| Предисловие |
| Введение |
| 1 Проблемы качества материалов |
| | 1.1 Материалы и их классификация |
| | 1.2 Инженерно-технические проблемы качества материалов |
| | 1.3 Технико-экономическая оценка качества материалов |
| | 1.4 Экологические требования к материалам |
| | 1.5 Прогноз развития рынка материалов |
| 2 Оценка качества материалов |
| | 2.1 Показатели качества материалов |
| | 2.2 Расчет комплексных и обобщающих показателей |
| | 2.3 Проблемы оценки показателей качества материалов |
| 3 Контроль качества материалов |
| | 3.1 Классификация видов технического контроля |
| | 3.2 Методы контроля качества материалов |
| | 3.3 Теоретические основы контроля структуры материалов. Элементы кристаллографии |
| | 3.4 Основные методы контроля структуры материалов |
| 4 Некоторые методы неразрушающего контроля |
| | 4.1 Неразрушающий контроль и классификация дефектов |
| | 4.2 Методы контроля качества дисперсных материалов |
| | | 4.2.1 Методы контроля дисперсного состава |
| | | 4.2.2 Методы контроля морфологии |
| | | 4.2.3 Методы контроля технологических характеристик |
| | | 4.2.4 Методы контроля поверхности материалов |
| 5 методы разрушающего контроля материалов |
| | 5.1 Контроль механических свойств. Пластическая деформация кристаллических материалов |
| | 5.2 Методы определения твердости |
| | 5.3 Методы определения эффективной толщины упрочненного слоя |
| 6 Обеспечение качества материалов при хранении, транспортировке и эксплуатации |
| | 6.1 Единая система защиты от коррозии и старения |
| | 6.2 Классификация коррозионных процессов |
| | 6.3 Пассивность металлов и сплавов |
| | 6.4 Коррозионно-механическое разрушение |
| | 6.5 Коррозия металлов в различных условиях |
| | 6.6 Диагностика коррозии |
| | 6.7 Методы защиты от коррозии |
| | 6.8 Прогнозирование процессов коррозии и старения |
| | 6.9 Выбор конструкционных материалов |
| | 6.10 Экономическая оценка коррозии |
| 7 Управление качеством материалов |
| | 7.1 Организационно-технические основы управления качеством |
| | 7.2 Стратегия управления качеством материалов |
| | 7.3 Управление качеством материалов на стадии производства |
| | 7.4 Метрологическое обеспечение качества |
| | 7.5 Роль стандартизации в управлении качеством материалов |
| Заключение |
| Список литературы |
Данное издание предназначено для специалистов в области менеджмента
качества и стандартизации и рекомендуется в качестве учебного пособия для
студентов, обучающихся по направлениям «Метрология и стандартизация» и «Управление
качеством». Курс «Контроль и управление качеством материалов» появился в связи
с потребностями в изложении и развитии основных аспектов управления качеством
современных материалов. Предлагаемое пособие основывается на базовых разделах
материаловедения, технологии материалов, физико-химических методов исследования,
стандартизации и менеджмента качества.
В последние несколько десятков лет появились новые материалы
– полимеры, керамика, волокнистые, наполненные композиционные материалы, а
также материалы с поверхностными покрытиями. За истекшее десятилетие сложилось
новое направление, связанное с получением микро- и наноматериалов, свойства
которых кардинально отличаются от свойств известных материалов. Важным аспектом
определения свойств наноматериалов и работы с ними являются классические и новейшие
методы исследования структуры и поверхности. Поэтому в результате промышленной
революции возникла необходимость развертывания разных по физической сути методов
контроля, что в первую очередь касается структуры материалов.
Для потребителя качество материала определяется прежде всего
его эксплуатационными и технологическими свойствами. Все эти свойства связаны с
химическим составом и структурой материала. С другой стороны возможность
получения требуемой структуры и свойств зависит от технологии производства
материалов и сопутствующих ей критических факторов.
Обретая все более междисциплинарный характер материаловедение
активно вовлекает в поиск и создание новых материалов знания, методы и опыт, накопленные
исследователями в области физики, химии, биологии, математического
моделирования, экологии и других наук. В данном интеграционном процессе методы
контроля качества материалов оказались наиболее эффективными при решении задач
прогнозирования свойств новых материалов.
Следует отметить, что механизм управления качеством материалов
представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов и субъектов
управления, используемых принципов, систем, методов, моделей, функций
управления на различных этапах жизненного цикла продукции и уровнях управления качеством.
Под управлением качеством материалов обычно понимают действия, осуществляемые
при их создании и потреблении в целях установления, обеспечения и поддержания
необходимого уровня качества. Структура и свойства материалов определяются
фазовым составом, размером зерен и плотностью дефектов, поэтому управление
этими параметрами наиболее эффективно обеспечивает заданное качество материала.
В связи с вышеизложенным структура данной книги такова: в
первой главе рассмотрена классификация материалов, приведены инженерно-технические,
экономические, экологические аспекты качества материалов. Во второй главе
представлены виды показателей качества материалов. Третья глава посвящена
основным аспектам современного контроля качества. В качества базисных рассмотрены теоретические
и прикладные аспекты контроля структуры
материалов. Главы 4 и 5 содержат информацию о некоторых современных методах
неразрушающего и разрушающего контроля материалов, в том числе и
высокодисперсных.
