plik


ÿþ1. Wstp 1.1.Historyczny rozwój materiaBów CzBowiek od zarania dziejów wykorzystywaB, a z czasem przetwarzaB, materiaBy dla zdobycia po|ywienia, zwikszenia swego bezpieczeDstwa i zapewnienia sobie odpowiedniego poziomu |ycia. Zledzc dzieje cywilizacji ludzkiej mo|na doj[ do przekonania, |e o jej rozwoju decyduje w du|ej mierze rozwój materiaBów i towarzyszcy temu rozwój siB wytwórczych. Zwiadczy o tym niewtpliwie midzy innymi nazwanie ró|nych okresów w dziejach ludzko[ci od materiaBów decydujcych wówczas o warunkach |ycia, np. epoki: kamienia, brzu, |elaza. Równie| wdro|enie ró|nych wynalazków staBo si mo|liwe dopiero po udostpnieniu odpowiednich materiaBów. PrzykBadowo ju| w notatkach Leonardo da Vinci z pitnastego wieku znaleziono szkic helikoptera, lecz [migBowiec wyprodukowano dopiero w latach czterdziestych dwudziestego wieku. Statki kosmiczne dawno opisano w literaturze, a niezbdnych obliczeD dokonano ju| w pierwszym dziesicioleciu dwudziestego wieku, gdy pierwszy sztuczny satelita Ziemi wystartowaB z sukcesem dopiero pod koniec lat pidziesitych, a pierwszy prom kosmiczny w latach siedemdziesitych tego wieku. 1.2. MateriaBy konstrukcyjne Metaloznawstwo jest nauk o budowie, wBa[ciwo[ciach i metodach badaD metalicznych materiaBów konstrukcyjnych, tzn. u|ywanych do produkcji maszyn, urzdzeD i konstrukcji. Zadaniem tej dziedziny wiedzy technicznej jest okre[lanie wpBywu zmiany warunków zewntrznych, w tym równie| wywoBanej procesami technologicznymi, na budow tworzywa oraz ustalanie zale|no[ci pomidzy skBadem i budow tworzywa a jego wBa[ciwo[ciami. Zrozumienie tych zale|no[ci wymaga znajomo[ci elementarnych mikroprocesów zachodzcych w materiale pod wpBywem zmian temperatury, obci|enia i innych czynników zewntrznych. Zdefiniowanie pojcia struktury (budowy) materiaBu zale|y od przyjtej skali obserwacji. W skali podmikroskopowej (atomowej) rozpatruje si struktur krystaliczn, tj. przestrzenny rozkBad czstek materii (atomów, jonów, czsteczek), typ i symetri sieci przestrzennej, rozkBad czstek materii w komórce zasadniczej, jej wymiary wreszcie. WspóBczesne metody eksperymentalne w zasadzie nie umo|liwiaj bezpo[redniej obserwacji poszczególnych atomów, a tylko pewnych ich zgrupowaD (np. strefy G P). Jednak po[rednio metodami dyfrakcji rentgenowskiej lub elektronowej wymienione cechy struktury krystalicznej mo|na okre[li i zmierzy ze znaczn dokBadno[ci. W skali mikroskopowej rozpatruje si podstruktur, tj. struktur rzeczywist krysztaBu albo ziarna. Struktura rzeczywista obejmuje granice, orientacj i rozmiary bloków oraz defekty struktury krystalicznej. Bezpo[redni obserwacj podstruktury, zwBaszcza granic wskoktowych lub dyslokacji, umo|liwia mikroskopia elektronowa z wykorzystaniem techniki folii. Wreszcie w skali mikroskopowej albo makroskopowej mówi si odpowiednio o mikrostrukturze albo makrostrukturze. Jej opis obejmuje w materiaBach jednofazowych ksztaBt, wielko[ i orientacj poszczególnych ziarn, a w materiaBach wielofazowych ponadto rodzaj, udziaB i wzajemne usytuowanie faz skBadowych. W obu przypadkach opis obejmuje równie| ewentualne wady materiaBowe: wtrcenia niemetaliczne (ksztaBt i rozkBad wydzieleD), pknicia, pory itp. Metody makroskopii oraz mikroskopii [wietlnej i elektronowej umo|liwiaj bezpo[redni obserwacj makrostruktury i mikrostruktury materiaBu oraz przy wykorzystaniu odpowiednich wskazników jej ilo[ciowy opis. PeBny opis struktury wymaga wic znajomo[ci skBadu chemicznego materiaBu (faz skBadowych), struktury krystalicznej, podstruktury i mikrostruktury. Warto pamita, |e struktura materiaBu jest stabilna w okre[lonych warunkach zewntrznych (temperatura, ci[nienie). Zmiana tych warunków mo|e wywoBa w materiale przemian fazow i w konsekwencji zmian struktury, a wic i wBa[ciwo[ci. Analogiczny skutek mo|na uzyska poddajc materiaB odpowiednim procesom technologicznym; w tym zakresie szczególnie efektywne s obróbka plastyczna i obróbka cieplna. Do cech materiaBu o szczególnym znaczeniu u|ytkowym nale| wBa[ciwo[ci mechaniczne. 