Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo - Materiały inżynierski z podstawami projektowania materiałowego

spis treści......Page 2
Wstęp......Page 12
Treść i forma książki......Page 13
Podziękowania......Page 18
Podstawy nauki o materiałach......Page 20
2.1.1. Cząstki elementarne materii......Page 21
2.1.2. Budowa atomu......Page 23
2.1.3. Klasyfikacja pierwiastków chemicznych......Page 26
2.1.4. Wiązania pierwotne i wtórne między atomami......Page 29
2.2.2. Metale i ich stopy......Page 35
2.2.3. Polimery......Page 37
2.2.4. Materiały ceramiczne......Page 38
2.2.5. Materiały kompozytowe......Page 39
2.3.1. Współczesne zastosowaniamateriałów inżynierskich......Page 40
2.3.2. Historyczny rozwój materiałów inżynierskich......Page 57
2.3.3. Prognoza rozwoju materiałów inżynierskich......Page 60
2.4.1. Czynniki decydujące o doborzemateriałów inżynierskich......Page 79
2.4.2. Porównanie podstawowych własnościmechanicznych, technologicznychi eksploatacyjnych materiałów inżynierskich......Page 80
2.4.3. Ekonomiczne uwarunkowania stosowania materiałów inżynierskich......Page 96
2.5.1. Definicja i zakres nauki o materiałachi inżynierii materiałowej......Page 107
2.5.2. Najistotniejsze zadania do osiągnięcia przeznaukę o materiałach i inżynierię materiałowąw najbliższych dziesięcioleciach......Page 117
Struktura i umocnienie metali i stopów......Page 124
3.1.1. Podstawowe elementy krystalografii......Page 125
3.1.2. Struktury sieciowe metali......Page 131
3.2.1. Wady budowy krystalicznej i ich wpływna własności metali......Page 137
3.2.2. Wady punktowe budowy krystalicznej......Page 138
3.2.3. Dyslokacje i ich własności......Page 139
3.2.4. Rozmnażanie dyslokacji......Page 148
3.2.5. Oddziaływanie między dyslokacjami......Page 151
3.2.6. Błędy ułożenia......Page 154
3.2.7. Reakcje i bariery dyslokacyjne......Page 155
3.2.8. Polikrystaliczna struktura metali......Page 162
3.2.9. Szkła metaliczne......Page 165
3.3.2. Roztwory stałe......Page 169
3.3.3. Umocnienie roztworów stałych......Page 173
3.3.4. Fazy międzymetaliczne......Page 174
3.3.5. Fazy międzywęzłowe o strukturach prostychi złożonych......Page 178
3.3.7. Umocnienie stopów cząstkami faz wtórnych......Page 182
3.4.1. Równowaga termodynamiczna układui energia swobodna......Page 188
3.4.2. Wykresy równowagi fazoweji metody ich wyznaczania......Page 191
3.4.3. Dwuskładnikowe układy równowagi fazowej......Page 193
3.4.4. Wieloskładnikowe układy równowagi fazowej......Page 202
3.4.5. Układy metastabilne......Page 205
3.5.1. Żelazo i jego własności......Page 211
3.5.2. Wykresy równowagi układu żelazo–węgiel......Page 212
3.5.3. Przemiany fazowe podczas chłodzeniastopów żelaza z węglem......Page 213
3.5.4. Ogólna klasyfikacja stopów żelaza z węglem......Page 220
Kształtowanie struktury i własności metali i stopów metodami technologicznymi......Page 222
4.1.1. Ciekły i gazowy stan skupienia metali......Page 223
4.1.2. Termodynamiczne warunki krystalizacji......Page 224
4.1.3. Tworzenie zarodków krystalizacji......Page 225
4.1.4. Mechanizmy wzrostu kryształów......Page 227
4.1.6. Krystalizacja czystych metali......Page 229
4.1.7. Krystalizacja stopów metali o strukturzeroztworów stałych......Page 231
4.1.8. Krystalizacja stopów metali o strukturzemieszanin......Page 233
4.2.1. Ogólna charakterystyka obróbki plastycznejmetali......Page 236
4.2.2. Mechanizmy odkształcenia plastycznego......Page 237
4.3.1. Poślizg......Page 241
4.3.2. Bliźniakowanie......Page 242
4.4.1. Zdrowienie statyczne......Page 246
4.4.2. Rekrystalizacja statyczna......Page 247
4.5.1. Pełzanie dyslokacyjne oraz dynamiczne mechanizmy aktywowane cieplnie......Page 255
4.5.2. Mechanizmy podczas obróbki plastycznej metali na gorąco......Page 257
4.5.3. Pełzanie dyfuzyjne......Page 258
