Magyar
English
Az anyagtudomány alapjai
Szerző:
Tisza Miklós Cím: Az anyagtudomány alapjai
Megjelenési adatok: Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2008. | ISBN: 978-963-661-844-5
A Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karán 2005. szeptemberében indult be a kétszintű képzés keretében a BSc alapképzés. Ez az oktatási struktúra váltás a tantervekben is jelentős változtatásokat eredményezett. A korábbi - osztatlan, 5 éves - egyetemi képzésben a gépészmérnök hallgatók a Metallográfia című tantárgy keretében sajátították el az alapvető anyagtudományi alapismereteket. A Metallográfia - elnevezéséből is következően -elsősorban a fémes anyagokkal, a fémek és ötvözeteik tulajdonságával és a tulajdonságok megváltoztatásának elvi alapjaival foglalkozott. Mind a tantervi struktúra változása, mind pedig az anyagtudományban bekövetkezett jelentős változások, átstrukturálódás is indokolta, hogy a gépészmérnök hallgatók bevezető anyagtudományi alapismereteiket egy szélesebb alapokon nyugvó, a fémes anyagok mellett korunk korszerű nemfémes anyagaira (polimerekre, kerámiákra, kompozitokra) vonatkozó ismereteket is magába foglaló Anyagtudomány tantárgy keretében sajátítsák el. Ezért az Anyagtudomány tárgy keretében a különféle fémes és nemfémes mérnöki anyagok alkalmazását megalapozó egységes anyagszerkezettani ismeretek oktatására törekszünk, figyelembe véve azonban azt is, hogy a gépészmérnöki gyakorlatban a mai napig a fémes anyagok alkalmazása a domináns. Az Anyagtudomány alapjai tankönyv a szerző e területen az egyetemi képzésben folytatott több, mint 35 éves oktatási tapasztalatára, gyakorlatára épül, figyelembe véve a kétlépcsős oktatási rendszer és különösen a BSc alapképzés sajátos követelményeit. A különféle anyagok mindig kiemelt szerepet játszottak az emberiség történetében, a világ fejlődésében. Mi sem bizonyítja ezt jobban, minthogy az emberiség fejlődését olyan történeti korokra osztja a történettudomány is, amelyek egyértelműen egy-egy anyag - és közöttük számos esetben valamely fém, fémes ötvözet — széleskörű alkalmazására utalnak (kőkorszak, bronzkorszak, vaskorszak). Az elmúlt évtizedekben azonban az ember által alkalmazott anyagok területén olyan robbanásszerű fejlődés következett be, amely nem egy-egy anyaghoz, hanem az anyagok széles skálájához kötődik. Rendkívül dinamikus fejlődés tapasztalható a fémes anyagok területén is (gondoljunk itt csak a különféle nagyszilárdságú, vagy speciális igénybevételeknek, különleges követelményeknek eleget tevő ötvözetekre, vagy a mikroötvözött acélokra; a sor hosszan folytatható más, nem-vas fémekkel (alumínium, titán, zirkónium, stb.) és ötvözeteikkel is. Az utóbbi évtizedekben a fémes anyagok mellett (sőt ma már számos területen a fémes anyagok helyett) egyre szélesebb körben alkalmazzák a különféle nem-fémes anyagokat, polimereket, kerámiákat, illetve speciális célokra kifejlesztett, "összetett" anyagokat a kompozitokat. Mindezek alapján a jelenkort az anyagok oldaláról közelítve nem jellemezhetjük egyetlen anyaggal; sokkal inkább az anyagok egy igen széles csoportjával, amelyet összefoglaló terminológiával gyakran a korszerű anyagok gyűjtőfogalommal illetünk. Ennek megfelelően a tankönyv, amely elsősorban a gépészmérnök hallgatók bevezető anyagtudományi tanulmányaihoz készült, a fémek és fémes anyagok mellett számos helyen utal korunk korszerű nem-fémes anyagaira, a műanyagokra (polimerekre), kerámiákra és a kompozit anyagokra is. Ugyanakkor nyilvánvaló terjedelmi korlátai miatt e tankönyvnek nem lehet célja valamennyi anyagféleséggel részleteiben foglalkozni. Ehelyett a Miskolci Egyetemen meghonosodott szemlélettel összhangban, azokra az alapvető elvi alapokra és anyagtudományi szemléletre kívánja a hallgatók (és a tankönyvet használók) figyelmét ráirányítani, amelyek alapján mint leendő gépészmérnökök képesek lesznek az új korszerű anyagok alkalmazásával a funkcionális követelményeknek mindenben megfelelő, a gyárthatósági követelményeket is szem előtt tartó, gazdaságos, költségtakarékos új termékeket tervezni és gyártani.