2 JW Rozumie si przez nie zespóB cech (granica spr|ysto[ci, wytrzymaBo[, twardo[) okre[lajcych wytrzymaBo[ oraz (granica plastyczno[ci, wydBu|enie, przew|enie, udarno[) charakteryzujcych plastyczno[ materiaBu. Spo[ród nich najcz[ciej wytrzymaBo[ albo granica plastyczno[ci s podstaw obliczeD podczas projektowania. Decydujc o wymiarach przekroju elementów, niezbdnych do przenoszenia przewidywanych obci|eD, wespóB z ci|arem wBa[ciwym przesdza o gabarycie i ci|arze konstrukcji. ZespóB cech umo|liwiajcych zachowanie, niezmiennych w czasie, wBa[ciwo[ci materiaBu, jak odporno[ na korodujce lub mechaniczne (erozja, kawitacja) dziaBanie [rodowiska oraz mechaniczne dziaBanie ([cieranie) wspóBpracujcych elementów, wreszcie odporno[ na dziaBanie podwy|szonej temperatury decyduj o niezawodno[ci i trwaBo[ci konstrukcji. Przez wBa[ciwo[ci technologiczne rozumie si podatno[ materiaBu do okre[lonych technik wytwarzania, jak odlewanie (lejno[), spawanie (spawalno[), obróbka plastyczna (cigliwo[, tBoczno[), obróbka skrawaniem (skrawalno[), obróbka cieplna (hartowno[) itp. WBa[ciwo[ci te, przy uwzgldnieniu wielko[ci produkcji, decyduj o wyborze optymalnej technologii, a w poBczeniu z cen materiaBu o koszcie konstrukcji. Specjalne wBa[ciwo[ci fizyczne, np. temperatura topnienia, rozszerzalno[ cieplna, przenikalno[ magnetyczna itp., czy chemiczne, np. odporno[ na utlenianie w wysokiej temperaturze, odporno[ na dziaBanie okre[lonej substancji chemicznej itp., w konkretnych przypadkach przesdzaj wybór materiaBu, usuwajc na dalszy plan wBa[ciwo[ci mechaniczne, technologiczne oraz cen. Ogromna liczba wspóBcze[nie stosowanych materiaBów konstrukcyjnych stwarza wielorako[ kryteriów klasyfikacyjnych. Jedn z najogólniejszych jest klasyfikacja oparta na charakterze dominujcego wizania dziaBajcego midzy czstkami materii. Z tego punktu widzenia wyró|nia si materiaBy: metaliczne o wizaniu metalicznym, ceramiczne o wizaniu kowalencyjnym albo jonowym, polimeryczne, w których dziaBa wizanie kowalencyjne (w obrbie makroczsteczek) i siBy Van der Waalsa (midzy makroczsteczkami). MateriaBy metaliczne, tj. metale techniczne i ich stopy, nale| do grupy tworzyw krystalicznych. Charakteryzuj si bardzo dobrymi wBa[ciwo[ciami wytrzymaBo[ciowymi i plastycznymi, dobr przewodno[ci elektryczn i ciepln oraz zró|nicowan odporno[ci na korozj. Odznaczaj si na ogóB dobrymi wBa[ciwo[ciami technologicznymi oraz Batwo[ci nadawania im (stopy metali) bardzo ró|norodnych wBa[ciwo[ci fizycznych i chemicznych. Wad materiaBów metalicznych jest na ogóB du|y ci|ar wBa[ciwy. Stanowi one podstawowe tworzywo na wyroby przemysBu maszynowego oraz na konstrukcje metalowe. MateriaBy ceramiczne nale| w zasadzie do tworzyw krystalicznych, jakkolwiek mog mie pewien udziaB fazy amorficznej. Cechuje je du|a twardo[ i krucho[. Przewa|nie s izolatorami elektrycznymi i cieplnymi, o znacznej odporno[ci na korozj. Wad ich s zBe wBa[ciwo[ci technologiczne, przez co wymagaj specjalnych technik przetwarzania. WBa[ciwo[ci predystynuj materiaBy ceramiczne do specjalnych zastosowaD, np. do wyrobu elementów |aroodpornych, elektroizolacyjnych, termoizolacyjnych oraz jako specjalne materiaBy narzdziowe (ostrza narzdzi skrawajcych, [rodki [cierne i polerskie). MateriaBy polimeryczne, tj. tworzywa sztuczne, nale| do grupy tworzyw amorficznych. Odznaczaj si stosunkowo dobrymi wBa[ciwo[ciami mechanicznymi, s elektroizolatorami oraz s bardzo odporne na dziaBanie czynników chemicznych. Zalet ich jest maBy ci|ar wBa[ciwy, a wad - maBa odporno[ na dziaBanie temperatur przekraczajcych 200-300° C (organiczne zwizki wgla z wodorem i tlenem). Aktualnie obserwuje si ogromny wzrost zastosowaD tworzyw sztucznych, coraz skuteczniej konkurujcych z materiaBami metalicznymi w zakresie elementów maszyn i zdecydowanie wypierajcych metale i szkBo w zakresie opakowaD, albo metale i drewno w zakresie elementów wystroju wntrz i taboru komunikacyjnego. Jednym z powodów wzrostu produkcji tworzyw sztucznych jest mo|liwo[ wydatnego powikszenia ich cech mechanicznych przez tzw. zbrojenie kompozyty), np. wBóknami metalicznymi lub ceramicznymi (szkBo, wgiel).

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyklad 01 a Wstep
01 wstep
01 wstęp
01 Wstep
01 mechanika budowli wykład 01 wstep przypomnienie praca na przemieszczeniach
01 Wstęp do geodezji
01 wstep do ILWISid004
01 Wstep PMCO semIII inż kol
01 Wstep PMCW semIII inż k
01 b Wstep do logiki rozmytej
01 wstep
01 WSTĘP I ROZKÅADY
01 wstep
01 Wstęp (4)

więcej podobnych podstron