МАТЕРИАЛОВЕДЕНИE

Когда железо горит

В рождественскую ночь 1901 г. было совершено нападение на земельный банк в Ганновере. 

Попытка ограбления не удалась, и о ней не стоило бы и вспоминать, если бы не одно обстоятельство: здесь впервые для вскрытия сейфа преступники воспользовались «газовым резаком»—автогенной горелкой. 

Принцип такого способа резки несложен: сталь на узком участке нагревается в ацетилено-кислородном пламени до очень высокой температуры и сгорает в дополнительной струе кислорода. Температура воспламенения железа в кислороде лежит ниже его точки плавления, т.е. железо горит, находясь еще в твердом состоянии. При этом выделяется так много тепла, что дальше, пока поступает кислород, процесс идет самопроизвольно (по-гречески — аутогенно). Образующиеся жидкие окислы выдуваются из разреза струей кислорода.

Взломщики в Ганновере (так и оставшиеся неизвестными) потерпели неудачу, потому что оказались «технически неграмотными». 

Не зная о том, что для горения железа необходим избыток кислорода, они смогли только расплавить наружную обшивку сейфа, изготовленную из обычной листовой стали толщиной 8 мм, да и было у них только два баллона с горючим газом и кислородом.

С того «исторического события» прошло время, равное жизни одного поколения.

 Сегодня газовая резка — один из самых производительных способов термической резки углеродистых и низколегированных сталей. 

На многих заводах имеются сложные и дорогостоящие установки с цифровым управлением для автоматической газовой резки. 

При этом толщина разрезаемых стальных заготовок практически не ограничена. 

Мировой рекорд здесь пока равен 7.5м.  

О прогрессе, достигнутом в этой области за текущее столетие, мы можем судить, если сравним (пусть нам простят это нынешние обладатели рекорда) названный рекорд с теми жалкими 8 мм стали, которые удалось разрезать грабителям в 1901

     Материаловедение — междисциплинарный раздел науки, изучающий  свойства  веществ.Которая, базируясь, на   положениях физики,  химии , исследует и направленно использует взаимосвязь структуры  и свойств  для улучшения свойств применяемых материалов или для создания новых материалов с заданными свойствами. 

Главное — это научно обоснованное предсказание по ведения применяемых в технике материа лов.

     Структура              Изменения структуры  

Свойства                  Изменение свойств

Материал. 

  Материал - Исходный предмет труда, потребляемый для изготовления изделий.

 Материалы оказывают влияние на конструкционное решение из делий; форму и качество поверхности изделий; способ изготовления, соединения и монтажа; сопротивление стационарному нагружению и динамическим нагрузкам;,долговечность работы изделий; массу изделия; стоимость продукции.

При выборе материала нужно, чтобы удовлетворение поставленным требованиям (например, заданным техническим условиям, технике безопасности и т. д.) было осуществлено при наименьших затратах на собственно материал и на издерж ки, связанные с его обработкой. При этом необходимо гарантировать высокое качест во (работоспособность) изделий в эксплу атации.

• Выбор материала проводят в два этапа.

Этап 1 — выбор материалов, которые удовлетворяют требованиям по внешнему виду изделия и по заданным свойствам.

Этап 2 — материалы, которые отобраны на этапе 1, обсуждаются с точки зрения наименьших экономических затрат; при этом принимают во внимание такие параметры, как технология изготовления, а так-же обслуживание и т. д.

• Процесс выбора материала  включает:

А. Первичные требования, которые задаются, исходя из основных условий службы разрабатываемого изделия (например, коррозионная стойкость).

Б. Вторичные требования, которые задаются, исходя из технологических условий изготовления (например-возможность сварки,ковки).

Важнейшие критерии, которые следует учитывать при выборе материала:

а)физические — структура;  механические свойства; оптические   свойства (например, цвет);  акустические свойства   (например, уровень звучания); термические свойства   (например,линейное  расширение);
электрические  свойства   (например,   проводимость);   магнитные   свойства   (например,коэрцитивная сила);

б) технологические — первичное получение заготовок; обработка давлением; обработка резанием; монтаж; нанесение покрытий.

 в) химические — устойчивость против агрессивных сред (например, кислот); устойчивость  против атмосферного     влияния;

г) биологические — устойчивость по отношению к воздействию насекомых и животных;         

д) критерии, связанные  с  доставкой — возможности доставки; формы доставки; масса доставки; состояние доставки.

е) экономические — цена; стоимость переработки; транспортные затраты; затраты на обслуживание.

Общие указания к экономическому испрльзованию 

материалов приведены в таблице

Металлы. Отличаются от неметаллов металлическим блеском и отражающей способностью; высокой прочностью; способ ностью к деформационному упрочнению хорошей электро- и теплопроводностью; кристаллическим строением (за исключением ртути); твердым агрегатным состоянием при комнатной температуре (кроме ртути при комнатной температуре).

Металлы (а также их окислы и гидроокислы) образуют с кислотами соли (катионообразователи).

Подразделять можно по различным критериям, например:

    а)   по способу получения — обычная плавка,  спекание,  электрометаллургические методы;

    б) по плотности — легкие и тяжелые металлы

    в) по  температуре     плавления — 

            -легкоплавкие- (T_пл<700 ^oС), 

            -средней температурой  плавления  - (T_пл=700 -2000 ⁰С),       

            -тугоплавкие  (T_пл>2000°С);

    г)по  химической  стойкости — благородные и  неблагородные металлы.

СТРУКТУРА  СПЛАВОВ

СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ  

ГЛАВНАЯ

Знания даны для всех !  С^© А.Гальперин