4.5.4. Poślizg po granicach ziarn......Page 260
4.6.1. Klasyfikacja obróbki cieplnej......Page 263
4.6.2. Operacje i zabiegi obróbki cieplnej......Page 265
4.7.1. Przemiany w stali podczas nagrzewania......Page 268
4.7.2. Przemiany w stali podczas chłodzenia......Page 271
4.7.3.Wykresy przemian austenitu przechłodzonego podczas chłodzenia izotermicznego i ciągłego......Page 284
4.7.4. Przemiany w stali podczas odpuszczania......Page 286
4.7.5. Rola przemian fazowych w procesach technologicznych obróbki cieplnej metalowych materiałów inżynierskich......Page 288
4.8.1. Grzanie i ośrodki grzejne......Page 292
4.8.2. Chłodzenie i ośrodki chłodzące......Page 296
4.8.3. Wyżarzanie......Page 297
4.8.4. Hartowanie objętościowe......Page 300
4.8.5. Hartowanie powierzchniowe......Page 305
4.8.6. Odpuszczanie......Page 306
4.8.8. Utwardzanie wydzieleniowe......Page 308
4.8.9. Naprężenia własne i wady powstające podczas obróbki cieplnej......Page 310
4.9.1. Hartowność stali......Page 316
4.9.2. Metody obliczania i modelowania hartowności......Page 321
4.9.3. Odpuszczalność......Page 329
4.10.1. Rodzaje obróbki cieplno–mechanicznej......Page 335
4.10.2. Walcowanie regulowanei ze sterowaną rekrystalizacją......Page 336
4.11.1. Ogólna klasyfikacja warstwpowierzchniowych......Page 339
4.11.2. Ogólna klasyfikacja procesówtechnologicznych konstytuowaniawarstw powierzchniowych......Page 340
4.12.1. Obróbka cieplno–chemiczna stali i jej klasyfikacja......Page 345
4.12.2. Zjawiska fizykochemiczne zachodzącepodczas obróbki cieplno–chemicznej......Page 349
4.13.1. Nawęglanie......Page 355
4.13.2. Azotowanie......Page 357
4.13.3. Kompleksowe nasycanie azotem i innymi pierwiastkami......Page 361
4.13.4. Borowanie......Page 364
4.13.5. Dyfuzyjne nasycanie stalipierwiastkami metalicznymi......Page 365
4.14.1. Atmosfery ochronne......Page 368
4.14.2. Obróbka cieplna w próżni......Page 370
4.15.1. Charakterystyka procesów nanoszenia powłok z fazy gazowej......Page 371
4.15.2. Charakterystyka powłok wytwarzanych w procesach PVD......Page 380
4.15.3. Struktura i własności powłok wytwarzanych w procesach PVD......Page 385
Zależność warunków pracy oraz mechanizmów zużycia i dekohezji materiałów inżynierskich......Page 388
5.1. Własności mechaniczne materiałów inżynierskich oraz ich badania......Page 389
5.2.1. Własności mechaniczne przy rozciąganiu......Page 391
5.2.2. Własności mechaniczne przy ściskaniu......Page 395
5.2.3. Własności wytrzymałościowe przy zginaniu......Page 396
5.2.4. Własności mechaniczne przy skręcaniu......Page 398
5.2.5. Wytrzymałość przy złożonym stanie naprężenia......Page 400
5.3.2. Statyczne metody pomiaru twardości......Page 401
5.3.3. Mikrotwardość......Page 411
5.4.1. Udarność......Page 413
5.4.2. Udarowe próby rozciągania......Page 414
5.5.1. Ogólna charakterystyka mechaniki pękaniai jej metod badawczych......Page 415
5.5.2. Podstawowe zależności liniowo–sprężystej mechaniki pękania......Page 418
5.5.3. Podstawowe zależności nieliniowej mechaniki pękania......Page 420
5.6.1. Istota zmęczenia i pojęcia ogólne......Page 424
5.6.2. Opracowanie wyników prób zmęczeniowych i wykresy zmęczeniowe......Page 426
5.6.3. Zjawiska zmęczeniowe......Page 430
5.6.4. Złomy zmęczeniowe......Page 435
5.7.1. Żarowytrzymałość......Page 439
5.7.2. Istota i rodzaje pełzania......Page 440
5.7.3. Wyczerpanie i uszkodzenie w wyniku pełzania......Page 448
5.7.4. Procesy wyczerpania podczas pełzania czystych metali......Page 449
5.7.5. Procesy wyczerpania podczas pełzania stopów jednofazowych......Page 452
5.7.6. Pełzanie stopów z wydzieleniami cząstek drugiej fazy......Page 454
5.7.7. Procesy uszkodzeń wewnętrznych i dekohezji podczas pełzania......Page 459
5.7.8. Międzykrystaliczne pękanie szczelinowe podczas pełzania......Page 461
