Details zum E-Book

Konstrukcyjne materiały metalowe, ceramiczne i kompozytowe

Konstrukcyjne materiały metalowe, ceramiczne i kompozytowe

Mieczysław Kaczorowski, Anna Krzyńska

E-book

Skrypt jest podzielony na cztery części. W pierwszej omówiono podstawowe właściwości materiałów, a w szczególności wiązania między atomami. W dalszej części podano podstawowe własności mechaniczne i użytkowe materiałów oraz sposoby umacniania materiałów plastycznych. Przedstawiono grupę materiałów sprężysto-plastycznych, a więc metale i ich stopy, w tym stopy żelaza i metali nieżelaznych. Kolejna część dotyczy materiałów ceramicznych, w tym struktury, jej kształtowania i właściwości użytkowych. W ostatniej części omówiono kompozyty o osnowie metalowej i ceramicznej, które nie są jeszcze tak powszechnie stosowane jak kompozyty o osnowie polimerowej.
Autorzy uznali za uzasadnione wprowadzenie do drugiego wydania przynajmniej podstawowych informacji na temat metalurgii topienia najbardziej rozpowszechnionych tworzyw metalowych, jakimi są stopy żelaza z węglem, zakładając, że gruntowną wiedzę na temat procesów metalurgicznych dotyczących odlewnictwa, obróbki plastycznej oraz spawania studenci uzyskują w ramach wykładów dotyczących technik wytwarzania. Dokonano także korekty i uaktualnienia treści, a także uwzględniono uwagi zgłaszane przez studentów i wykładowców.

