Описание презентации ИСТОРИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ На по слайдам
ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день наука и техника имеют очень широкое развитие. Создаются новые аппараты и изделия в самых разных отраслях индустрии для более качественной и продуктивной работы, для их более долговечной службы. А для создания таких аппаратов и изделий необходимы надежные и высококачественные материалы, работа над поиском которых ведется и по настоящее время. Для решения проблемы поиска существует такая наука как материаловедение, которая изучает строение и свойства материалов. Материаловедение существует с древнейших времен, когда люди использовали еще только природные материалы и не могли задумываться о создании новых, более качественных. Но человек развивался, и увеличивались его потребности, в том числе потребность к более прочным изделиям. Как наука материаловедение сформировалась только в ХIХ веке. Дальнейшее ее развитие неотъемлемо связано с получением новых высококачественных материалов, которые необходимы для создания продуктов более стойких в эксплуатации. Развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества.
ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАУКЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Материаловедение – это наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоемких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и нано- размеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука – материаловедение.
НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ: 1. Нанотехнология – создание и изучение материалов и конструкций размерами порядка нескольких нанометров. 2. Кристаллография – изучение физики кристаллов, включает: дефекты кристаллов – изучение нарушений структуры кристаллов включения посторонних частиц и их влияние на свойства основного материала кристалла; технологии дифракции, такие как рентгеноструктурный анализ, используемые для изучения фазового состояния вещества. 3. Металлургия (металловедение) – изучение свойств различных металлов. 4. Керамика, включает: создание и изучение материалов для электроники, например, полупроводники; структурная керамика, занимающаяся композитными материалами, напряжёнными веществами и их трансформациями. 5. Биоматериалы – исследование материалов, которые можно использовать в качестве имплантантов в человеческое тело.
ГЛАВАII. ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ Наука о материалах имеет глубочайшую историю развития. Условно можно выделить три основных по своей продолжительности не равных этапа в ее истории. Возникновение науки и каждый этап ее развития всегда были обусловлены производством, практикой. В свою очередь, развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества. Первые познания о материалах Имеется достаточно оснований утверждать, что исходным моментом для становления науки о материалах явилось получение керамики путем сознательного изменения структуры глины при ее нагревании и обжиге. На следующем этапе развития человек стал использовать металлы. С течением значительного времени человечество познало самородные, а затем и рудные металлы, крепость и жесткость которых были известны уже с 8 -го тысячелетия до н. э. Холоднокованая самородная медь была вытеснена медью, выплавленной из руд, которые встречались в природе чаще и в больших количествах. В дальнейшем к меди стали добавлять другие металлы, так что в 3 -м тысячелетии до н. э. научились изготовлять и использовать бронзу как сплав меди с оловом, а также обрабатывать благородные металлы, уже широко известные к тому времени. Масштабы использования металлов возрастали, и человечество вступило из бронзового века в железный, поскольку железные руды оказались доступнее медных. В 1 -м тысячелетии до н. э. преобладало железо, которое научились соединять с углеродом при кузнечной обработке в присутствии древесного угля. Пока точно не установлено, когда началось применение термической обработки, стали, но все же известно, что в 9 и 8 вв. до н. э. жители Луристана использовали ее в быту и технике. Сознательное создание новых керамических и металлических материалов и изделий было обусловлено определенным прогрессом производства. Возрастала необходимость в более глубоком понимании свойств материалов, особенно прочности, ковкости и других качественных характеристик, а также способов их возможного изменения. К этому времени развились мореплавание, ирригация, постройка пирамид, храмов, укрепление грунтовых дорог и т. д. Пополнились новыми сведениями и фактами теоретические представления о материалах.
ЗАРОЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ КАК НАУКИ Первые шаги на пути к реальному пониманию свойств материалов были сделаны с наступлением XIX века. Материаловедение является поистине интернациональной наукой, ее теоретические основы были заложены трудами разных стран. Начало этому положила химия, затем физика. Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М. В. Ломоносовым и Д. И. Менделеевым. М. В. Ломоносов (1711 – 1765 гг.) заложил основы передовой русской философии и науки, особенно в области химии, физики, геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. Кроме того, в 1763 г. вышла книга «Первые основания металлургии или рудных дел» М. В. Ломоносова, которая является выдающимся трудом по металлургии (в частности чугуна, и горному делу), разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них, высказал гипотезу о происхождении янтаря и др. Д. И. Менделеев (1834 – 1907 гг.) открыл важнейшую закономерность природы – периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы. Он опубликовал книгу «Основы химии» ; в ней описано, в частности, атомно-молекулярное строение вещества. Д. И. Менделеев также немалое внимание уделял проблеме производства стекла. Достижения науки о материалах в нашей стране исходят от основоположников крупнейших научных школ Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, Е. С. Федорова, В. А. Обручева, А. И. Ферсмана, Н. А. Белелюбского, занимавшихся исследованием минералов и месторождений природных каменных материалов (горных пород). Начинают производиться новые материалы: портландцемент, новые гипсы, цементные бетоны, полимерные материалы и т. д. В машиностроении широкое применение получили металлы и сплавы металлов, именно поэтому металловедение является важной частью материаловедения. Известный физик Майкл Фаррадей (1791 – 1867 гг.) использовал химический анализ при изучении свойств булатной стали. Из последующих работ по материаловедению особо следует отметить труды выдающегося русского металлурга горного инженера генерал-майора П. П. Аносова (1799 – 1839 гг.). Он в 1831 г. впервые использовал микроскоп для изучения структуры металлов при исследовании строения высококачественной стали – булата, проблему изготовления которой П. П. Аносов блестяще разрешил на Златоустовском заводе (1837 г.). Им была установлена связь между строением стали и ее свойствами. Аносов, по существу, явился зачинателем производства высококачественных сталей, играющих важнейшую роль в современной технике. В своих работах П. П. Аносов изучил также влияние углерода на структуру и свойства стали, оценил роль ряда других элементов.
КРУПНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В XX столетии химикам и физикам удалось сделать ряд фундаментальных открытий, на которые опираются все современные разработки новых материалов и технологические методы их получения и обработки. В начале XX в. большую роль в развитии материаловедения сыграли работы Н. С. Курнакова (1860 – 1941 гг.), который применил для исследования металлов методы физико-химического анализа (электрический, магнитный, дилатометрический и др.). Н. С. Курнаков и его ученики изучили большое количество металлических сплавов, построили диаграммы состояния и установили зависимость изменения свойств сплавов от их состава в связи типом диаграммы состояния. Работы крупнейшего русского химика А. М. Бутлерова (1828 – 1886 гг.), создавшего теорию химического строения органических соединений, создали научную основу для получения синтетических полимерных материалов. На основе работ С. В. Лебедева впервые в мире было создано промышленное производство синтетического каучука. Большое значение для развития полимерных материалов имели структурные исследования В. А. Каргина и его учеников. Над созданием полимерных материалов работали К. Циглер (ФРГ) и Д. Натта (Италия).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Материаловедение – это наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Материаловедение или наука о материалах получила свое развитие с древнейших времен. Первый этап развития материаловедения начинается со специализированного изготовления керамики. На следующем этапе развития человек стал использовать металлы. Первыми и наиболее правдоподобными суждениями о сущности качества материалов и о слагающих частицах вещества были суждения древнегреческих философов Демокрита, Эпикура и Аристотеля. Средневековый период характеризуется достижениями в области познания составов, внутренних взаимодействий и свойств веществ таких ученых как Парацельс, Декарт, Реомюр, Бирингуччо и Агрикола. Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М. В. Ломоносовым (подтвердил теорию об атомно-молекулярном строении вещества) и Д. И. Менделеевым (разработал периодическую систему элементов). Оба ученых немалое внимание уделяли проблеме производства стекла. Из последующих работ по материаловедению следует отметить труды П. П. Аносова, который впервые установил связь между строением стали и ее свойствами. Д. К. Чернов, открывший полиморфизм стали, всемирно признан основоположником научного металловедения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 1. Материаловедение и технология металлов: учебник / под ред. Г. П. Фетисова, Ф. А. Гарифуллина. М. : ОНИКС, 2007 – 615 с. 2. Шашков Д. И. Материаловедение в автомобилестроении / МАДИ (ГТУ). М. , 2003 – 328 с.