5.7.9. Międzykrystaliczne pękanie kawitacyjne podczas pełzania......Page 462
5.7.10. Trwałość rozporządzalna i resztkowa elementów konstrukcyjnych pracujących w warunkach pełzania......Page 468
5.8.1. Korozja i jej skutki......Page 479
5.8.2. Odmiany uszkodzeń korozyjnych......Page 480
5.8.3. Korozja elektrochemiczna i jej mechanizm......Page 481
5.8.4. Czynniki decydujące o przebiegu korozji elektrochemicznej......Page 483
5.8.5. Korozja gazowa......Page 488
5.8.6. Mechanizmy powstawania zgorzelin......Page 490
5.8.7. Czynniki wpływające na korozję gazową......Page 494
5.8.8. Ochrona przed korozją......Page 496
5.9.2. Zużycie ścierne......Page 505
5.9.3. Zużycie adhezyjne......Page 506
5.9.6. Zużycie zmęczeniowe......Page 508
5.9.7. Fretting......Page 509
5.10.1. Procesy zużycia narzędzi skrawających......Page 510
5.10.2. Procesy zużycia narzędzi do pracy na gorąco......Page 514
5.11. Własności powłokoraz metody ich oceny......Page 521
Stale i inne stopy żelaza......Page 534
6.1.2. Klasyfikacja stali według składu chemicznego......Page 535
6.1.3. Klasyfikacja stali niestopowych według jakości, własności i zastosowania......Page 537
6.1.4. Klasyfikacja stali stopowych według jakości, własności i zastosowania......Page 540
6.1.5. Oznaczanie stali......Page 541
6.2.2. Struktura i własności stali węglowych......Page 545
6.2.3. Rola domieszek, zanieczyszczeń i wtrąceń niemetalicznych w stalach niestopowych......Page 546
6.2.4. Stale niestopowe konstrukcyjne, maszynowe i na urządzenia ciśnieniowe......Page 547
6.2.5. Stale niestopowe niskowęglowe do obróbki plastycznej na zimno......Page 561
6.2.6. Stale niestopowe narzędziowe......Page 567
6.3.1. Dodatki stopowe w stalachi innych stopach żelaza......Page 569
6.3.2. Znaczenie pierwiastków stopowych rozpuszczonych w roztworach stałych......Page 570
6.3.3. Znaczenie pierwiastków stopowychzwiązanych w węglikach i azotkach......Page 578
6.3.4. Znaczenie pierwiastków stopowych związanych w fazach międzymetalicznych, wtrąceniach niemetalicznych i fazach obcych......Page 580
6.4.1. Kryteria doboru stali stopowych na elementykonstrukcyjne i elementy maszyn......Page 585
6.4.2. Ogólna charakterystyka stali stopowych konstrukcyjnych, maszynowych i na urządzenia ciśnieniowe......Page 586
6.4.3. Stale konstrukcyjne o podwyższonej granicy plastyczności przeznaczone do obróbki plastycznej na zimno......Page 587
6.4.4. Niskostopowe stale konstrukcyjne i na urządzenia ciśnieniowe, spawalne, z mikrododatkami......Page 590
6.4.5. Stale maszynowe z mikrododatkami......Page 598
6.4.6. Stale konstrukcyjne trudno rdzewiejące......Page 600
6.4.7. Stale stopowe konstrukcyjne i maszynowe do ulepszania cieplnego......Page 601
6.4.8. Stale stopowe sprężynowe......Page 607
6.4.9. Stale stopowe maszynowe do nawęglania......Page 608
6.4.10. Stale stopowe do azotowania......Page 610
6.5.1. Ogólna charakterystyka stali na elementy łożysk tocznych......Page 612
6.5.2. Obróbka cieplna stali na elementy łożysk tocznych......Page 614
6.6.1. Ogólna charakterystyka stali stopowych stosowanych na narzędzia......Page 616
6.6.2. Stale szybkotnące......Page 617
6.6.3. Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco......Page 621
6.6.4. Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno......Page 624
6.7.1. Stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze......Page 628
6.7.2. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe......Page 632
6.7.3. Stale zaworowe......Page 635
6.7.4. Stale i stopy oporowe......Page 639
6.7.5. Nadstopy i stopy wysokożarowytrzymałe......Page 640
6.7.6. Stale odporne na korozję......Page 642
6.7.7. Stale do pracy w obniżonej temperaturze......Page 652
6.7.9. Stale o szczególnych własnościach magnetycznych......Page 655
