Файл: Materialoznavstvo_2013_pravl_1.doc

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

ПОЛТАВЬКА ДЕРЖАВНА АГРАРНА АКАДЕМІЯ

Лапенко Г. О., Падалка В. В., Горбенко О. В., Ляшенко С. В.

Матеріалознавство

Навчальний посібник

УДК 67.017, 637.02

ББК 30.3, 34.5

© Лапенко Г. О., Падалка В. В., Горбенко О. В., Ляшенко С. В.

Рецензенти:

Тарельник В. К. – доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри технічного сервісу Сумського національного аграрного університету

Абдулгазіс У. А. – доктор технічних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки АРК, завідувач кафедри експлуатації та ремонту міського та автомобільного транспорту Республіканського вищого навчального закладу Кримського інженерно-педагогічного університету

Кюрчев С. В. – кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри технології конструкційних матеріалів Таврійського державного агротехнологічного університету

Лапенко Г. О., Падалка В. В., Горбенко О. В., Ляшенко С. В.

Матеріалознавство. Навчальний посібник / Лапенко Г. О., Падалка В. В., Горбенко О. В., Ляшенко С. В. – Полтава : РВВ ПДАА, 2012. – 154 с.

Навчальний посібник розроблений відповідно до програми курсу "Матеріалознавство" для технологічних спеціальностей вищих навчальних закладів (6.130200), відповідно до навчального плану студентів факультету технології виробництва та переробки продукції тваринництва. Включає теоретичний матеріал, методичні вказівки до лабораторних робіт, питання самостійної підготовки та тестові питання для самоконтролю. У посібнику наводиться список рекомендованої літератури.

Для студентів вищих навчальних закладів III–IV рівнів акредитації з підготовки інженерно-технічних та інженерно-технологічних працівників сільського господарства.

© Лапенко Г. О., Падалка В. В., Горбенко О. В., Ляшенко С. В.

Зміст

Передмова 6

Умови роботи обладнання переробної промисловості 7

Розділ 1. Матеріалознавство. Особливості
атомно-кристалічної будови металів 15

1. 1. Загальні поняття про матеріалознавство 15

1.2. Метали, особливості атомно-кристалічної будови 17

1.3. Поняття про ізотропію та анізотропію 20

1.4. Алотропія, або поліморфні перетворення 20

1.5. Магнітні перетворення 21

Розділ 2. Будова реальних металів. Дефекти кристалічної будови 21

2.1. Точкові дефекти 21

2.2. Дислокація, її утворення та види 24

Розділ 3. Кристалізація металів. Методи дослідження металів 28

3.1. Механізм та закони кристалізації металів. 28

3.2. Будова металевого зливку 30

3.3. Визначення хімічного складу 32

3.4. Вивчення структури 32

3.5. Фізичні методи досліджень 33

Розділ 4. Загальна теорія сплавів. Будова, кристалізація і

властивості сплавів. Діаграма стану 34

4.1. Поняття про сплави і методи їх отримання 34

4.2. Основні поняття в теорії сплавів 35

4.3. Особливості будови, кристалізації та властивостей
сплавів …………………………………………………………………37

Розділ 5. Механічні, технологічні та експлуатаційні

властивості металів 41

5.1. Механічні властивості та способи визначення їх кількісних характеристик 41

5.2. Експлуатаційні властивості 45

Розділ 6. Залізовуглецеві сплави. Діаграма стану
«залізо – вуглець» 45

6.1. Залізовуглецеві сплави 45

6.2. Компоненти і фази залізовуглецевих сплавів 46

6.3. Структури залізовуглецевих сплавів 49

Розділ 7. Сталі. Класифікація і маркування сталей 51

7.1. Вплив вуглецю та домішок на властивості сталей 51

7.2. Призначення легуючих елементів. 54

7.3. Класифікація і маркування сталей 56

Розділ 8. Чавуни. Будова, властивості, класифікація
і маркування чавунів 59

8.1. Класифікація чавунів 59

8.2. Будова, властивості, класифікація і маркування
сірих чавунів 61

8.3. Високоміцний чавун із куликоподібним графітом 63

8.4. Ковкий чавун 64

Розділ 9. Кольорові метали і сплави на їх основі 66

9.1. Титан і його сплави 66

9.2. Алюміній і його сплави 69

9.3. Магній і його сплави 71

9.4. Мідь і її сплави 72

Розділ 10. Пластмаси й їх класифікація, властивість і галузь застосування 75

10.1. Загальні відомості про пластмаси й їх класифікація. 76

10.2. Термопластичні пластмаси 77

10.3. Термореактивні пластмаси 79

10.4. Синтетичні еластоміри, каучук, гума 80

Розділ 11. Деревина та її властивості 82

11.1. Загальні відомості. 82

11.2. Будова деревини. Види деревини 83

11.3. Фізичні і механічні властивості 85

11.4. Матеріали і напівфабрикати 86

Розділ 12. Скло. Властивості та застосування 87

12.1. Загальні відомості 87

12.2. Технологія отримання скла 88

12.3. Марки скла 88

12.4. Властивості скла 89

12.5. Види скла за призначенням 90

Розділ 13. Практичне застосування матеріалів у харчовій і
переробній промисловостях 90