Металлы в древности Уже в глубокой древности человеку были известны семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть. Эти металлы можно назвать «доисторическими», так как они применялись человеком ещё до изобретения письменности. Очевидно, что из семи металлов человек вначале познакомился с теми, которые в природе встречаются в самородном виде. Это золото, серебро и медь. Остальные четыре металла вошли в жизнь человека после того, как он научился добывать их из руд с помощью огня.
К концу каменного века человек открыл возможность использования металлов для изготовления орудий труда. Первым таким металлом была медь. Позже появилось литьё, а потом человек стал добавлять к меди олово, делать бронзу, более долговечную, прочную, легкоплавкую. Так наступил бронзовый век.
Бронзовый век сменился железным только тогда, когда человечество смогло поднять температуру пламени в металлургических печах до 1540 С, т.е. до температуры плавления железа. Наступил железный век. Учёные предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 т.. Уже в древности из этих небесных тел, так как они были прочными и твёрдыми, изготавливались различные предметы. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету, показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%.
Примерно 90% всех используемых человеком металлов – это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире очень много, примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах. Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны. Железу ещё долго быть фундаментом цивилизации. Роль металлов в развитии человеческой цивилизации – огромна. Сейчас у металлов имеется очень серьёзный «конкурент» в виде продуктов современной химии – пластмасс, синтетических волокон, керамики, стекла. Но ещё многие и многие годы человечество будет использовать металлы, которые продолжают играть ведущую роль в развитии всех областей его жизнедеятельности.
Cлайд 1
Cлайд 2
Цели урока Развивающие: Способствовать формированию и развитию познавательного интереса учащихся к предмету. Воспитательные: Способствовать формированию и развитию нравственных, эстетических, экономических качеств личности. Образовательные: Способствовать запоминанию основной терминологии, формированию представления о металлах, их свойствах и области применения
Cлайд 3
Свойства материалов и полуфабрикатов свойства определение физические Отличительные стороны материалов, которые проявляются при взаимодействии их с окружающей средой. механические химические технологические Отличительные стороны материалов, которые проявляются в способности сопротивляться воздействию внешних механических усилий. Способность материалов взаимодействовать с окружающей средой при различных температурах (окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость и др.) Способность материалов подвергаться обработке
Cлайд 4
Свойства материалов и полуфабрикатов Термины «физический» и «механический» происходят от греческих слов, означающих соответственно «природа» и «орудие, машина». Термин «химический» произошёл от древнелатинского слова «алхимия» (наука о веществах и их превращениях).
Cлайд 5
Cлайд 6
Физические свойства Цвет Способность материалов вызывать определенные зрительные ощущения. Температура плавления Тепловое состояние металлов и сплавов, при котором они из твердых становятся жидкими. Блеск Способность материалов отражать свет Плотность Количество массы материала в единице объёма (измеряется в кг/м 3, гр/см 3) Теплопроводность Способность материалов передавать теплоту от более нагретых частей тела к менее нагретым. Электропроводность Способность материалов проводить электрический ток. Тепловое расширение Увеличение размеров (объёма) металлов и сплавов при нагревании Намагничиваемость Способность материалов и сплавов намагничиваться под действием магнитного поля.
