Studiul Materialelor

INTRODUCERE

Disciplina "Studiul materialelor" cuprinde ansamblul cunoştinţelor despre metale şi aliajele lor, materialele utilizate în construcţia de maşini şi utilaje. Disciplina prezintă elaborarea materialelor metalice, structura cristalină a metalelor, teoria aliajelor (diagrame de echilibru binare şi ternare), teoria tratamentelor termice pe baza transformărilor izotermice şi continue, tratamentele termochimice şi termofizice, oţelurile şi fontele aliate, metalele şi aliajele neferoase, materialele plastice şi aliajele sinterizate din pulberi metalici.

Cunoscând legătura dintre compoziţia chimică, structură şi proprietăţile materialelor me¬¬¬¬¬talice şi legile de modificare ale acestora sub influenţa acţiunilor termice, mecanice, chimice fizice etc. Pentru formarea viitorilor ingineri este necesar ca fiecare să cunoască şi să posede cunoştinţe profunde vizând studiul materialelor. Viitorii specialişti cu profil mecanic este necesar să fie pregătiţi pentru o alegere cât mai corectă a materialelor metalice, reducerea consumului de materi¬¬¬¬al şi valorificarea superioară a materialelor.

Contribuţia disciplinei la pregătirea specialistului:

Să cunoască :

- procedeele de elaborare a materialelor metalice şi nemetalice ;

- legătura dintre compoziţia chimică, structură şi proprietăţile materialelor;

- modificarea structurii şi proprietăţilor sub influenţa acţiunilor termice, chimice, mecanice etc. ;

- structura, proprietăţile şi domeniul de utilizare a materialelor;

- scopul şi esenţa tratamentelor termice, termochimice, termofizice, termomecanice etc.

Să posede:

- determinarea proprietăţilor fizico-mecanice a materialelor;

- analiza macro şi microscopică a materialelor metalice;

- analiza termică a aliajelor binare;

- alegerea şi întocmirea procesului tehnologic ale tratamentelor termice;

- determinarea şi alegerea regimurilor tratamentelor termice;

- alegerea eficienta a materialelor, conform cerinţelor tehnice;

- reducerea consumului de materiale şi valorificarea lor superioară.

TEMA 1. OBIECTUL ŞI IMPORTANŢA STUDIULUI MATERIALELOR

1.1. Obiectul şi scopul cursului „Studiului materialelor”

1.2. Dezvoltarea ştiinţelor metalelor.

1.3. Realizări şi perspective în ţările CSI şi pe plan mondial în vederea studiului materialelor.

1.4. Importanţa studiului materialelor.

1.1.Studiul materialelor cuprinde totalitatea cunoştinţelor despre metale şi aliaje şi poate fi numită „ŞTIINŢA MATERIALELOR”. Această ştiinţă se referă la următoarele noţiuni:

• Construcţia (structura) metalelor;

• Relaţia care există între structură şi compoziţia chimică a aliajelor la diferite temperaturi (diagrame de echilibru).

• Proprietăţile fizice, chimice, mecanice, tehnologice etc., şi legătura lor, în funcţie de structură;

• Tratamentele termice, termochimice, termomecanice, termofizice, care dau posibilitatea de modificare a structurii, cât şi a proprietăţilor.

Termenul de metalografie sa identificat în deosebi cu cercetarea microscopică şi cu alte procedee fizice de cercetare a metalelor.

În general legile care guvernează legăturile dintre metale sunt clar reprezentate de diagramele de echilibru în prezent trasate pentru toate aliajele binare şi pentru un număr mare de aliaje ternare chiar şi cele complexe. Analiza structurii a devenit din ce în ce mai precisă prin progresele micrografiei sau prin spectroradiografie cu raze X, care studiază arhitectura atomică a metalului, determină reţeaua cristalină şi imperfecţiunile ei.

1.2.Dezvoltarea industriei metalurgice a impus cunoaşterea cât mai profundă a proceselor de fabricare şi elaborare a unor metode tehnologice noi. A apărut necesitatea studierii mai profunde a proceselor, descoperirea relaţiilor şi interpretarea rezultatelor experienţelor şi observaţiilor cu ajutorul unor teorii, care să reflecte cât mai real. Astfel a luat naştere ştiinţa metalelor pe baza experienţelor practice de la uzinele metalurgice, care au permis dezvoltarea rapidă a industriei metalurgice în secolul XIX şi XX.

Robert Hooke în anul 1665 a publicat observaţiile făcute la microscop în cartea sa „Micrographia”. În anul 1722 Rèaumur a examinat ruptura oţelurilor şi fontelor cenuşii, descoperind grafitizarea fontelor.

În anul 1808 Widmannstiintten este primul care aplică lustruirea şi atacarea cu acizi la examinarea suprafeţelor metalice cu ochiul liber, creând macrografia (macroşlifuri).În anul 1864 Sorby întreprinde lucrările sale asupra fierului, arătând confecţionarea probelor metalografice. Dezvoltarea chimiei şi metalografiei din a doua jumătate a secolului XIX este legată cu numele lui D. I. Mendeleev şi D. C. Cernov (1868-1869). D. I. Mendeleev a deschis perspective largi pentru dezvoltarea unor ramuri ştiinţifice noi, formând şi bazele fizico-chimice ale ştiinţei metalelor şi aliajelor. Cernov a descoperit în anul 1868 punctele critice ale otelurilor. Prin legea sa periodică a elementelor (1869), În jurul anului 1900 punctele critice au fost adunate într-o diagramă de faze, diagrama Fe-C pe baza lui Roberts - Austen, Sauveur, Bakhuis Roozeboom.

Astăzi activitatea de cercetări ştiinţifice este foarte rodnică, cuprinzând lucrări ştiinţifice văluroase în toate domeniile metalografiei, urmată de creşterea producerii şi elaborării metalelor şi aliajelor, dezvoltarea modernă a industriei constructoare de maşini şi utilaje.