13.1. Вироби з чорних та кольорових металів 90

13.2. Неметалеві матеріали в переробній промисловості 93

13.3. Екологічна небезпека матеріалів у переробній
промисловості 98

Організація та методика проведення лабораторних робіт 100

Л/р 1. Визначення твердості металів 102

Л/р 2. Металографічний аналіз металів і сплавів 111

Л/р 3. Вивчення структури сталей та чавунів 120

Л/р 4.Вивчення мікроструктури кольорових металів і сплавів 126

Л/р 5. Вивчення властивостей пластмас 143

Л/р 6. Вивчення властивостей деревини 147

Тестове завдання до самоконтролю. 154

Бібліографічний список 167

Додатки 168

Передмова

Матеріалознавство є основою для вивчення багатьох спеціальних дисциплін. Серед механічних властивостей міцність займає особливе місце, оскільки перш за все від неї залежить цілісність виробів під впливом експлуатаційних навантажень. Вчення про міцність і руйнування є однією з найважливіших складових частин матеріалознавства. Воно є теоретичною основою для вибору відповідних конструкційних матеріалів для деталей різного цільового призначення і пошуку раціональних способів формування в них необхідних властивостей, для забезпечення надійності і довговічності виробів.

Основними матеріалами, що використовуються в машинобудуванні, є (і ще довго залишатимуться) метали та їх сплави. Тому основною частиною матеріалознавства є металознавство, в розвитку якого провідну роль зіграли російські вчені: Аносов П. П., Чернов Д. К., Курнаков Н. С., Гуляєв А. П. та інші.

До даного посібника включено роботи, що відображають досвід організації лабораторно-практичних занять у Полтавській державній аграрній академії та інших провідних вузах України. Його мета – сприяти закріпленню і поглибленню знань, формуванню практичних навичок у процесі вивчення курсу «Матеріалознавство».

У лекціях розглянуто фізичні основи будови і властивостей конструкційних матеріалів, наведено широко використовувані методи визначення механічних властивостей матеріалів за різних видів навантаження, подано характеристики основних груп конструкційних матеріалів. Наявність у навчальному посібнику методичних вказівок до кожної з робіт дозволить студентам та фахівцям набути відповідних знань про матеріали, що застосовуються під час проектування та виготовленні обладнання переробної промисловості.

УМОВИ РОБОТИ обладнання

переробної промисловості

Харчовим виробництвом є сукупність послідовних технологічних процесів із переробки сировини рослинного або тваринного походження з метою отримання харчових продуктів або фармацевтичної продукції із заданими властивостями і термінами зберігання.

Важливою особливістю харчових виробництв є необхідність виконання санітарно-гігієнічних вимог, пов'язаних з охороною здоров'я споживачів.

У харчових виробництвах слід виділити найбільш характерні етапи технологічного процесу:

1. Миття або санітарна обробка сировини, продуктів і устаткування.

2. Подрібнення, розділення і калібрування продукції.

3. Перемішування.

4. Теплова обробка.

5. Фасування та упаковка.

6. Транспортування.

За характером дії на оброблюваний продукт устаткування харчових виробництв поділяється на три групи:

• апарати для зміни фізико-механічних властивостей продуктів або їх агрегатного стану під впливом фізико-механічних, біомеханічних, теплових або електричних процесів;

• машини, в яких продукт піддається механічній дії, що приводить до зміни їх форми і розмірів за збереження первинних властивостей;

• транспортні машини для транспортування сировини або неупакованих продуктів.

Характерна особливість машин – існування рухомих робочих органів, що здійснюють безпосередній механічний вплив на оброблюваний продукт.

Особливістю апаратів є наявність певного реакційного простору (робочої камери), в якому відбувається дія на продукт із метою зміни його властивостей.

Необхідно відзначити наступні характерні особливості харчових виробництв:

• контакт продукту або харчового середовища з елементами машин і апаратів;

• часовий чинник, коли технологічний процес має жорсткі часові обмеження; порушення цих вимог призводить до браку.

Матеріалознавство для устаткування харчових виробництв має 4 розділи:

1. Конструкційні матеріали для деталей устаткування, що не мають контактів із сировиною або харчовим продуктом.

2. Матеріали для деталей устаткування, що мають контакт із сировиною або харчовим продуктом.

3. Покриття для деталей, що мають контакт із сировиною, харчовим продуктом, миючими або дезінфікуючими середовищами.

4. Матеріали для споживчої і транспортної тари.

Розглядаючи процес взаємодії харчових продуктів із матеріалами, враховують три категорії чинників:

1. Нейтральність матеріалу до продукту, тобто відсутність дії продукту на матеріал.

2. Нейтральність продукту до дії матеріалу.

3. Працездатність матеріалу з погляду технологічного процесу.

Взаємодія системи «продукт – матеріал» оцінюється і регламентується Міністерством охорони здоров'я з точки зору охорони здоров'я споживача. Для кожного виду продукту є матеріали, дозволені або заборонені до застосування. Приведемо два приклади. Мідь заборонена до застосування в устаткуванні молочних заводів і дозволена до застосування в устаткуванні кондитерського виробництва. Алюміній дозволений до застосування в молочній промисловості взагалі, але заборонений до застосування у виробництві молочних продуктів для дитячого харчування. Будь-які нові матеріали повинні отримувати дозвіл на застосування в устаткуванні для виробництва конкретних харчових продуктів.