Cлайд 7
Cлайд 8
Механические свойства Прочность Способность материалов выдерживать нагрузки без разрушения. Пластичность Способность металлов и сплавов изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, и оставаться в этом состоянии после прекращения действия этих сил. Твёрдость Способность материалов сопротивляться проникновению других, более твёрдых тел. Упругость Способность материалов восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил. Вязкость Способность материалов необратимо поглощать энергию при мгновенном на них воздействии. Хрупкость Способность металлов и сплавов разрушаться под действием ударных нагрузок. Хрупкость – свойство, обратное вязкости.
Cлайд 9
Металлы и сплавы материалы, обладающие высокой теплопроводностью, электрической проводимостью, блеском, ковкостью и другими характерными свойствами. М е т а л л ы - С п л а в ы - Сложные вещества, являющиеся сочетанием какого-либо простого металла (основы сплава) с другими металлами или неметаллами. Виды металлов и сплавов Чёрные (железо и его сплавы) Цветные (все остальные металлы и их сплавы)
Cлайд 10
Металлы и сплавы Сплавы железа с углеродом и некоторыми другими элементами (марганцем, фосфором, серой и т.п.) Железоуглеродистые сплавы - Виды железоуглеродистых сплавов Чугун (свыше 2% углерода Сталь (до 2% углерода) Чугун выплавляют из руды в доменных печах, а сталь – из чугуна в металлургических печах разных конструкций. Углерод в чугуне может находиться в химическом соединении с железом или в свободном состоянии – в виде частиц графита: пластинок, зёрен, хлопьев или шариков.
Cлайд 11
Металлы и сплавы Чугун выплавляют из руды в доменных печах, а сталь – из чугуна в металлургических печах разных конструкций. Углерод в чугуне может находиться в химическом соединении с железом или в свободном состоянии – в виде частиц графита: пластинок, зёрен, хлопьев или шариков.
Cлайд 12
Металлы и сплавы!? Это интересно В глубокой древности люди познакомились с железом, которое содержалось в метеоритах. Египтяне называли этот металл небесным, а греки и жители Северного Кавказа – звёздным. Метеоритное железо вначале ценилось гораздо выше золота. Железные украшения носили в то время самые знатные и богатые люди.
Cлайд 13
Чугуны Белый чугун на изломе матово-белого цвета, очень твёрдый и хрупкий, плохо обрабатывается резанием и имеет низкие литейные свойства. Чаще всего используется на переделку в сталь, поэтому его также называют предельным, часть идёт на получение ковкого чугуна. Белые Серые Ковкие Высокопрочные В и д ы ч у г у н о в
Cлайд 14
Чугуны С е р ы й ч у г у н Характеристика Применение На изломе – серый цвет. Он мягче белого чугуна, хрупок, но хорошо обрабатывается резанием. Имеет высокие литейные свойства и используется для получения отливок, поэтому его также называют литейным.
Cлайд 15
Чугуны К о в к и й ч у г у н Характеристика Применение Название «ковкий» условное, т.к. этот чугун практически не куется. Получают его путём отжига из белого чугуна. Он обладает повышенной прочностью, вязкостью, но невысокой пластичностью.
Cлайд 16
Чугуны В ы с о к о п р о ч н ы й ч у г у н Характеристика Применение Получают из серого чугуна введением в него в жидком состоянии специальных добавок. Он прочнее серого чугуна и труднее обрабатывается.