Przedmowa 7

MATERIAŁY INŻYNIERSKIE

WPROWADZENIE RODZAJE MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH 9

  1. WIĄZANIA MIĘDZY ATOMAMI 11

1.1. WIĄZANIA PIERWOTNE 12

1.2. WIĄZANIA WTÓRNE 13

  1. SPOSOBY ROZMIESZCZENIA ATOMÓW W CIAŁACH STAŁYCH 14

2.1. STRUKTURA MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH 14

2.2. STRUKTURA NIEKRYSTALICZNA 15

2.3. STRUKTURA KRYSTALICZNA ELEMENTY KRYSTALOGRAFII 15

2.3.1. Płaszczyzny krystalograficzne 17

2.3.2. Kierunki krystalograficzne 18

2.4. DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ 19

2.4.1. Defekty punktowe 19

2.4.2. Defekty liniowe 20

2.4.3. Defekty płaskie powierzchniowe 24

2.4.4. Defekty objętościowe 26

  1. CHAKTERYSTYKA PODSTAWOWYCH WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW 27

3.1. GĘSTOŚĆ 27

3.2. SZTYWNOŚĆ SPRĘŻYSTOŚĆ 27

3.3. WYTRZYMAŁOŚĆ 30

3.3.1. Wytrzymałość statyczna 30

3.3.2. Twardość 32

3.3.3. Odporność na pękanie - wiązkość 33

3.3.4. Wytrzymałość zmęczeniowa 35

3.3.5. Wytrzymałość na pełzanie 38

3.3.6. Odporność na zużycie wskutek tarcia 42

3.3.7. Odporność na korozję 43

4. METODY UMACNIANIA MATERIAŁÓW PLASTYCZNYCH 45

4.1. UMACNIANIE ODKSZTAŁCENIOWE 45

4.2 .UMACNIANIE PRZEZ ROZTWÓR 48

4.3. UMACNIANIE WYDZIELENIOWE I DYSPERSYJNE 49

4.4. UMOCNIENIE PRZEZ GRANICE ZIAREN 51

METALE I STOPY METALI

5. STRUKTURA METALI I STOPÓW 54

5.1. STRUKTURA METALI 54

5.2. STRUKTURA STOPÓW 56

5.2.1. Roztwory stałe 56

5.2.2. Fazy międzywęzłowe i między metaliczne 59

6. UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ 61

6.1. UKŁADY DWUSKŁADNIKOWE 62

6.1.1. Układ z nieograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym 63

6.1.2. Układ równowagi z mieszaniną eutektyczną 64

6.1.3. Układ równowagi z przemianą perytektyczna 68

6.1.4. Układ równowagi z fazami międzymetalicznymi 71

6.1.5. Układ równowagi żelazo-węgiel 72

6.2. UKŁADY TRÓJSKŁADNIKOWE 81

6.3. RELACJE MIĘDZY RODZAJEM UKŁADU RÓWNOWAGI A WŁAŚCIWOŚCIAMI STOPU 82

7. KRZEPNIĘCIE I KRYSTALIZACJA TWORZYW METALOWYCH 84

7.1. ELEMENTY TERMODYNAMIKI 84

7.2. KRYSTALIZACJA CZYSTYCH METALI 85

7.2.1. Zarodkowanie fazy stałej 85

7.2.2. Wzrost kryształów 92

7.3 .KRYSTALIZACJA STOPÓW 92

7.4. STRUKTURA PIERWOTNA 94

8. PRZEMIANY FAZOWE W STANIE STAŁYM 96

8.1. SIŁA NAPĘDOWA PRZEMIAN FAZOWYCH W STANIE STAŁYM 96

8.2. ELEMENTY TEORII DYFUZJI 96

8.3. WYKRESY CTP 98

8.3.1. Przemiany dyfuzyjne 99

8.3.2. Przemiana bainityczna 104

8.3.3. Przemiana bezdyfuzyjna - martenzytyczna 105

8.4 . UMACNIANIE WYDZIELENIOWE I DYSPERSYJNE 110

9. ZMIANY STRUKTURY METALI I STOPÓW PODCZAS ODKSZTAŁCENIA. ZDROWIENIE I REKRYSTALIZACJA 112

9.1. STRUKTURA MATERIAŁU ODKSZTAŁCONEGO 112

9.2. ODBUDOWA STRUKTURY PO ODKSZTAŁCENIU 113

9.2.1. Zdrowienie 114

9.2.2. Rekrystalizacja 115

9.2.3. Rozrost ziaren 116

10. STOPY ŻELAZA Z WĘGLEM 117

10.1. STAL 117

10.1.1. Rola zanieczyszczeń 118

10.1.2. Wpływ domieszek 118

10.1.3. Wpływ dodatków stopowych 119

10.2. STALIWO 123

10.3. ŻELIWO 124

10.3.1. Wpływ składu chemicznego na grafityzację żelaza 125

10.3.2. Wpływ składu chemicznego na rodzaj metalicznej osnowy 126

11. METODY ODDZIAŁYWANIA NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI STO­PÓW Fe-C 128

11.1.OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW Fe-C 128

11.1.1. Przemiana perlityczna 129

11.1.2. Przemiana bainityczna 130

11.1.3. Przemiana martenzytyczna 131

11.1.4. Przemiany podczas odpuszczania 132

11.1.5. Wyżarzanie stopów Fe-C 133

11.2. TECHNICZNE ASPEKTY OBRÓBKI CIEPLNEJ 138

11.3. ZŁOŻONE METODY OBRÓBKI CIEPLNEJ 140

11.3.1. Obróbka cieplno-chemiczna 140

11.3.2. Obróbka cieplno-plastyczna 150