6.7.10. Wysokowytrzymałe niskowęglowe stale martenzytyczne utwardzane wydzieleniowo typu „maraging“......Page 661
6.8.1. Staliwa niestopowe......Page 664
6.8.2. Staliwa stopowe......Page 666
6.8.3. Żeliwa niestopowe......Page 675
6.8.4. Żeliwa stopowe......Page 686
Metale nieżelaznei ich stopy......Page 696
7.1. Alum nium i jego stopy......Page 697
7.2. Miedź i jej stopy......Page 725
7.3. Inne metale nieżelazne i ich stopy......Page 757
Materiały specjalne, funkcjonalne i niemetalowe......Page 830
8.1.1. Klasyfikacja i struktura materiałów ceramicznych......Page 831
8.1.2. Ceramika inżynierska......Page 850
8.1.3. Cermetale inżynierskie......Page 857
8.1.4. Ceramika porowata......Page 859
8.1.5. Materiały ceramiczne o specjalnych zastosowaniach......Page 865
8.1.6. Szkła i ceramika szklana......Page 869
8.1.7. Materiały węglowe......Page 874
8.2.1. Metalurgia proszków jako technologia materiałów i gotowych produktów......Page 889
8.2.2. Wybrane materiały oraz produkty spiekane z proszków......Page 897
8.2.3. Spiekane materiały narzędziowe......Page 901
8.2.4. Spiekane stale szybkotnące......Page 904
8.2.5. Węglikostale spiekane......Page 912
8.2.6. Węgliki spiekane......Page 917
8.2.7. Cermetale narzędziowe......Page 933
8.2.8. Spiekane materiały narzędziowe ceramiczne i ceramiczno–węglikowe......Page 937
8.2.9. Supertwarde materiały narzędziowe......Page 947
8.3.1. Ogólna charakterystyka materiałów polimerowych......Page 958
8.3.2. Budowa chemiczna materiałów polimerowych......Page 969
8.3.3. Struktury łańcuchów w materiałach polimerowych......Page 989
8.3.4. Techniczne znaczenie materiałów polimerowych......Page 1007
8.3.5.!Specjalne zastosowania materiałów polimerowych /brak stron......Page 1034
8.3.6.!Polimery przewodzące prąd elektryczny i półprzewodnikowe /brak stron......Page 1037
8.4.1. Definicja i kryteria klasyfikacji materiałów kompozytowych......Page 1045
8.4.2. Materiały kompozytowe wzmacniane cząstkami faz......Page 1048
8.4.3. Beton i asfalt jako materiały kompozytowe......Page 1053
8.4.4. Włókna wzmacniające materiały kompozytowe......Page 1056
8.4.5. Materiały kompozytowe o osnowie polimerowej wzmacniane włóknami......Page 1065
8.4.6. Materiały kompozytowe o osnowie metalowej wzmacniane włóknami......Page 1081
8.4.7. Materiały kompozytowe o osnowie ceramicznej i węglowej wzmacniane włóknami......Page 1091
8.4.8. Drewno jako naturalny materiał kompozytowy wzmacniany włóknami......Page 1099
8.4.9. Materiały kompozytowe warstwowe (laminarne)......Page 1109
8.4.10. Materiały kompozytowe warstwowe z rdzeniem w kształcie plastra miodu......Page 1117
8.4.11. Naprawy uszkodzeń materiałów kompozytowych......Page 1124
8.5.1. Elektronowa teoria metali......Page 1128
8.5.2. Materiały przewodzące prąd elektryczny......Page 1137
8.5.3. Materiały dielektryczne......Page 1158
8.5.4. Materiały półprzewodnikowe......Page 1171
8.5.5. Materiały nadprzewodzące......Page 1202
8.5.6. Materiały inżynierskie o szczególnych własnościach magnetycznych......Page 1229
8.5.7. Materiały stosowane w optyce, optoelektronice i fotonice......Page 1246
8.6.1. Ogólne pojęcia i klasyfikacja biomateriałów......Page 1268
8.6.2. Przegląd głównych grup biomateriałów......Page 1270
8.6.3. Biomateriały stomatologiczne......Page 1282
8.6.4. Biomateriały stosowane w kardiologii interwencyjnej......Page 1285
8.6.5. Materiały biomimetyczne......Page 1288
Podstawy metodologii projektowania materiałowego produktów i ich elementów......Page 1292
9.1. Rola projektowania materiałowego w projektowaniu inżynierskim produktów i procesów ich wytwarzania......Page 1293
9.2. Podstawowe zasady projektowania materiałowego......Page 1338
9.3. Zależność projektowania materiałowego i technologicznego produktów i ich elementów......Page 1370
Dodatek......Page 1436
O Autorze......Page 1439