Kategóriák: Anyagtudományok
Tárgyszavak: Anyagvizsgálat, Anyagtudomány
Formátum: OCR szöveg
Típus: könyv
Tárgyszavak: Anyagvizsgálat, Anyagtudomány
Formátum: OCR szöveg
Típus: könyv
Share
Tweet
Tartalomjegyzék
Borító
Címlap
Copyright/impresszum
Tartalomjegyzék
3-5
Előszó
7-8
1. Bevezetés
9-18
1.1 Az anyagok szerepe a technikai fejlődésben
9
1.2 Az Anyagtudomány fogalma és tárgyköre
9-10
1.3 Az anyagok fő típusai
10-17
1.3.1 Fémek, fémes anyagok
11-12
1.3.2 Polimerek, műanyagok
12-14
1.3.3 Kerámiák
14-16
1.3.4 Kompozit anyagok
16-17
1.4 Az anyagok felhasználásának várható tendenciái
17-18
2. Az anyagok atomos szerkezete
19-35
2.1 Az anyagok szerkezete és tulajdonságai
19-35
2.1.1 Az atomszerkezet
19-24
2.1.1.1 Az atomszerkezettel kapcsolatos legfontosabb jellemzők
19-24
2.1.2 Az atomos rendezettség és a halmazállapotok kapcsolata
24-26
2.1.3 Atomos (molekuláris) kötések
26-35
2.1.3.1 Elsődleges (erős) atomos kötések
26-34
2.1.3.1.1 A fémes kötés
26-28
2.1.3.1.2 Az ionos kötés
28-32
2.1.3.1.3 Kovalens kötés
32-34
2.1.3.2 Másodlagos (gyenge) kötések - a van der Waals kötés
34-35
3. Kristálytani alapismeretek
37-61
3.1 Az ideális kristályszerkezet
37-61
3.1.1 Kristályrendszerek, kristálygeometria
37-52
3.1.1.1 A szabályos (köbös) kristályrendszer
40-47
3.1.1.1.1 Egyszerű (primitív) köbös kristályrács
41-43
3.1.1.1.2 Térben középpontos köbös kristályrács
43-44
3.1.1.1.3 A felületen középpontos köbös kristályrács
44-45
3.1.1.1.4 A gyémántrács, mint a köbös kristályrendszer speciális módosulata
45-47
3.1.1.2 A tetragonális kristályrendszer
47
3.1.1.3 A hexagonális kristályrendszer
48-52
3.1.2 Kristálytani síkok és kristálytani irányok jelölése
52-57
3.1.2.1 Kristálytani síkok jelölése - a Miller indexek
52-54
3.1.2.1.1 Miller-indexek a köbös kristályrendszerben
53-54
3.1.2.2 Miller-Bravais indexek a hexagonális kristályrendszerben
54-55
3.1.2.3 Kristálytani irányok jelölése - Irányvektorok, irányvektor-komponensek
55-57
3.1.2.3.1 Kristálytani irányok a köbös rendszerben
56
3.1.2.3.2 Kristálytani irányok a hexagonális kristályrendszerben
56-57
3.1.3 Kristálytani számítások
57-61
3.1.3.1 Vonalmenti atomsűrűség
57-58
3.1.3.2 Síkbeli atomsűrűség
58-59
3.1.3.3 Térbeli atomsűrűség
59
3.1.3.4 A sűrűség meghatározása
59-60
3.1.3.5 További kristálytani számítások
60-61
3.1.3.5.1 Kristálytani síkok távolsága
60-61
3.1.3.5.2 Kristálytani síkok által bezárt szög meghatározása
61
4. A kristályosodás törvényszerűségei
63-78
4.1 A kristályosodás termodinamikai alapjai
63-73
4.1.1 Színfémek kristályosodásának termodinamikai elemzése
65-66
4.1.2 A kristályosodás elemi folyamatai
66-73
4.1.2.1 Kristálycsírák keletkezése folyékony fázisban
67-70
4.1.2.1.1 Homogén kristálycsíra képződési mechanizmus
67-70
4.1.2.1.2 Heterogén kristálycsíra képződési mechanizmus
