1. Wstęp 1.1. Historyczny rozwój materiałów Człowiek od zarania dziejów wykorzystywał, a z czasem przetwarzał, materiały dla zdobycia pożywienia, zwiększenia swego bezpieczeństwa i zapewnienia sobie odpowiedniego poziomu życia. Śledząc dzieje cywilizacji ludzkiej można dojść do przekonania, że o jej rozwoju decyduje w dużej mierze rozwój materiałów i towarzyszący temu rozwój sił wytwórczych. Świadczy o tym niewątpliwie między innymi nazwanie różnych okresów w dziejach ludzkości od materiałów decydujących wówczas o warunkach życia, np. epoki: kamienia, brązu, żelaza. Również wdrożenie różnych wynalazków stało się możliwe dopiero po udostępnieniu odpowiednich materiałów. Przykładowo już w notatkach Leonardo da Vinci z piętnastego wieku znaleziono szkic helikoptera, lecz śmigłowiec wyprodukowano dopiero w latach czterdziestych dwudziestego wieku. Statki kosmiczne dawno opisano w literaturze, a niezbędnych obliczeń dokonano już w pierwszym dziesięcioleciu dwudziestego wieku, gdy pierwszy sztuczny satelita Ziemi wystartował z sukcesem dopiero pod koniec lat pięćdziesiątych, a pierwszy prom kosmiczny w latach siedemdziesiątych tego wieku. 1.2. Materiały konstrukcyjne Metaloznawstwo jest nauką o budowie, właściwościach i metodach badań metalicznych materiałów konstrukcyjnych, tzn. używanych do produkcji maszyn, urządzeń i konstrukcji. Zadaniem tej dziedziny wiedzy technicznej jest określanie wpływu zmiany warunków zewnętrznych, w tym również wywołanej procesami technologicznymi, na budowę tworzywa oraz ustalanie zależności pomiędzy składem i budową tworzywa a jego właściwościami. Zrozumienie tych zależności wymaga znajomości elementarnych mikroprocesów zachodzących w materiale pod wpływem zmian temperatury, obciążenia i innych czynników zewnętrznych. Zdefiniowanie pojęcia struktury (budowy) materiału zależy od przyjętej skali obserwacji. W skali podmikroskopowej (atomowej) rozpatruje się strukturę krystaliczną , tj. przestrzenny rozkład cząstek materii (atomów, jonów, cząsteczek), typ i symetrię sieci przestrzennej, rozkład cząstek materii w komórce zasadniczej, jej wymiary wreszcie. Współczesne metody eksperymentalne w zasadzie nie umożliwiają bezpośredniej obserwacji poszczególnych atomów, a tylko pewnych ich zgrupowań (np. strefy G P). Jednak pośrednio metodami dyfrakcji rentgenowskiej lub elektronowej wymienione cechy struktury krystalicznej można określić i zmierzyć ze znaczną dokładnością. W skali mikroskopowej rozpatruje się podstrukturę , tj. strukturę rzeczywistą kryształu albo ziarna. Struktura rzeczywista obejmuje granice, orientację i rozmiary bloków oraz defekty struktury krystalicznej. Bezpośrednią obserwację podstruktury, zwłaszcza granic wąskokątowych lub dyslokacji, umożliwia mikroskopia elektronowa z wykorzystaniem techniki
(…)
… decydują o niezawodności i trwałości konstrukcji.
Przez właściwości technologiczne rozumie się podatność materiału do określonych technik
wytwarzania, jak odlewanie (lejność), spawanie (spawalność), obróbka plastyczna (ciągliwość,
tłoczność), obróbka skrawaniem (skrawalność), obróbka cieplna (hartowność) itp. Właściwości
te, przy uwzględnieniu wielkości produkcji, decydują o wyborze optymalnej technologii, a w
połączeniu z ceną materiału o koszcie konstrukcji.
Specjalne właściwości fizyczne, np. temperatura topnienia, rozszerzalność cieplna,
przenikalność magnetyczna itp., czy chemiczne, np. odporność na utlenianie w wysokiej
temperaturze, odporność na działanie określonej substancji chemicznej itp., w konkretnych
przypadkach przesądzają wybór materiału, usuwając na dalszy plan właściwości mechaniczne…
…, w których działa wiązanie kowalencyjne (w obrębie makrocząsteczek) i
siły Van der Waalsa (między makrocząsteczkami).
Materiały metaliczne, tj. metale techniczne i ich stopy, należą do grupy tworzyw
krystalicznych. Charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi i
plastycznymi, dobrą przewodnością elektryczną i cieplną oraz zróżnicowaną odpornością na
korozję. Odznaczają się na ogół dobrymi…
… w określonych warunkach zewnętrznych (temperatura,
ciśnienie). Zmiana tych warunków może wywołać w materiale przemianę fazową i w
konsekwencji zmianę struktury, a więc i właściwości. Analogiczny skutek można uzyskać
poddając materiał odpowiednim procesom technologicznym; w tym zakresie szczególnie
efektywne są obróbka plastyczna i obróbka cieplna.
Do cech materiału o szczególnym znaczeniu użytkowym należą właściwości mechaniczne.
2
JW
Rozumie się przez nie zespół cech (granica sprężystości, wytrzymałość, twardość)
określających wytrzymałość oraz (granica plastyczności, wydłużenie, przewężenie, udarność)
charakteryzujących plastyczność materiału. Spośród nich najczęściej wytrzymałość albo granica
plastyczności są podstawą obliczeń podczas projektowania. Decydując o wymiarach przekroju
elementów, niezbędnych…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)