Cлайд 17
С т а л и Общая классификация сталей По способу производства По качеству По назначению По химическому составу
Cлайд 18
С т а л и Классификация сталей по способу производства Мартеновская Электросталь Конвертерная (бессемеровская и томасовская) Получают в конвертерах – стальных сосудах грушевидной формы. Бессемеровский процесс разработал в 1855-1856 гг. английский изобретатель Генри Бессемер, томасовский – в 1978 г. английский металлург Сидни Томас Получают в мартеновских печах. Способ предложил в 1864 г. французский Металлург Пьер Мартен Выплавляют в электропечах. Это наиболее совершенный способ получения стали. Его предложил в 1802 г. русский физик и электротехник Петров
Cлайд 19
С т а л и Сплавы железа с углеродом (до 2%) в состав которых Входят обычные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор и др. Углеродистые стали Классификация сталей по назначению Конструкционные Инструментальные Специальные с особыми свойствами Классификация сталей по химическому составу Сплавы, в состав которых, кроме железа, углерода (до 2%) и обычных примесей, входят легирующие элементы (хром, никель, вольфрам и др.) Легированные стали
Cлайд 20
С т а л и Конструкционные Классификация углеродистых сталей Инструментальные Конструкционные стали обычного качества маркируются буквами и цифрами, например: Ст3. Буквы Ст обозначают «сталь», цифры указывают условный номер марки стали. Конструкционные качественные стали маркируются цифрами, указывающими содержание углерода в сотых долях процента. Например «сталь45» - сталь, содержащая 0,45% углерода Инструментальные качественные и высококачественные стали маркируются буквами и цифрами, указывающими содержание углерода в десятых долях процента. Например, У7 и У7А. У – углеродистая сталь, 7 – 0,7% углерода, А – высококачественная сталь.
Cлайд 21
С т а л и Применение углеродистых сталей Детали машин и металлические конструкции Режущие и измерительные инструменты
Cлайд 22
Cлайд 23
С т а л и Классификация легированных сталей Конструкционные Инструментальные Специальные с особыми свойствами!? Это интересно Начало производству легированной стали в России положил русский металлург Аносов. Ему удалось проникнуть в тайну кузнецов Древнего Востока – найти секрет изготовления булатной стали, узорчатого сплава с необычайно высокой твёрдостью и упругостью. Термин «легирование» произошёл от немецкого слова, означающего «сплавлять», а оно, в свою очередь, было образовано от латинского, означающего «связываю, соединяю».
Cлайд 24
С т а л и Применение легированных сталей Инструментальные Специальные с особыми свойствами Ответственные детали машин и металлические конструкции Инструменты с высокими эксплуатационными качествами Конструкционные Детали машин с особыми свойствами
Металлы – наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях производства.
В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести» (серы). В начале XVIII в. получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и «начала горючести» – флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал 6 металлов (Au, Ag, Cu, Sn (олово), Fe, Pb) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В конце XVIII в. А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17 металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало.
Согласно периодической системы Д.И. Менделеева в природе насчитывается 107 химических элементов, из которых 85 элементов – металлы и лишь 22 – неметаллы. В настоящее время периодическая система насчитывает 111 элементов.
В конце XIX – начале XX вв. получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от химического состава и строения.
Основы современного металловедения заложили выдающиеся русские ученые-металлурги Павел Петрович Аносов (1799–1851) и Дмитрий Константинович Чернов (1839–1921), впервые обосновав влияние химического состава, структуры сплава и характера его обработки на свойства металла.
П.П. Аносов разработал научные принципы получения высококачественной стали, впервые в мире в 1831 г., разрабатывая способ получения булата , изучал под микроскопом строение отполированной поверхности стали, предварительно протравленной кислотой, т.е. применял так называемый метод микроанализа.
Бул а т (от перс. пулад - сталь), булатная сталь, углеродистая литая сталь, которая благодаря особому способу изготовления отличается своеобразной структурой и видом («узором») поверхности, высокой твердостью и упругостью. Узорчатость булатной стали связана с особенностями выплавки и кристаллизации. С древнейших времен (упоминается Аристотелем) идет на изготовление холодного оружия исключительной стойкости и остроты – клинков, мечей, сабель, кинжалов и др. Булат производили в Индии (под названием вуц), в странах Средней Азии и в Иране (табан, хорасан), в Сирии (дамаск, или дамасская сталь). Впервые в Европе литой булат, аналогичный лучшим старинным восточным образцам, получен на Златоустовском заводе П.П. Аносовым .