12. PRZEMYSŁOWE STOPY ŻELAZA 152

12.1. STAL 152

12.1.1. Stal konstrukcyjna niestopowa 156

12.1.2. Stal konstrukcyjna stopowa 162

12.1.3. Stal narzędziowa 171

12.1.4. Stal i stopy o specjalnych właściwościach chemicznych i fizycznych 175

12.2. STAL MARAGING 180

13. ODLEWNICZE STOPY ŻELAZA Z WĘGLEM 182

13.1. STALIWO 182

13.1.1. Staliwo niestopowe (węglowe) 183

13.1.2. Staliwo stopowe 184

13.2. ŻELIWO 185

13.2.1. Żeliwo białe 188

13.2.2. Żeliwo szare 188

13.2.3. Żeliwo sferoidalne 193

13.2.4. Żeliwo stopowe 197

13.2.5. Żeliwo ciągliwe 198

13.2.6. Żeliwo z grafitem wermikularnym 200

14. STOPY METALI NIEŻELAZNYCH 202

14.1. METALE LEKKIE I ICH STOPY 202

14.1.1. Aluminium i jego stopy 203

14.1.2. Magnez i jego stopy 216

14.1.3. Tytan i jego stopy 217

14.2. METALE CIĘŻKIE I ICH STOPY 222

14.2.1. Miedź i jej stopy 222

14.2.2. Stopy niklu i kobaltu 228

14.2.3. Cynk i jego stopy 231

MATERIAŁY CERAMICZNE I SZKŁA

15. WPROWADZENIE 234

15.1. CERAMIKI KRYSTALICZNE - PODZIAŁ I ROLA MATERIAŁÓW CERA­MICZNYCH 234

15.2. SZKŁA - CERAMIKA NIEKRYSTALICZNA 236

15.3. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WŁAŚCIWOŚCI KONSTRUKCYJNYCH MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH 237

16. STRUKTURA MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH 240

16.1. ROZKŁAD ATOMÓW W MATERIAŁACH CERAMICZNYCH 241

16.2. MIKROSTRUKTURA MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH 243

17. WŁAŚCIWOŚCI CERAMIKI 246

17.1. WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE 246

17.1.1. Moduł sprężystości materiałów ceramicznych 247

17.1.2. Wytrzymałość 249

17.1.3. Twardość 250

17.1.4. Kruchość materiałów ceramicznych 252

17.1.5. Zależność wytrzymałości ceramiki od czasu 255

17.2. WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE 257

17.2.1. Odporność na gwałtowne zmiany temperatury 257

17.2.2. Pełzanie i zmęczenie cieplne 258

18. WYTWARZANIE I KSZTAŁTOWANIE CERAMIKI - WAŻNIEJSZE GA­TUNKI CERAMIKI TECHNICZNEJ 260

18.1. WYTWARZANIE CERAMIKI I INFORMACJE PODSTAWOWE 260

18.2. WAŻNIEJSZE GATUNKI CERAMIKI TECHNICZNEJ 262

18.2.1. Tlenek aluminium Al2O3 262

18.2.2. Azotek krzemu Si3N4 263

18.2.3. Ceramika cyrkonowa ZrO2 264

18.2.4. Ceramika karborudowa SiC 265

18.3. WŁAŚCIWOŚCI CERAMIKI TECHNICZNEJ 266

18.4. MOŻLIWOŚCI PODWYŻSZANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH 270

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

19. KOMPOZYTY 271

19.1. WPROWADZENIE 271

19.1.1. Klasyfikacja kompozytów 272

19.1.2. Elementy mechaniki kompozytów 275

19.2. RODZAJE WZMOCNIENIA ORAZ GRANICA ROZDZIAŁU MIĘDZY WZMOCNIENIEM A OSNOWĄ 283

19.2.1. Włókna syntetyczne nieorganiczne 284

19.2.2. Elementy wzmacniające w postaci wiskersów oraz cząstek 290

19.3. KOMPOZYTY O OSNOWIE METALOWEJ 291

19.3.1. Wprowadzenie 291

19.3.2. Wytwarzanie kompozytów o osnowie metalowej 292

19.3.3. Reakcje na granicy rozdziału wzmocnienie-osnowa 297

19.3.4. Właściwości mechaniczne kompozytów297

19.3.5. Zastosowanie kompozytów o osnowie metalowej 301

20. KOMPOZYTY O OSNOWIE CERAMICZNEJ 304

20.1. WPROWADZENIE 304

20.2. WYTWARZANIE KOMPOZYTÓW O OSNOWIE CERAMICZNEJ 305

20.3. PRZEGLĄD WAŻNIEJSZYCH KOMPOZYTÓW O OSNOWIE CERAMICZ­NEJ 308

20.3.1. Kompozyty o osnowie Al2O3 308

20.3.2. Kompozyty o osnowie szklisto-ceramicznej 310

20.3.3. Kompozyty węglowo-węglowe 311

LITERATURA 314

  • Titel: Konstrukcyjne materiały metalowe, ceramiczne i kompozytowe
  • Autor: Mieczysław Kaczorowski, Anna Krzyńska
  • ISBN: 978-83-7814-939-2, 9788378149392
  • Veröffentlichungsdatum: 2020-09-18
  • Format: E-book
  • Artikelkennung: e_1r7m
  • Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej