Вопрос 1. История развития материаловедения.

Материаловедение — наука, изучающая строение и свойства
материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами.

Вся история человечества связана с применением различных
материалов, именно они дали названия целым эпохам: каменный
век, бронзовый век, железный век.

На ранней стадии развития человек использовал природные
материалы — дерево, кость, камень. Особое место занял камень,
из которого изготавливались орудия труда — каменные топоры,
каменные ножи. Следует отметить, что именно с помощью камня
около 500 тыс. лет назад люди научились добывать огонь. Использование огня для обжига глины при изготовлении предметов домашней утвари положило начало технологии изготовления керамики.

На следующем этапе развития человек стал использовать металлы. Естественно, что в первую очередь применялись те из них, которые встречаются в природе в чистом, самородном виде. Прежде всего это медь, начало ее применения относят к 7-му тысячелетию до н. э. В 4-м тысячелетии до н. э. начали использовать металлургические процессы получения сплавов. Преобладают уже металлические инструменты из бронзы — сплава меди с другими металлами, в первую очередь с оловом, имеющим лучшие свойства, чем чистая медь.

Важнейшим этапом развития стало использование железа и его
сплавов. К середине XIX в. был освоен мартеновский метод производства стали, а к концу века — конвертерный. Сплавы на основе железа и в настоящее время являются основным конструкционным материалом.

Промышленное производство не может существовать без научной базы. Именно середину XIX в. следует считать временем зарождения металловедения — отрасли материаловедения — как науки. В ее развитие большой вклад внесли русские и советские
ученые.

Остановимся на важнейших этапах развития науки. Основоположником металловедения является выдающийся русский ученый Д.К.Чернов (1839—1921). Работая на Обуховском заводе и занимаясь производством стали, он провел исследования превращений, происходящих при нагреве стали, результаты которых были опубликованы в 1868 г. В его работе было показано, что цвета каления стали, определенные визуально, соответствуют температурам, при которых происходят превращения в стали. Эти температуры были названы критическими точками (точками Чернова). Именно Д.К.Чернов впервые изобразил важнейшие линии диаграммы состояния железо—углерод. Французский исследователь Ф. Осмонд (1849— 1912), воспользовавшись пирометром, изобретенным Ле-Шателье (1850—1936), определил температуры критических точек, описал характер превращений при этих температурах и дал названия основным структурам. Спустя 10 лет Д. К. Чернов изложил основы теории кристаллизации сплавов, развитые затем Г.Г.Тамманом (1861 — 1938), членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Основоположником металлографии — важнейшего направления металловедения — был русский ученый-металлург П.П.Аносов (1799—1851), впервые применивший микроскоп для изучения структуры сплавов. На основании его работ А. Мартенс (1850 —1914) и другие ученые разработали изображения микроструктур сплавов железа и углерода.

Важный вклад в теорию науки внес американец Д. Гибсс (1839—
1903), который, используя принципы термодинамики, разработал
теорию равновесия фаз. На основании этой теории, а также с
помощью металлографического анализа рядом ученых — Н.Т. Гудцовым (1885— 1957), А. А. Байковым (1870— 1946) в России, Р. Аустеном (1843—1902) в Англии — было доказано наличие твердых растворов в металлических сплавах.

Большой вклад в разработку научных основ металловедения
внес Н.С. Курнаков (1860— 1941), применивший методы физико-
химического анализа для исследования сплавов и установивший
закономерности изменения свойств сплавов в зависимости от их
типа и химического состава.

Важнейший вклад в теорию упрочнения сплавов был внесен
советскими учеными. В частности, Я.И.Френкель выполнил расчет теоретической прочности металлов, который стал побудительным мотивом изучения реальной прочности металлов, в результате чего были разработаны теории дислокаций, пластического течения металлов и способов упрочнения как создания препятствий перемещению дислокаций. Факты измельчения зерна в результате полиморфных превращений установил В.Д.Садовский, а сплавы цветных металлов, упрочняемые дисперсионным твердением,
разработал И. Н. Фридляндер.