Введение. Материаловедение − это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом

Материаловедение − это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, физическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.

Значение этой дисциплины определяется широким диапазоном материалов, используемых в практической деятельности во всех отраслях народного хозяйства. Знания, полученные в области материаловедения, должны обеспечивать в производственных процессах рациональное и эффективное использование материалов при соблюдении требований экономии, экологии и безопасности труда.

Цель настоящего учебного пособия − дать студентам технических специальностей базовый уровень знаний в области материаловедения, позволяющий решить следующие задачи:

- получить прочные знания об основных закономерностях, определяющих строение и свойства материалов, о методах их обработки, о поведении материалов в основных процессах эксплуатации или потребления;

- раскрыть физическую сущность явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов, показать их влияние на свойства материалов;

- изучить теорию и практику различных способов упрочнения материалов, обеспечивающих высокую надежность, износостойкость и долговечность деталей машин, научить выполнять наиболее широко применяемые в технике методы испытания качества материалов;

- изучить основные группы современных металлических и неметаллических материалов, их свойства и область применения;

- дать навыки самостоятельного пользования справочной литературой и нормативной документацией для выбора основных промышленных, а также новых перспективных материалов и эффективных методов их использования в зависимости от условий их применения.

Учебное пособие поможет будущим инженерно-техническим работникам увязать свои теоретические знания с практической работой и облегчит понимание специальной литературы по материаловедению, а специалистам, имеющим практический опыт работы, будет способствовать обновлению теоретических знаний.

Содержание дисциплины базируется на знании общетехнических дисциплин: химии, физики, термодинамики, физической химии, а также большого числа специальных дисциплин.

Основу учебного пособия составляют труды Ю.А. Геллера, Ю.М.Лахтина, М.Е. Дрица, В.П.Леонтьева, М.Смита, М. Хансена, Н.Ф.Болховитинова, Б.Н.Арзамасова, Г.П. Фетисова и др. в области теории и практики использования различных металлов и сплавов, материалов из органических и нерганических минеральных веществ, полимерных, полупроводниковых, нанокристаллических, пленкообразующих и смазочных материалов.

Содержание учебного пособия полностью отражает учебную программу курса «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Государ­ственным образовательным стандартом по специальностям: 130401 «Физические процессы (горного или нефтегазового) производств, 130403 «Открытые горные работы», 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», 130405 «Обогащение полезных ископаемых», 140402 «Теплофизика», 140201 «Высоковольтные электроэнергетика и электротехника», 210301 «Радиофизика и электроника».

Пособие может быть использовано студентами, аспирантами и преподавателями инженерно-технических специальностей.

Основные понятия

Вещество – вид материи, совокупность дискретных образований (атомы, молекулы и то, что из них построено), обладающих массой покоя.

В зависимости от стадии своего жизненного цикла вещество рассматривается как сырье, материал или изделие.

Сырье – вещество, предназначенное для дальнейшей переработки.

Материал – вещество, предназначенное для изготовления чего-нибудь. В производственных процессах материалы рассматривают в зависимости от их роли как основные и вспомогательные.

Материалы основные – это материалы, которые непосредственно расходуются на изготовление продукции и составляют ее главное вещественное содержание. На предприятиях горнодобывающей промышленности к основным материалам по существу относятся только материалы, затрачиваемые на производство запасных частей, металлических изделий, тары и т.д. Принципиальное отличие горного дела от других отраслей заключается в том, что основным материалом для него являются полезные ископаемые.

Материалы вспомогательные — материалы, применяемые для производства, но не входящие в состав продукции. На горных предприятиях к вспомогательным относятся почти все потребляемые материалы (взрывчатые вещества, лесные материалы, смазочные масла, топлива и др.).

Изделие (продукция) – конечный результат человеческого труда.

Состав материала — количественная характеристика содержания в нем компонентов. Составы различают по природе компонентов. Так, рассматривают химический, минеральный и другие составы.

Химический состав – количественная характеристика содержания в нем химических элементов или их соединений (например, оксидов).

Минеральный состав – количественная характеристика содержания минералов в каменном материале.

Минералом называют природное тело, однородное по химическому со­ставу и физическим свойствам. Минерал является продуктом физико-химических процессов, происходящих в земной коре.

Строение материала – совокупность устойчивых связей веще­ства, обеспечивающих его целостность и тождественность самому се­бе, то есть сохранение основных свойств.

Структура материала – форма, размеры и характер взаимно­го расположения образующих его компонентов.

Свойство материала – признак, составляющий его отличи­тельную особенность.