Ан о сов Павел Петрович , русский металлург. Родился в семье секретаряБерг-коллегии, который в 1806 был назначен советником Пермского горного управления и переехал с семьей в Пермь. Вскоре родители Аносова умерли, и он воспитывался у деда, служившего механиком на Камских заводах. В 13 лет Аносов поступил в Петербургский горный кадетский корпус (будущий Горный институт), который окончил в 1817. В том же году поступил на Златоустовские казенные заводы, основанные при Петре I. Спустя 2 года написал свою первую работу «Систематическое описание горного и заводского производства Златоустовского завода». Этот труд показал не только широкий кругозор Аносова (завод включал доменные печи, передельные и кричные фабрики, рудники по добыче железной руды, плотину с установленными на ней водяными колесами и др.), но и редкое умение обобщать и анализировать фактический материал. В 1819 Аносов назначен смотрителем Оружейной фабрики, в 1824 ее управителем, в 1829 директором этой фабрики, а в 1831 одновременно и горным начальником Златоустовских заводов. На Златоустовских заводах Аносов проработал около 30 лет, дослужившись до звания генерал-майора корпуса горных инженеров. В 1847 назначен начальником Алтайских заводов, где работал до конца жизни.
В районе Златоуста Аносов вел большие работы по изысканию месторождений золота, железных руд и др., занимался совершенствованием добычи и обработки металлов. Изобрел новые золотопромывальные машины, получившие распространение на Урале. Предложил использовать паровую машину для механизации труда в золотопромышленности. Первый номер «Горного журнала» (1825) открывается трудами Аносова по геологии.
Всемирную известность приобрели работы Аносова по производству стали. В 1827 Аносов опубликовал труд «Описание нового способа закалки стали в сгущенном воздухе», спустя 10 лет - другую замечательную работу «О приготовлении литой стали». Аносов предложил новый метод получения стали, объединив процессы науглероживания и плавления металла. Наряду с этим он практически доказал, что для науглероживания железа не обязательно соприкосновение металла и угля (как это считалось). Последний может быть с большим эффектом заменен печными газами. Так впервые в мире была применена газовая цементация металла, нашедшая в настоящее время широкое распространение. В 1837 Аносов осуществил переплавку чугуна в сталь как с добавкой, так и без добавки железа.
Первым в России Аносов разработал технологию изготовления огнеупорных тиглей – основного оборудования стале- и золотоплавильного производства того времени. Это позволило в 50 раз удешевить стоимость каждого тигля, ранее ввозимого из Германии.
Оригинальными были работы Аносова по раскрытию утерянного в средние века секрета приготовления булатной стали. Опыты в течение 10 лет по сплавлению железа с кремнием, марганцем, хромом, титаном, золотом, платиной и др., а также изучение свойств получаемых сплавов позволили Аносову первым раскрыть тайну булата. Аносов обосновал влияние химического состава, структуры сплава и характера его обработки на свойства металла. Эти выводы Аносова легли в основу науки о качественных сталях. Результаты работ Аносова обобщены в классическом труде «О булатах» (1841), который был сразу переведен на немецкий и французский языки.
Аносов первым доказал, что узоры на металле отражают его кристаллическое строение и установил влияние так называемой макроструктуры металла на его механические качества. Первым Аносов применил микроскоп для исследования внутреннего строения стальных сплавов (1831), положив начало микроскопическому анализу металлов. По инициативе Аносова в 40-х гг. 19 в. предприняты успешные попытки производства литых стальных орудий, завершенные впоследствии П.М.Обуховым.
Аносов был избран член-корреспондентом Казанского университета (1844), почетным членом Харьковского университета (1846). Имени Аносова учреждены премия и стипендия (1948).
Д.К. Чернов продолжил труды П.П. Аносова. Он по праву считается основоположником металлографии – науки о строении металлов и сплавов . Его научные открытия легли в основу процессов ковки, прокатки, термической обработки стали. В 1868 Д.К. Чернов указал на существование температур, при которых сталь претерпевает превращения при нагревании и охлаждении (критические точки). Открытые Д.К. Черновым критические точки в стали явились основой для построения современной диаграммы состояния системы железо – углерод.
Черн о в Дмитрий Константинович ,русский ученый в области металлургии, металловедения, термической обработки металлов. Родился в семье фельдшера. В 1858 окончил Петербургский практический технологический институт, затем работал в механическом отделении Петербургского монетного двора. В 1859–66 преподаватель, помощник библиотекаря и хранитель музея Петербургского практического технологического института. С 1866 инженер молотового цеха Обуховского сталелитейного завода в Петербурге, в 1880–84 занимался разведкой месторождений каменной соли в Бахмутском районе (Донбасс); найденные им залежи получили промышленное значение. С 1884, по возвращении в Петербург, работал в Морском техническом комитете, с 1886 (одновременно) главный инспектор министерства путей сообщения по наблюдению за исполнением заказов на металлургических заводах. С 1889 профессор металлургии Михайловской артиллерийской академии.
В 1866–68 в результате практического изучения причин брака при изготовлении орудийных поковок, а также глубокого анализа работ своих предшественников П.П. Аносова , П.М. Обухова , А.С. Лаврова и Н.В. Калакуцкого по вопросам выплавки, разливки и ковки стальных слитков, Чернов установил зависимость структуры и свойств стали от ее горячей механической и термической обработки. Чернов открыл критические температуры, при которых в стали в результате ее нагревания или охлаждения в твердом состоянии происходят фазовые превращения, существенно изменяющие структуру и свойства металла. Эти критические температуры, определенные Черновым по цветам каления стали, были названы точками Чернова. Чернов графически изобразил влияние углерода на положение критических точек, создав первый набросок очертания важнейших линий диаграммы состояния «железо-углерод» (см. Тему 3). Результаты своего исследования, положившего начало современной металлографии, Чернов опубликовал в «Записках Русского технического общества» (1868, № 7), назвав его «Критический обзор статей г. Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях и собственные Д.К. Чернова исследования по этому же предмету». В др. крупном научном труде «Исследования, относящиеся до структуры литых стальных болванок» (1879) Чернов изложил стройную теорию кристаллизации стального слитка. Он детально исследовал процесс зарождения и роста кристаллов (в частности, дендритных стальных кристаллов, которые иногда называются кристаллами Чернова), дал схему структурных зон слитка, развил теорию последовательной кристаллизации, всесторонне изучил дефекты литой стали и указал эффективные меры борьбы с ними. Этими исследованиями Чернов во многом способствовал превращению металлургии из ремесла в теоретически обоснованную научную дисциплину.
Большое значение для прогресса металлургии стали имели труды Чернова в области интенсификации металлургических процессов и совершенствования технологии производства. Он обосновал значение полноты раскисления стали при выплавке, целесообразность применения комплексных раскислителей, рекомендовал систему мероприятий, обеспечивающих получение плотного, беспузыристого металла. Чернов выдвинул идею перемешивания металла в процессе кристаллизации, предложив для этого вращающуюся изложницу.
Чернов многое сделал для совершенствования конвертерного способа производства литой стали. В 1872 он предложил подогревать в вагранке жидкий малокремнистый чугун, считавшийся непригодным для бессемерования, перед продувкой его в конвертере; в дальнейшем этот способ нашел распространение на русских и зарубежных заводах. Чернов применил спектроскоп для определения окончания бессемеровского процесса, одним из первых указал на целесообразность применения обогащенного кислородом воздуха для продувки жидкого чугуна в конвертере (1876). Чернов работал также над проблемой прямого получения стали из руды, минуя доменный процесс. Ему принадлежит ряд важных исследований в области артиллерийского производства: получение высококачественных стальных орудийных стволов, стальных бронебойных снарядов, изучение выгорания каналов орудий при стрельбе в результате действия пороховых газов и др. факторов. Чернов известен также рядом работ по математике, механике, авиации.
Чернов Д.К. - основоположник современного металловедения , основатель крупной научной школы русских металлургов и металловедов. Его научные открытия получили признание во всем мире. Чернов был избран почетным председателем Русского металлургического общества, почетным вице-председателем английского института железа и стали, почетным членом американского института горных инженеров и ряда др. русских и иностранных научных учреждений.