70
4.1.2.2 Kristályok növekedése, kristályosodási mechanizmusok
70-73
4.1.2.2.1 A poliéderes (szemcés) kristályosodás mechanizmusa
71-72
4.1.2.2.2 A dendrites kristályosodás mechanizmusa
72-73
4.1.2.3 Szferolitos kristályosodási mechanizmus
73
4.2 Diffúzió szilárd anyagokban
73-76
4.3 Polimorfizmus, allotrópia
76-78
5. Kristályhibák - A reális kristály
79-89
5.1 A rácshibák fő típusai, osztályozásuk
80-89
5.1.1 Pontszerű (nulla-dimenziós) rácshibák
80-82
5.1.2 Vonalszerű (egydimenziós) rácshibák
82-85
5.1.2.1 Éldiszlokációk
82-83
5.1.2.2 Csavardiszlokációk
83-84
5.1.2.3 Összetett vonalszerű rácshibák
84-85
5.1.3 Felületszerű (kétdimenziós) rácshibák
85-89
5.1.3.1 Kristálytani kötöttséggel nem rendelkező felületszerű rácshibák
86-87
5.1.3.1.1 Szemcsehatár-hiba
86
5.1.3.1.2 Fázishatár, mint kétméretű, felületszerű rácshiba
86-87
5.1.3.2 Kristálytani kötöttséggel rendelkező felületszerű rácshibák
87-89
5.1.3.2.1 Ikerkristály határ, mint felületszerű hiba
88
5.1.3.2.2 Rétegződési hiba
88-89
6. Egyfázisú fémes anyagok mechanikai tulajdonságainak elméleti alapjai
91-162
6.1 A mechanikai tulajdonságok rövid áttekintése
91-99
6.1.1 A mechanikai feszültségek és alakváltozások fogalma
91-99
6.2 A mechanikai tulajdonságok elméleti háttere
99-121
6.2.1 A rugalmas alakváltozás
99-101
6.2.2 A képlékeny alakváltozás
101-113
6.2.2.1 A képlékeny alakváltozás jellemzői
101
6.2.2.2 A képlékeny alakváltozás mechanizmusai
102-108
6.2.2.2.1 A képlékeny alakváltozás csúszási mechanizmusa
102-106
6.2.2.2.2 A képlékeny alakváltozás ikerképződési mechanizmusa
106-107
6.2.2.2.3 Szemcsehatár elcsúszás
107-108
6.2.2.2.4 Fázisátalakulásos képlékeny alakváltozási mechanizmus
108
6.2.2.3 A képlékeny csúszás elemi folyamatai - Egykristályok képlékeny alakváltozása
108-112
6.2.2.4 Polikrisztallin fémek képlékeny alakváltozása
112-113
6.2.3 A képlékeny alakváltozás következményei
113-121
6.2.3.1 A látszólag rugalmas alakváltozások következményei
114-115
6.2.3.1.1 A rugalmas utóhatás
114-115
6.2.3.1.2 Az ernyedés, relaxáció
115
6.2.3.1.3 A Bauschinger-hatás
115
6.2.3.2 A maradó alakváltozás következményei
116-121
6.2.3.2.1 A rácsenergia, rácstorzulás
116-117
6.2.3.2.2 Az alakítási keményedés
117-119
6.2.3.2.3 Alakítási textúra, anizotrópia
120
6.2.3.2.4 Az alakítási maradó feszültség
120-121
6.3 Hidegen alakított fémek megváltozott tulajdonságainak helyreállítása
121-128
6.3.1 Termikusan aktivált folyamatok
122-128
6.3.1.1 Megújulás
122-123
6.3.1.2 Poligonizáció
123
6.3.1.3 Az újrakristályosodás
123-128
6.3.1.3.1 Primer újrakristályosodás
123-126
6.3.1.3.2 Szemcsedurvulás, szekunder újrakristályosodás
126-128
6.3.1.3.3 Az újrakristályosodási textúra
128
6.4 Melegalakítás
128-132
6.4.1 Statikus és dinamikus szerkezetváltozások a melegalakítás során
