В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 -1985 гг. и на период до 1990 г. подчеркнута необходимость обеспечения дальнейшего ускорения научно-технического прогресса благодаря созданию и внедрению в производство принципиально новой техники, материалов и прогрессивных технологических процессов. В одиннадцатой пятилетке выпуск продукции машиностроения и металлообработки должен увеличиться не менее чем в 1,4 раза, а производительность труда должна возрасти на 31-35%. Достижение намеченных задач возможно за счет улучшения качества и ассортимента металлопродукции; увеличения производства новых конструкционных материалов, покрытий и изделий на основе металлических порошков; развития производства новых полимерных и композиционных материалов с комплексом требуемых свойств; широкого применения малоотходных, безотходных и малооперационных технологических процессов; использования высокоэффективных методов обработки металлов и материалов, обеспечивающих существенное улучшение их свойств, и осуществления ряда других мероприятий.
Некоторые из этих важных направлений ускорения научно-технического прогресса в той или иной мере нашли отражение в данной книге.
Современное машиностроение является основным потребителем производимых в нашей стране металлов. В станкостроении, судостроении, автомобильной и авиационной промышленности, электронике и радиотехнике из металлов изготовляют огромное число деталей машин и приборов.
Используемые в технике металлы принято подразделять на две основные группы - черные и цветные. К черным металлам относят железо и его сплавы (чугун, сталь, ферросплавы). Остальные металлы и их сплавы составляют группу цветных.
Из металлов особое значение имеют железо и его сплавы, являющиеся до настоящего времени основным машиностроительным материалом. В общемировом производстве металлов свыше 90% приходится на железо и его сплавы. Это объясняется ценными физическими и механическими свойствами черных металлов, а также и тем, что железные руды широко распространены в природе, а производство чугуна и стали сравнительно дешево и просто.
Наряду с черными металлами важное значение в технике имеют и цветные металлы. Это объясняется рядом важных физико-химических свойств, которыми не обладают черные металлы.
Наиболее широко используют в самолетостроении, радиотехнике, электронике и в других отраслях промышленности медь, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам, а также бериллий, германий, кремний и другие цветные металлы.
Особое развитие за последние 30 лет получило производство синтетических материалов - пластмасс. Так, на рубеже 1980 г. мировое производство пластмасс составило примерно 60 млн. т. При этом, начиная с 1950 г., производство пластмасс каждые 5 лет удваивалось.
Пластмассы и другие неметаллические материалы используют в конструкциях машин и механизмов взамен металлов и сплавов. Такие материалы позволяют повысить сроки службы ряда деталей и узлов машин и установок, снизить массу конструкций, экономить дефицитные цветные металлы и сплавы, снизить стоимость и трудоемкость обработки.
Рациональный выбор материалов и совершенствование технологических процессов их обработки обеспечивают надежность конструкций, снижают себестоимость и повышают производительность труда. Прикладную науку о строении и свойствах технических материалов, основной задачей которой является установление связи между составом, структурой и свойствами, называют материаловедением.
Большой вклад в развитие науки о материалах внесли русские и советские ученые. Д. К. Чернов (1839-1921) является основоположником научного металловедения. Работы Н. С. Курнакова (1860-1941) и его учеников имели большое значение для развития методов физико-химического исследования металлических сплавов. С именами С. С. Штейнберга (1872-1940), Н. А. Минкевича (1883-1942) и Н. Т. Гудцова (1885-1957) связана разработка теории и технологии термической обработки стали. Крупные советские ученые С. Т. Конобеевский, Г. В. Курдюмов, В. Д. Садовский, А. А. Бочвар, С. Т. Кишкин, Н. В. Агеев и ряд других исследовали превращения в металлических сплавах.
Крупнейший химик А. М. Бутлеров (1828-1886) создал теорию химического строения органических соединений и научную основу для разработки синтетических полимерных материалов. В. А. Каргин и его ученики выполнили исследования, имевшие большое значение для развития полимерных материалов. Впервые в мире на основе работ С. В. Лебедева было создано промышленное производство синтетического каучука.
Настоящая книга написана в соответствии с учебной программой предмета «Материаловедение», утвержденной Государственным комитетом СССР по профессионально-техническому образованию, и предназначена для подготовки квалифицированных рабочих в профессионально-технических учебных заведениях (для профессий, связанных с обслуживанием и ремонтом машин и механизмов). Наряду с приобретением практических навыков по избранной специальности изучение основ материаловедения позволит учащимся повысить теоретическую подготовку, стать квалифицированными рабочими и принять активное участие в дальнейшем совершенствовании производственных процессов, повышении эффективности производства и улучшении качества выпускаемой продукции.