Поскольку немаловажным является обеспечение качества при
хранении, транспортировке и эксплуатации материалов, то методам решения этой проблемы
посвящена шестая глава. Седьмая глава пособия содержит информацию об
организационно-технических основах управления качеством материалов.
Мировой опыт управления качеством продукции показал, что
обеспечение стабильного качества изделий невозможно без высококачественных
материалов.
За последние десятилетия в мире созданы тысячи новых марок
стали, цветных металлов, сплавов, пластмасс, керамики, силикатных и углеродных
материалов, композитов и т.п. Появился отдельный класс материалов – наноматериалы.
Перечень конструкционных и функциональных материалов может быть продолжен, если
его дополнить материалами с особыми физическими свойствами, такими как полупроводники,
диэлектрики, сверхпроводники, опто- и пьезоматериалы. В технической литературе
последнего десятилетия XXI в. именуют веком новых материалов. Одна из основных
тенденций развития современного материаловедения заключается в максимальной
миниатюризации объектов, на получение которых направлены те или иные физические,
физико-химические и химические приемы воздействия на исходное сырье. Суть
нового технологического направления заключается в разработке прецизионных
приемов синтеза, позволяющих получать объекты в нанометровом диапазоне размеров
(доли, единицы и десятки нанометров). Другой характерной особенностью разрабатываемых
процессов является высокий удельный вес химических подходов при их реализации.
Получение принципиально новых характеристик материалов и изделий, особенно при
создании искусственных структур (основанных на квантовых эффектах), невозможно
в перспективе без применения прецизионных химических синтезов. Нанотехнологии,
позволяющие получать материалы с принципиально новыми свойствами, играют все
большую роль в технологиях получения новых материалов.
Для наноразмерных структур характерно сочетание квантово-размерных
и макроэффектов. С развитием нанотехнологии общество вступило в период, когда
можно задавать требуемые характеристики тех или иных материалов или даже
изделий непосредственно в процессе их изготовления. Наиболее наглядно это направление
проявляется в электронном материаловедении. Получила уверенное развитие новая
область электроники – наноэлектроника. В то же время отмеченные тенденции к
настоящему времени затрагивают практически все области твердофазного
материаловедения, появился термин
«наноматериалы» (нанокерамика, нанокомпозиты, нанопорошки,
нанотрубки и др.). К наноматериалам обычно относят объекты с размерами структурных
элементов в диапазоне от 1 до 100 нм.
Заключение
Материал, изложенный в данном пособии, свидетельствует о
том, что управление качеством материалов заключается в постоянном, планомерном и целеустремленном
процессе воздействия на факторы и условия, обеспечивающие создание продукции
оптимального качества с целью максимально эффективного его использования.
В соответствии с концепцией стандартов ИСО серии 9000 постоянное
улучшение качества продукции является залогом непрерывного повышения удовлетворенности
потребителей и других заинтересованных сторон. В этой связи весьма важной
является оценка уровня качества продукции – осуществление совокупности
операций, включающих выбор номенклатуры показателей качества продукции, определение
значений этих показателей и сопоставление их с базовыми.
В ХХ веке началось беспрецедентно быстрое развитие производства
новых материалов: алюминия, пластмасс, специальных сталей, сплавов, цемента и
др. В настоящее время внутренняя логика
развития производства требует «делать больше и дешевле» с меньшими затратами
сырья и энергии и меньшей нагрузкой на окружающую среду. В последнее время
развитые страны переориентируют свою промышленность на изготовление высокотехнологичной
продукции – производство альтернативных материалов, обладающих новыми качествами,
которые способны обеспечивать потребности развивающихся секторов экономики.
Новая продукция требует совершенствования и создания новых методов контроля
качества. Эффективная система контроля позволяет осуществлять своевременное и
целенаправленное воздействие на уровень качества выпускаемой продукции, предупреждать
возможные недостатки, обеспечивать их оперативное выявление и ликвидацию с
наименьшими затратами ресурсов.
Учитывая становление в последнее десятилетие нанотехнологий
и тенденцию к их быстрому росту, следует ожидать появление в промышленности
новых нетрадиционных методов контроля качества наноструктурированных материалов.
Нет сомнений, что многообразие новых материалов будет способствовать
внедрению новейших методов контроля качества в промышленность. Поэтому весьма
вероятно ожидать в ближайшем будущем изменения как перечня самих материалов,
так и номенклатуры методов контроля их качества.
Александр Федорович Дресвянников
Доктор химических наук, профессор
кафедры аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского
национального исследовательского технологического университета. Область научных
интересов: физико-химия наноструктурированных материалов, физико-химические
методы исследования, контроль и управление качеством материалов. Автор более
250 научных работ, в том числе 4 научных монографий; имеет 16 патентов на
изобретения.
Колпаков Михаил Евгеньевич
Кандидат химических наук, доцент
кафедры аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского
национального исследовательского технологического университета. Область научных
интересов: электрохимические процессы, физико-химические методы исследования,
контроль и управление качеством материалов. Автор более 100 публикаций в
российских и зарубежных научных изданиях, в том числе 1 монографии.