129-132
6.4.1.1 Dinamikus megújulás
130
6.4.1.2 Dinamikus újrakristályosodás
130-132
7. Fémes ötvözetek
133-162
7.1 Az ötvözet fogalma, az ötvözés módjai
133-134
7.2 Az alkotóelemek kapcsolata a fémes ötvözetekben
134-140
7.2.1 Szilárd oldatok
135-137
7.2.1.1 Szubsztitúciós szilárd oldatok
135-137
7.2.1.2 Interstíciós szilárd oldatok
137
7.2.2 Fémes vegyületek
137-139
7.2.2.1 Ion-vegyületek
137-138
7.2.2.2 Elektron-vegyületek
138
7.2.2.3 Interstíciós fémes vegyületek
138-139
7.2.3 Eutektikum, eutektoid
139-140
7.2.4 Fázisok és szövetelemek fémes ötvözetekben
140
7.3 Kétalkotós fémes ötvözetrendszerek
140-162
7.3.1 Kétalkotós ötvözetrendszerekkel kapcsolatos alapfogalmak
140-142
7.3.2 Egyensúlyi diagramok kísérleti meghatározása
142-143
7.3.3 Egyensúlyi diagramok elemzésének szabályai
143-146
7.3.3.1 A minőségi szabály
144
7.3.3.2 A mennyiségi szabály
144-146
7.3.4 Eszményi kétalkotós egyensúlyi diagramok elemzése
146-162
7.3.4.1 Az egyszerű eutektikus rendszer (Tammann-1)
146-150
7.3.4.2 Egyensúlyi diagram stabil fémes vegyülettel (Tammann-2)
150-152
7.3.4.3 Egyensúlyi diagram nem-stabil fémes vegyülettel (Tammann-3)
152-155
7.3.4.4 Egyensúlyi diagram monotektikus reakcióval (Tammann-4)
155-156
7.3.4.5 Egyensúlyi diagram szintetikus reakcióval (Tammann-5)
156-157
7.3.4.6 Egyensúlyi diagram korlátlan szilárd oldódással (Tammann-6)
157-158
7.3.4.7 Egyensúlyi diagram korlátolt szilárd oldóképességgel (Tammann-7)
158-161
7.3.4.8 Egyensúlyi diagram szilárd oldatos peritektikus reakcióval (Tammann-8)
161
7.3.4.9 Kétalkotós egyensúlyi diagramok általánosíthat törvényszerűségei
162
8. Vasötvözetek egyensúlyi kristályosodása
163-180
8.1 A vasötvözetek fogalma, ipari-gyakorlati jelentősége
163-164
8.2 A vas-karbon ötvözetek egyensúlyi diagramja
164-169
8.3 Vasötvözetek osztályozása az állapotábra alapján
169-170
8.4 Jellegzetes ötvözetek kristályosodásának elemzése
171-180
8.4.1 Kristályosodási folyamatok a Fe-Fe3C metastabilis ötvözet-rendszerben
171-179
8.4.2 Kristályosodási folyamatok a Fe-C stabilis ötvözet-rendszerben
179-180
9. Vasötvözetek nem-egyensúlyi kristályosodása
181-208
9.1 Acélok y->a átalakításának elvi, termodinamikai alapjai
181-184
9.2 Acélok nem-egyensúlyi átalakulásának típusai
184-204
9.2.1 Acélok izotermás átalakulási diagramjai
184-196
9.2.1.1 Izotermás átalakulási diagramok kísérleti meghatározása
184-186
9.2.1.2 Acélok y->a átalakulásának módjai
186-192
9.2.1.3 Izotermás átalakulási diagramok típusai
193-196
9.2.2 Acélok folyamatos hűtésre érvényes átalakulási diagramjai
196-204
9.2.2.1 A folyamatos hűtés sebességének hatása az acélok átalakulására
196-201
9.2.2.2 A folyamatos hűtésre érvényes átalakulási digaramok típusai
201-204
9.3 Acélok edzésének és megeresztésének fémtani alapjai