Классические труды «отца металлографии» Д.К. Чернова развивали выдающиеся русские ученые. Первое подробное описание структур железоуглеродистых сплавов было сделано А.А. Ржешотарским (1898). Дальнейшее развитие металловедение получило в работах видных советских ученых Н.И. Беляева, Н.С. Курнакова, А.А. Байкова, С.С. Штейнберга, А.А. Бочвара, Г.В. Курдюмова и др.
Современная наука о металлах развивается широким фронтом во вновь созданных научных центрах с применением электронных микроскопов и другой современной аппаратуры, с использованием достижений рентгенографии и физики твердого тела. Все это позволяет более глубоко изучить строение металлов, их сплавов и находить новые пути повышения механических и физико-химических свойств. Создаются сверхтвердые сплавы, сплавы с заранее заданными свойствами, многослойные композиции с широким спектром свойств и многие другие металлические, алмазные и керамико-металлические материалы.
Презентация на тему "Краткий очерк истории развития химии" по химии в формате powerpoint. В презентации рассказывается об истории возникновения и развитие химии как науки, отдельно рассмотрен вопрос становления химии в нашей стране. Автор презентации: учитель биологии и химии первой квалификационной категории Яковлева Лариса Александровна.
Фрагменты из презентации
Химия в древности
Химическое производство существовало уже за 3 – 4 тысячи лет до н. э.
Египет
- В Древнем Египте умели выплавлять из руд металлы, получать их сплавы, производили стекло, керамику, пигменты, краски, духи, делали вино. Египтяне были непревзойдёнными скульпторами и строителями.
- Египетские жрецы владели приёмами бальзамирования тел умерших фараонов и знати.
Древняя Месопотамия
Некоторые химические производства существовали в древности в Месопотамии,
Демокрит.
Жил в V в. до н. э., впервые высказал мысль о том. Что все тела состоят из мельчайших, невидимых, неделимых твёрдых частиц материи, которые он назвал атомами.
Аристотель
Считал, что в основе окружающей природы лежат четыре стихии.
Алхимия.
Цель алхимии – поиск путей превращения неблагородных металлов в благородные с помощью воображаемого вещества – философского камня.
Агрикола – «отец» металлургии
АГРИКОЛА Георг (наст. фам. Бауэр, Bauer) (1494-1555), немецкий ученый. Впервые обобщил опыт горно-металлургического производства в труде «О горном деле...» (1550, 12 книг, издан 1556), который до 18 в. служил основным пособием по геологии, горному делу и металлургии.
Парацельс – «отец» ятрохимии – науки о лекарствах
ПАРАЦЕЛЬС (настоящее имя Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, von Hohenheim) (1493-1541), врач и естествоиспытатель, один из основателей ятрохимии. Способствовал внедрению химических препаратов в медицину.
Химия в Древней Руси
В Киевской Руси выплавляли металлы, производили стекло, соли, краски, ткани. При Иване Грозном в Москве в 1581г была открыта аптека.
Русские учёные - химики
- М.В. Ломоносов;
- Д.И. Менделеев;
- А.М. Бутлеров;
- Н.Н. Бекетов;
- В.В. Марковников;
- C.В. Лебедев;
- Д.К. Чернов;
- П.П. Аносов.
М.В. Ломоносов
Сформулировал закон сохранения массы веществ в химических реакциях
Д.И. Менделеев
Открыл периодический закон и создал Периодическую систему химических элементов.
А.М. Бутлеров
Создал теорию строения органических веществ.
Н.Н. Бекетов
Открыл ряд активности металлов.
В.В. Марковников
Работал в области теоретической химии
С.В. Лебедев
Получил первый синтетический каучук
Д.К. Чернов
Разработал наилучшие условия отливки, ковки и термической обработки стали.
П.П. Аносов
Металлург, изобрёл способ закалки стали. Раскрыл секрет получения булатной стали
