32
6.1. Аморфные металлические сплавы…………………………………….32
6.2. Композиционные материалы…………………………………………..34
6.3. Конструкционные металлокерамики………………………………….34
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………….…..35
Тесты по теме……………………………………………………………...35
Тема 7. Пластические массы и неметаллические материалы…..………….36
7.1. Пластические массы……………………………………………………36
7.2. Важнейшие пластмассы, используемые
в пищевой промышленности………………………………………….37
7.3. Резины……………………………………………………………….….40
7.4. Стекло…………………………………………………………………...41
Вопросы для самоконтроля по теме……………………………………..43
Тесты по теме……………………………………………………………...43
Тема 8. Экологические требования,
предъявляемые к конструкционным материалам………………...44
8.1. Источники загрязнения пищевых
продуктов металлическими элементами……………………………44
Вопросы для самоконтроля по теме…………………………………….47
Тесты по теме…………………………………………………………….47
Решение тренировочных заданий…………………………………………..48
Перечень лабораторных работ……………………………………………...52
Правильные ответы на тесты по темам…………………………………….52
Тесты по дисциплине………………………………………………………..52
Список рекомендуемой литературы………………………………………..54
Введение
Дисциплина «Новые конструкционные материалы» является частью более широкого курса «Материаловедения».
Материаловедением называют область знаний, в которой излагаются закономерности, связывающие состав и структуру материалов с их свойствами, а также с изменением свойств материалов в условиях эксплуатации. Отличительной характеристикой пособия является то, что в нем отражены особенности использования материалов в различных отраслях пищевой промышленности.
Для понимания связей между структурной и свойствами, прежде всего, необходимо ознакомиться с основными характеристиками структуры и свойств.
Тема 1. Структура и свойства материалов
1.1. Структура материалов
Структурой называют особенности внутреннего строения материалов. По этому признаку все материалы делят на аморфные и кристаллические.
Аморфными называют материалы, в которых расположение образующих их элементарных частиц (атомов или молекул) хаотично, т. е. неупорядоченно. К числу таких материалов относятся пластмассы, стекло, керамики, резины.
Большинство металлических материалов являются кристаллическими, т. е. образующие их атомы упорядоченно расположены в трехмерном пространстве, образуя закономерно чередующиеся ряды, называемые кристаллическими решетками.
Наименьший элементарный объём, с характерным для того или иного материла расположением атомов в пространстве, называется элементарной ячейкой. Все элементарные ячейки описывают набором признаков: 1) симметрией, 2) параметрами или периодами решетки, 3) координационными числами, 4) базисом решетки и 5) коэффициентами компактности.
Периоды кристаллических решеток измеряются в нанометрах (10-9 метра, краткое обозначение нм), либо в ангстремах (10-10 метра, обозначается Å, 1нм= 10 Å).
Если бы атомы располагались только в узлах кристаллических ячеек, то разные вещества различались бы только величинами углов и периодов ячеек. Но в ряде кристаллических ячеек атомы расположены не только в узлах (местах пересечения осей), но также и в других частях объёма ячейки, например, в его центре или в центрах граней. Тогда первый тип решетки называется объемно-центрированной, а второй – гранецентрированной решеткой.
Подавляющее большинство металлов имеет объемно-центрированные решетки, гранецентрированные кубические решетки, либо гексагональные плотноупакованные. Краткие обозначения этих типов решеток ОЦК, ГПУ и ГЦК, соответственно.
Координационным числом (Z) называется число атомов, находящихся на наиболее близких и одинаковых расстояниях от произвольно выбранного любого атома в решетке. Для ОЦК решеток Z = 8, для ГЦК и ГПУ – 12.
Базисом решетки называется количество атомов в одной элементарной ячейке. Для ОЦК решеток базис равен 2, для ГЦК – 4, для ГПУ – 6.
Коэффициентом компактности решетки (ŋ) называется отношение объёма, занимаемого сферическими атомами (Va) ко всему объёму элементарной ячейки V, т. е. ŋ = Va/V. Для ОЦК решёток ŋ равно 0,68, для ГЦК и ГПУ – 0,74.
Массивные объёмы материала могут состоять как из одного кристалла (монокристалла), так и из множества зёрен, образующих поликристаллы. Отдельные зёрна в поликристалле отличаются друг от друга ориентировкой в пространстве.
Свойства кристаллических материалов зависят и от размеров зёрен, и от их ориентировки в образце. Если имеет место беспорядочно реализуемая ориентировка зёрен, то говорят, что материал изотропен. Если же наблюдается преимущественная ориентировка зёрен в каком либо направлении, то такая преимущественная ориентировка называется текстурой, материал называется текстурованным, а свойства являются анизотропными.
Для характеристики ориентации кристаллов применяется специальная система обозначений расположения рёбер и граней в элементарной ячейке, а также других направлений в ней, называемая системой индексов Миллера: плоскости обозначаются индексами в круглых скобках (h, k, ℓ), где h, k и ℓ – числа, связанные с ориентацией плоскостей. Направления в кристаллической решетке обозначаются заглавными буквами в квадратных скобках [H, K, L]. В кубических решетках грани куба обозначаются как (100), (010) и (001), а ребра куба как [100], [010], [001], соответственно осям X, Y, Z.
Большинство свойств металлических материалов зависят от направлений в кристаллических решётках. Такая зависимость называется анизотропией.
В одной и той же подгруппе элементов периодической системы Менделеева металлы часто кристаллизуются с одним и тем же типом кристаллической решётки. Но, имеется ряд металлов, которые меняют тип решётки при переходе от одних внешних условий к другим (давление, температура). К таким металлам относятся железо, титан, цирконий и др.
Указанный переход называется полиморфным превращением.
Большинство конструкционных материалов являются сплавами двух или более химических элементов, называемых компонентами. В сплавах при плавлении образуются однородные области их объёма, называемые фазами. Фазы могут быть следующими: жидкие растворы, твёрдые растворы, химические соединения.
Твёрдые растворы делятся на твёрдые растворы замещения и внедрения.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
Основные порталы (построено редакторами)