204-208
9.3.1 Az edzett acél fogalma
204-205
9.3.2 A martensit és az edzett acél keménysége
205-206
9.3.3 Az edzett acél megeresztése
206-208
10. Ötvözetlen acélok
209-221
10.1 Az ötvözetlen acél fogalma
209
10.2 Az ötvözetlen acélok mechanikai tulajdonságai
209-213
10.3 Ötvözetlen acélok osztályozása, fő típusai
213-214
10.4 Ötvözetlen acélok jellegzetes szövetelemei
215-218
10.5 Az acélok szennyező anyagai
218-221
10.5.1 Nitrogén az acélban
218-219
10.5.1.1 A N mint káros szennyezőanyag
219
10.5.1.2 A N mint hasznos ötvözőelem
219
10.5.2 Oxigén az acélban
219-220
10.5.3 Hidrogén az acélban
220
10.5.4 Foszfor az acélban
221
10.5.5 Kén az acélban
221
11. Ötvözött acélok
223-238
11.1 Az acélok fő ötvözőelemei és jellemzésük
223-229
11.1.1 Az ötvözőelemek hatása az egyensúlyi diagramokra
225-227
11.1.2 Az ötvözőelemek hatása a nem-egyensúlyi átalakulásokra
227-229
11.2 Főbb ötvözött acéltípusok
229-238
11.2.1 Mangán-acélok
229-231
11.2.2 Nikkel-acélok
231
11.2.3 Króm-acélok
231-234
11.2.4 Wolfram-acélok
234-236
11.2.5 Egyéb acélötvözők
236-238
11.2.5.1 Mobilidén
236
11.2.5.2 Vanádium
236-237
11.2.5.3 A titán és nióbium
237
11.2.5.4 A bór
237
11.2.5.5 Szilícium
237
11.2.5.6 Alumínium
238
12. Öntöttvasak
239-248
12.1 Az öntöttvas fogalma
239-242
12.1.1 Az öntöttvasak fő típusai és jellemzőik
239
12.1.2 Az összetétel hatása az öntöttvas szövetszerkezetésre
239-242
12.1.3 A hűtési sebesség hatása az öntöttvas szövetszerkezetére
242
12.2 A szürkevas
243-246
12.2.1 Az öntöttvasak szilárdságnövelésének lehetőségei
244-246
12.3 A fehérvas
246
12.4 Temperöntvények
247-248
12.4.1 Fekete temperálás
247-248
12.4.2 Fehér temperálás
248
13. Nem-vas fémek és ötvözeteik
249-276
13.1 Bevezetés
249-251
13.2 Az alumínium és ötvözetei
251-260
13.2.1 A színalumínium előállítása és jellemzői
251-252
13.2.2 Az alumínium ötvözetei
252-253
13.2.3 Alumínium ötvözetek nemesítésének fémtani alapjai
253-256
13.2.4 Ipari alumíniumötvözetek osztályozása és fő típusai
256-260
13.2.4.1 Öntészeti alumínium ötvözetek
258
13.2.4.2 Öntészeti alumínium ötvözetek
258-260
13.3 A mangézium és ötvözetei
260-261
13.4 A berillium és ötvözetei
261
13.5 A titán és ötvözetei
261-265
13.6 Réz és ötvözetei
265-271
13.6.1 A színréz
265-267
13.6.2 A Cu-Zn ötvözetek (sárgarezek)
267-269
13.6.3 A Cu-Sn ötvözet (ónbronz)
269-270
13.6.4 A Cu-Al ötvözet (alumíniumbronz)
270-271
13.6.5 A Cu-Sn-Zn ötvözet (vörösötvözet)
271
13.7 A cink (Zn) és ötvözetei
271-272
13.8 Az ólom és ötvözetei
272-273
13.8.1 Az Pb-Sb ötvözet
272
13.8.2 Pb-Sn ötvözet
272-273
13.9 Az Ón (Sn) és ötvözetei
273-274
13.10 Nemesfémek: Au, Ag, Pt
274-275
13.11 A Nikkel (Ni) és a Kobalt (Co) ötvözetei
275
13.12 Hőálló fémek
275-276
Felhasznált iroadalom
277-278
Tárgymutató
279-285
Hátsó borító