Основы материаловедения

ЛЕКЦИЯ № 1

Тема: Введение

Рассматриваемые вопросы:

1. 
   Цели, задачи, сущность, структура дисциплины.
   
2. 
   Основные по­нятия и термины; ознакомление с разделами программы.
   
3. 
   Крат­кие исторические сведения о развитии материаловедения; его роль и значение в техническом прогрессе, при изучении других учебных дисциплин и профессиональных модулей.
   

Оценить роль металлов в нашей жизни довольно просто – достаточно оглянуться и посмотреть вокруг себя. Металл повсюду. Кухонная утварь – ложки, вилки, ножи, кастрюли, сковородки – практически все из металла. Бытовая техника – стиральные машины, пылесосы, телевизоры, компьютеры – невозможна без металлов. Дома и улицы городов освещаются электричеством, которое подводится по металлическим проводам. Современные сооружения держатся за счет железобетонных конструкций. Между городами по стальным рельсам мчатся поезда, при создании которых использованы самые разные металлы, а по дорогам колесят машины, которые также во многом состоят из металлов. Корабли в море, самолеты в небе, ракеты и космические аппараты – все это просто невозможно без металлов и их сплавов. Да и странно было бы, если бы мы в нашей жизни обходились без того, что занимает весомую долю химической таблицы Менделеева.

Разнообразные свойства металлов – их ковкость, прочность и пластичность – давно сделали жизнь людей намного комфортней, ведь металлы используются уже на протяжении многих тысячелетий в самых разных сферах человеческой деятельности, из которых, пожалуй, наиболее значимой является создание орудий труда. Орудий, с помощью которых человек активно преобразует окружающий мир, приспосабливая его под свои нужды. Недаром с древнейших времен высоко ценились те, кто умел обращаться с металлом и изготавливать из него эти самые орудия труда.

Например, одна известная притча, созданная как минимум три тысячи лет назад, гласит следующее.

Царь Соломон по окончании строительства Иерусалимского храма решил прославить лучших строителей и пригласил их во дворец. Даже свой царский трон уступил он на время пира лучшему из лучших – тому, кто особенно много сделал для сооружения храма.

Когда приглашенные явились во дворец, один из них быстро взошел по ступеням золотого трона и сел на него. Его поступок вызвал изумление присутствующих.

---

– Кто ты и по какому праву занял это место? – грозно спросил разгневанный царь.

Незнакомец обернулся к каменщику и спросил его:

– Кто сделал твои инструменты?

– Кузнец, – ответил тот.

Сидевший обратился к плотнику, столяру:

– Кто тебе сделал инструменты?

– Кузнец, – отвечали те.

И все, к кому обращался незнакомец, отвечали:

– Да, кузнец выковал наши инструменты, которыми был построен храм.

Тогда незнакомец сказал царю:

– Я кузнец. Царь, видишь, никто из них не мог бы выполнить свою работу без сделанных мною железных инструментов. Мне по праву принадлежит это место.

Убежденный доводами кузнеца, царь сказал присутствующим:

– Да, кузнец прав. Он заслуживает наибольшего почета среди строителей храма.

Кузнец в древние времена был не просто человеком, обрабатывающим металл. Его сфера деятельности охватывала практически всю технологическую цепочку от поиска и добычи руды до создания готовых изделий из металла, который выплавлялся из этой руды. И тех, кто видел его за работой, конечно же, поражало то, что кузнец (он же металлург по сути) получал ценные вещи практически «из ничего» – из куска какого-то камня. Поэтому у многих народов кузнец-металлург считался чуть ли не чародеем, а сама профессия была очень почетной.

С кузнецом не положено говорить на «ты», – уважительно отмечает финская поговорка.

По свидетельству английского ученого и публициста Бэзила Дэвидсона, оседлые земледельческие племена Африки почти повсюду считали кузнецов почетной кастой, а часто даже привилегированным сословием. Дэвидсон приводит также слова одного из исследователей о том, что в некоторых районах Зулуленда (бывшего государства зулусов на юге Африки) профессия кузнеца не только считается одной из самых почетных, но и окружена почти мистической таинственностью.

Немецкий этнограф Юлиус Липе сообщает, что в некоторых африканских государствах, расположенных южнее Сахары, царям часто было совершенно необходимо знать кузнечное дело. Так в одном из больших государств на территории Конго в средние века царя избирал совет вельмож. Избирали, конечно, не из простых людей. Но любой кандидат, который хотел стать царем, должен был доказать, что он является хорошим кузнецом.

Ясно, что для столь многогранной деятельности, какую нужно было совершить на пути от руды до готового металлического изделия

---

, кузнец-металлург должен был обладать колоссальным знанием, которое чаще всего передавалось из поколения в поколение. Поэтому у многих древних народов кузнецом мог стать только тот, среди предков которого уже были кузнецы. Обыкновенный человек не мог взяться за это священное ремесло.

Конечно, самые древние инструменты из металла еще не обладали теми характеристиками по твердости и прочности, какими обладают современные изделия. Но и они, как выясняется, весьма успешно могли конкурировать с каменными орудиями труда.

1. 
   Цели, задачи, сущность, структура дисциплины.
   

