Металловедение

Рассмотрены особенности технологии сварки и наплавки сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов, основные технологические приемы при выполнении соединений в различных пространственных положениях шва. Представлены технологии электрической и газокислородной резки металлов. Приведено описание современных сварочных материалов и инструмента для сварки (наплавки). Для учащихся средних профессиональных учебных заведений. Может быть полезно специалистам в области сварочного производства.

Представлены сведения по теоретическим основам сварки металлов и их сплавов, сварочным источникам тепла, тепловым и металлургическим процессам основных видов сварки, газотермического нанесения покрытий, сварке углеродистых низко- и высоколегированных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов, использованию аддитивных технологий в сварочном производстве. Даны рекомендации по технике и расчету режимов различных способов сварки, рассмотрены причины возникновения и меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями. Представлены принципы проектирования сварочного оборудования, основы методов контроля качества сварных соединений и порядок проведения контрольных операций. Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства»), «Металлургия» (профиль «Металлургия сварочного производства» и «Теоретические основы процессов сварки»). Может быть полезно аспирантам и инженерно-техническим работникам, занятым в области сварочного производства.

Кратко рассмотрены технология получения металлоизделий, типы дефектов, возникающих при изготовлении и эксплуатации деталей и узлов горных машин Применительно к дефектоскопии деталей горных машин и оборудования дана классификация методов неразрушающего контроля, приведена оценка их применимости. Уделено внимание ультразвуковым методам и, в частности, эхо-импульсному, как наиболее распространенному и быстро развивающемуся методу неразрушающего контроля. Подробно рассмотрены аппаратура и конструкции ультразвуковых преобразователей, изложены теоретические аспекты эхо-импульсного метода. Технологии и методологии ультразвуковой дефектоскопии посвящены последние главы пособия, которые являются наиболее важными с точки зрения практического применения ультразвуковых методов. Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по специальностям «Физические процессы горного производства», «Технология машиностроения и ремонта горных машин».

Приведены результаты исследований процесса двухдуговой двухсторонней аргонодуговой сварки. Предложена математическая модель формирования швов стыковых соединений без разделки сварочных кромок и подачи присадочной проволоки. Изложена методика расчета оптимальных параметров процесса. Приведено сравнение производительности и энергетической эффективности различных способов сварки без разделки кромок. Показано повышение производительности соединения в исследуемом способе сварки по сравнению с традиционным способом АРДС в несколько раз. Для научных работников и инженеров производства, а также преподавателей и студентов высших технических учебных заведений.

Рассмотрены машиностроительные материалы и их свойства, технологические методы получения заготовок литьем, обработкой давлением, сваркой и методами порошковой металлургии. Приведены методы обработки заготовок резанием, электрохимическими и электрофизическими способами; оборудование и другая технологическая оснастка, используемая для реализации технологических методов получения и обработки заготовок. Для студентов машиностроительных и металлургических направлений подготовки.

Представлены лабораторные работы, в которых даны устройство и кинематические схемы токарно-винторезного и некоторых других видов металлорежущих станков. Рассматриваются типы резцов, свёрл и фрез, а также измерение их геометрических параметров. Приводится методика планирования эксперимента на примере исследования процесса пластической деформации металлов. Освещены вопросы производства различных видов заготовок. Для студентов механических специальностей вузов.

Рассмотрены вопросы, связанные с использованием электрохимических и физико-химических подходов к описанию механизма коррозионных процессов, которые реализуются на металлах и сплавах в местах их контакта с жидкими ион-проводящими средами. Изложены основы линейной и циклической вольтамперометрии и принципы конструирования и работы приборов для коррозионно-электрохимических исследований. Содержит теоретические материалы, примеры и задачи для самостоятельной работы студентов. Для аудиторной и внеаудиторной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки 04.00.00 «Химия».

Даны как фундаментальные положения о зависимости напряжения течения металла от температуры, степени и скорости деформации, так и современные представления, в соответствии с которыми эта зависимость является неоднозначной и определяется с учетом истории процесса нагружения, а также методы моделирования процесса динамического преобразования структуры при горячей деформации углеродистых сталей. Рассмотрены методы автоматизированного определения напряжения течения металла на основе экспериментальных кривых деформационного упрочнения. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 22.04.02 «Металлургия», магистерская программа «Обработка металлов давлением». Может быть полезно аспирантам по направлению подготовки 22.06.01 «Технологии материалов», специальность 05.16.05 «Обработка металлов давлением».

Систематизированы и проанализированы данные по традиционным и перспективным методам упрочняющей обработки широко используемых твердых сплавов вольфрамокобальтовой группы. Изложены физические основы структурообразования в сплавах после термо-, вибро- и дробеструйной обработки, алмазного шлифования, лазерного и ультразвукового воздействия, электроэрозионного упрочнения легированием, электровзрывного легирования, радиационного облучения и других способов поверхностного и объемного воздействия на их структуру и фазовый состав. Проанализирована природа упрочнения спеченных твердых сплавов и аспекты повышения эксплуатационных характеристик изготовленного на их основе металлообрабатывающего инструмента. Обоснованы режимы его упрочнения и эксплуатации. Представлены методы моделирования структуры и свойств твердых сплавов различной степени сложности, применяемые для решения различного круга задач. Приведены результаты практического использования анализируемых способов упрочнения. Для инженерных и научных работников, занимающихся исследованием и применением высокотехнологичных методов упрочняющей обработки.

