🗊Строительные материалы 1 тема: Металлические материалы

Строительные материалы 1 тема: Металлические материалы

1. Общие сведения о черных, цветных металлов 1. Общие сведения о черных, цветных металлов 2. Механические свойства металлов 3. Влияние углерода на свойства стали 4. Структура и свойства стали 5. Классификация чугуна и область применения. 6. Цветные металлы и их применение в строительстве.

Классификация В строительстве обычно применяют не чистые металлы, а сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе черных металлов (~94%) и незначительное – сплавы цветных металлов (см. на рисунке выше)

Механические свойства металлов Механические свойства устанавливают по результатам статических, динамических и усталостных (на выносливость) испытаний. Статические испытания характеризуются медленным и плавным приложением нагрузки. Основными из них являются: испытания на растяжение, твердость и вязкость разрушения. Для испытания на растяжение используют стандартные образцы с расчетной длиной и площадью поперечного сечения образца сортового проката круглого, квадратного или прямоугольного сечения. Испытания проводят на разрывных машинах с автоматической записью диаграммы растяжения Предел упругости определяют напряжением, при котором остаточная деформация удлинения не превышает 0,05%. Предел текучести характеризуется условным пределом текучести, при котором остаточная деформация не превышает 0,2%. Физический предел текучести, соответствует напряжению, при котором образец деформируется без дальнейшего увеличения нагрузки.

Механические свойства металлов Испытание металлов на вязкость разрушения проводят на стан­дартных образцах с надрезом при трехточечном изгибе. Метод позволяет оценить сопротивление металла распространению, а не зарождению трещины или трещиноподобного дефекта любого происхож­дения, всегда имеющегося в металле. Динамические испытания металлов проводят на ударный изгиб и знакопеременное циклическое нагружение. Ударная вязкость характеризует сопротивление металла хрупкому разрушению и используется для определения по­рога хладноломкости. Сопротивление металла циклическому нагружению характеризуется максимальным напряжением, которое может выдержать металл без разрушения за заданное число циклов и называется пределом выносливости. Применяют симметричные и несимметричные циклы нагружения.

Сталь углеродистая обыкновенного качества. Решающее влияние на механические свойства в углеродистых сталях оказывает содержание углерода. При увеличении содержания углерода повышаются прочность, твердость и износоустойчивость, но понижаются пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается свариваемость.

Чугун получают в ходе доменного процесса, основанного на восстановлении железа из его природных оксидов, содержащихся в железных рудах, коксом при высоких температурах. Кокс, сгорая, образует углекислый газ. При прохождении через раскаленный кокс он превращается в оксид углерода, который и восстанавливает железо в верхней части печи по обобщенной схеме: Чугун получают в ходе доменного процесса, основанного на восстановлении железа из его природных оксидов, содержащихся в железных рудах, коксом при высоких температурах. Кокс, сгорая, образует углекислый газ. При прохождении через раскаленный кокс он превращается в оксид углерода, который и восстанавливает железо в верхней части печи по обобщенной схеме: Ғе203—»ҒезО4—»ҒеО—»Ғе Опускаясь в нижнюю горячую часть печи, железо плавится в соприкосновении с коксом и частично растворяя его превращается в чугун. В готовом чугуне содержится около 93% железа, до 5% углерода. Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и примесей. Существуют три основных способа производства стали: конвертерный, мартеновский и электроплавильный. Конвертерный основан на продувке расплавленного чугуна в больших грушевидных сосудах-конвертерах сжатым воздухом. Кислород воздуха окисляет примеси, переводя их в шлак; углерод выгорает. Мартеновский способ осуществляется в специальных печах, в которых чугун сплавляется вместе с железной рудой и металлоломом (скрапом). Электроплавление является наиболее совершенным способом получения высококачественных сталей с заданными свойствами, но требует повышенного расхода электроэнергии

Влияние углерода на механические свойства отожженных сталей.

Сталь легированная. При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, V и др.) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств (например, повышение предела текучести без снижения пластичности и ударной вязкости и т.д.).

СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Металлы представляют собой кристаллические тела с закономерным расположением атомов в узлах пространственной решетки.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

Сталь. В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.

Стержневая арматура

Сталь листовая Сталь листовая

Уголковые профили

Швеллеры Швеллеры

Чугуны. Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 %. углерода. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.

Белый чугун Белый чугун

Цветные металлы и сплавы. Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы.

ЛИТЕРАТУРА Технология металлов и сварка. Под ред. П.И. Полухина. М. Высшая школа. 1977. Строительные материалы. А.Г. Домокеев. М. Высшая школа. 1989 Большая советская энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова. М. изд. «Советская энциклопедия». 1974.

Цветные металлы