Материаловедение – наука, изучающая металлические и неметаллические материалы, применяемые в технике, объективные закономерности зависимости их свойств от химического состава, структуры, способов обработки и условий эксплуатации и разрабатывающая пути управления свойствами (рис. 1).

Цель – познание свойств материалов в зависимости от состава и обработки, методов их упрочнения для наиболее эффективного использования в технике, а также создание материалов с заранее заданными свойствами: высокая прочность и пластичность, высокая электропроводность или высокое сопротивление, специальные магнитные свойства, сочетание различных свойств в одном материале (композиционные материалы).



Рис. 1 - Положение металловедения в общей структуре наук

Основные задачи материаловедения:

• 
  раскрыть физическую сущность явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации;
  
• 
  установить зависимость между составом, строением и свойствами материалов;
  
• 
  изучить теорию и практику различных способов упрочнения материалов для повышения высокой надёжности и долговечности деталей, инструмента и изделий;
  
• 
  изучить основные группы современных материалов, их свойства и области применения;
  
• 
  дать понятия о современных методах исследования структуры и прогнозирования эксплуатационных свойств материалов и изделий.
  

Знакомство с основами материаловедения необходимо не только инженерам и научным работникам, но и любому современному человеку.

---

Как показывает практика и обширные научные исследования в области физики твердого тела (ФТТ) и материаловедения, наличие тех или иных свойств определяется внутренним строением сплавов. В свою очередь, строение сплава зависит от состава и характера предварительной обработки. Таким образом, можно установить следующие связи между характеристиками материала (рис. 2):



Рис. 2 - Схема связей между характеристиками материала

Изучение представленных связей составляет предмет материаловедения. В результате изучения предмета студент должен уметь:

• 
  правильно выбрать материал для изделия;
  
• 
  назначать его обработку с целью получения заданной структуры и свойств;
  
• 
  оценивать поведение материала при воздействии на него различных эксплуатационных факторов;
  
• 
  определять опытным путем основные характеристики материалов.
  

Задачей прикладного материаловедения является изыскание оптимальной структуры и технологии переработки материалов при изготовлении различных конструкций, отдельных деталей машин и других технических изделий.

Большое значение имеет совершенствование металлообрабатывающей технологии, достигаемое за счет применения новых более эффективных инструментальных материалов, расширения использования новых методов объемного деформирования металлов, новых методов сварки, поверхностного упрочнения, порошковой металлургии, лазерной и других прогрессивных технологий.

Достижения материаловедения, применяемые новые конструкционные материалы во многом определяют работоспособность машин, их надежность и долговечность.

Рациональный выбор материалов и технологии их переработки в изделия в значительной мере предопределяет возможность эксплуатации машин и механизмов в течение заданного периода времени. Материаловедение позволяет составлять научно-обоснованный прогноз изменения свойств материалов при различных условиях эксплуатации.

Актуальной проблемой является защита материалов от химического взаимодействия с окружающей средой, агрессивность которой существенно возросла вследствие усиления производственно-хозяйственной деятельности человека. Значительных размеров достигают затраты на ликвидацию последствий изнашивания материалов в машинах. Поэтому знание закономерностей изменения свойств материалов во времени в условиях эксплуатации имеет большое техническое и экономическое значение, так как позволяет прогнозировать работоспособность различных объектов техники.

---

Активное вмешательство человека в природные процессы обуславливает внимание науки к защите окружающей среды, выявлению и использованию вторичных энергетических, материальных и сырьевых ресурсов. Эта проблема в значительной степени может быть решена также средствами материаловедения.

Многие современные достижения в области материаловедения и технологии производства материалов позволяют решать одну из важнейших проблем машиностроения – уменьшения эффективной массы, т.е. массы, приходящейся на единицу мощности или производительности машины. Это обусловливает разработку и использование материалов, в которых высокая прочность сочетается с малой плотностью. Такие материалы особенно необходимы в транспортном машиностроении и в космической технике. Именно достижения материаловедения в значительной степени способствовали освоению космоса.

Таким образом, роль материалов в деятельности человека и современные достижения материаловедения и технологии производства материалов позволяют считать эти дисциплины одними из главнейших, обусловливающих успешное развитие науки, техники и экономики.

2. 
   Основные по­нятия и термины; ознакомление с разделами программы.
   

Основные разделы материаловедения:

1. 
   Строение и свойства материалов
   
2. 
   Сплавы железа с углеродом
   
3. 
   Конструкционные и инструментальные материалы
   
4. 
   Неметаллические материалы
   
5. 
   Основные способы получения и обработки конструкционных материалов
   

Основные понятия материаловедения.

Материаловедение изучает состав, структуру, свойства и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Любой компонент конструкций или сооружений подвергается нагрузкам как со стороны других компонентов, так и со стороны внешней среды.

Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы:резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы.

---

Смотрите также файлы

• I. Реферативная часть. Древняя Индия общественный и государственный строй.docx

• дістемелік бірлестік туралыереж е і. Жалпы ережелер.doc

• Труд в системе экономических ресурсов Сущность труда.docx

• 1 Какие реле используются для размножения контактов основного реле.docx

• Тема Система показателей социальнодемографической статистики Задание.docx