Представлено обобщение знаний о коррозионном учении в целом, об особенностях и закономерностях протекания химической и электрохимической коррозии, важнейших видах коррозии и способах защиты материалов и конструкций от коррозии. Рассматривается понятие коррозии, виды коррозии и типы разрушения, особенности протекания химической и электрохимической коррозии, критерии оценки скорости коррозионного процесса. Показаны особенности протекания анодных и катодных процессов, способы защиты от коррозии. Для инженеров-материаловедов. Может быть полезно студентам при изучении дисциплины «Коррозия и защита материалов».

В учебном пособии представлены основные виды коррозии материалов и причины коррозионных повреждений изделий и конструкций. Изложены методы защиты материалов от коррозии с учетом вида коррозии материалов и конструктивных особенностей изделий. Приведены современные методы и средства коррозионных испытаний материалов и коррозионного мониторинга. Пособие предназначено для обучающихся по образовательным программам высшего образования – программе подготовки научно-педагогических кадров высшей квалификации по направлению 18.06.01 Химическая технология (профиля − Технология электрохимических процессов и защита от коррозии) и научной специальности 2.6.9 Технология электрохимических процессов и защита от коррозии, а также для научных работников и специалистов, занимающихся проектированием и эксплуатацией оборудования, трубопроводов и конструкций, контактирующих с коррозионными средами.

Вопросы защиты металлов от коррозии рассмотрены в оригинальных текстах зарубежных авторов, предназначенных для занятий по курсам «Специализированный профессионально-ориентированный перевод (английский язык)» и «Английский язык (технический перевод)». Представлены практические задания как для аудиторной, так и для самостоятельной работы.

Изложены закономерности формирования структуры поверхностного слоя при азотировании сталей и сплавов перлитного, мартенситного и аустенитного классов в зависимости от их химического состава, плотности дефектов строения матрицы и температурно-временных параметров технологического процесса. Описаны механизмы влияния строения азотированного слоя на твердость сталей и их износостойкость. Установлены основные структурные факторы, влияющие на износостойкость сталей и контактную долговечность изделий из них. Рассмотрены принципы управления структурными факторами для достижения оптимальных значений износостойкости и контактной долговечности. Представлены результаты экспериментальных исследований износостойкости конструкционных материалов при трении в разных условиях. С позиций эксплуатационных требований изложена проблема выбора конструкционных материалов для узлов трения технологического оборудования. В приложении представлен обширный справочный материал по триботехническим характеристикам конструкционных материалов. Для научных и инженерно-технических работников, конструкторов, технологов, занимающихся вопросами химико-термической обработки, трения и износа изделий машиностроения, может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам вузов.

Рассмотрены методы обработки материалов, включая поверхностно-пластическое деформирование, электроэрозионную, электромагнитную и магнитно-абразивную обработку. Приведены технологические схемы для реализации того или иного метода обработки, указываются его технологические показатели и возможности. Для студентов, аспирантов, инженеров и преподавателей общетехнических специальностей вузов.

Содержит описание математических моделей питтинговой коррозии металлов и сплавов. Рассмотрены детерминированные, вероятностные и смешанные модели, описывающие различные аспекты питтинговой коррозии. Основной акцент сделан на анализе функциональных зависимостей параметров математических моделей с учетом уровня детализации описания процесса.

Приведено описание методов и алгоритмов коррозионных расчетов. Даны примеры численных расчетов показателей коррозии металлов и параметров коррозионных систем, а также варианты заданий для самостоятельной работы.

Освещены проблемы современного материаловедения. Показано, что в настоящее время наноматериаловедение – наиболее перспективная область. Исследования и разработки по наноматериалам и нанотехнологиям являются стратегически важными. С ними связана новая научно-техническая революция – нанореволюция. Представлены процессы, проходящие на атомно-молекулярном уровне. Их изучение открывает новые перспективы развития для всех отраслей народного хозяйства, в том числе машиностроительной, медицинской, пищевой, парфюмерной, электронной промышленности и др. Для студентов технических специальностей учреждений высшего образования. Будет полезно инженерам различного профиля.

Рассмотрены основные виды фазовых превращений в кристаллических твердых телах, которые необходимо знать специалисту-материаловеду, имеющему дело с явлениями и процессами, протекающими в конденсированных кристаллических средах при разных видах термических, механических и иных воздействий, в том числе реализуемых в ядерно-энергетических технологиях. Изложены базовые принципы «конструирования» материалов, на основе которых формируют ту или иную структуру и придают те или иные функциональные свойства кристаллическим материалам. Для студентов, специализирующихся в области теплофизики кристаллических материалов, проблем энергоэффективности и радиационного материаловедения. Будет полезно аспирантам, инженерам и исследователям.

Содержится описание лабораторных работ по курсам «Физическое металловедение», «Физика неравновесных процессов», «Структурно-­фазовые превращения в металлах», «Фононные и электронные процессы в кристаллах». Рассмотрены методы формирования и исследования структуры металлов, ее влияние на их механические и физические свойства. Для студентов учреждений высшего образования по физическим и техническим специальностям. Будет полезно магистрантам и аспирантам, специализирующимся в области физики металлов и металловедения.

В монографии анализируются микроструктуры черных и цветных металлов и их сплавов, преимущественно выполненные при помощи оптической микроскопии, содержатся материалы для самостоятельного изучения структур железоуглеродистых и цветных сплавов в равновесном и неравновесном состояниях, определения структурных составляющих, методические указания для подготовки и анализа структур на лабораторных работах. Может быть использована в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей высших учебных заведений Республики Беларусь при прохождении теоретического курса и проведении лабораторных занятий по материаловедению.