Материаловедение





Материалы, применяемые в машиностроении




Для изготовления деталей  машин применяются различные материалы, называемые конструкционными. От правильного выбора конструкционного материала зависят качество, надежность, экономичность и долговечность деталей и машины в целом.

Все конструкционные материалы можно условно разделить на однородные и композиционные, металлические и неметаллические (Рисунок 1).

конструкционные материалы

Рисунок 1.  Классификация конструкционных материалов

Металлы - химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью между атомами.

Сплавы - твердые вещества, образованные сплавлением двух или более компонентов.
Сплав образуется в результате как чисто физических процессов (растворение, перемешивание), так и в результате химического взаимодействия между элементами.
Разнообразие состава типов межатомной связи и кристаллических структур сплавов обуславливает значительное различие их физико-химических, электрических, магнитных, механических, оптических и других свойств.
Сплавы на основе железа называются черными, на основе других металлов - цветными.

Неметаллические материалы - неорганические и органические материалы, композиционные материалы на неметаллической основе, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, графит, стекло, керамика и т.д.

Полимеры - вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.



Композиционные материалы - гетерофазные (состоящие из различных по физическим и химическим свойствам фаз) системы, полученные из двух и более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента.

При этом:

  • материал является однородным в макромасштабе и неоднородным в микромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела);
  • один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объему, является матрицей;
  • компонент прерывистый, разделенный в объеме композиции, считается усиливающим или армирующим.

В машиностроении большое применение находят различные неметаллические материалы, такие как пластмассы, резина, стекло, керамика, лакокрасочные и клеевые материалы, причем с развитием химии и новых технологий доля неметаллических материалов в машиностроении постоянно увеличивается.

Выбор пластмасс определяется назначением детали и характерной особенностью ее получения (прессование, литье и другие способы), причем особенности строения, механические и физические свойства пластмасс существенно влияют на конструкцию детали и способ ее изготовления.

Применение порошковых материалов определяется необходимостью изготовления изделий с особыми свойствами и структурой, которые недостижимы другими методами производства, либо изделий с обычным составом, структурой и свойствами, но при значительно более выгодных экономических показателях производства.

***

Строение конструкционных материалов