- •Н.В. Храмцов Основы материаловедения
- •Введение
- •Общие понятия о материалах
- •Исходные понятия
- •1.2. Классификация материалов
- •1. 3. Качество материалов
- •2. Свойства материалов
- •2.1. Химический состав. Макро и микроструктура металлов
- •2.2. Физические свойства материалов
- •Значения плотности некоторых материалов*
- •Взаимосвязь плотности с другими показателями
- •Где ф и o - прочность пористого (фактического) и беспористого материала;
- •Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор. Температурные характеристики
- •Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
- •Коэффициенты теплопроводности материалов
- •Теплота плавления
- •Коэффициенты теплоемкости материалов
- •Коэффициенты линейного расширения материалов
- •Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами
- •Коэффициенты водопоглащения материалов
- •Электромагнитные свойства
- •Магнитные свойства материалов
- •2.3. Механические характеристики материалов
- •У сталостные испытания
- •2.4. Технологические свойства
- •Потребительские показатели качества материалов
- •Влияние воздуха и воды на свойства материалов
- •Влажность воздуха
- •Точка росы
- •2.7. Экологическая безопасность строительных материалов
- •Средние затраты энергии на производство единицы продукции
- •3. Металлы и сплавы
- •3.1. Кристаллическая структура металлов
- •3.2. Чугуны и стали
- •Сравнительные показатели чугунов и сталей
- •3.3. Углеродистые и легированные стали
- •Легированные стали
- •Арматурные стали
- •3.4. Жаростойкие и тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.5. Термообработка сталей
- •Закалка сталей
- •3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов
- •Свойства цветных металлов
- •3.7. Алюминиевые сплавы
- •3.8. Медные сплавы
- •3.9. Свинец, олово, серебро и цинк
- •3.10. Титан и его сплавы
- •4. Каменные строительные материалы
- •4.1. Природные каменные материалы
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы
- •Определение марки цемента в результате испытаний
- •4.3. Искусственные каменные материалы
- •Классификация бетонов
- •Классификация керамики
- •Основные различия между силикатными и керамическими кирпичами
- •4.3. Современные стеновые строительные материалы
- •5. Органические материалы
- •5.1. Лесоматериалы
- •Защита древесины от гниения и возгорания
- •5.2. Строительные изделия из древесины
- •Изделия из древесины
- •5.3. Использования древесных отходов
- •5.4. Органические вяжущие
- •5.5. Современные технологии деревянного домостроения
- •Клееные брусья
- •Термодревесина
- •6. Порошковые и композиционные материалы
- •6.1. Классификация порошковых материалов
- •Классификация порошковых материалов
- •Конструкционные металлические порошковые материалы по назначению могут быть:
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей
- •6.3. Композиционные материалы
- •Примерами композиционных материалов являются:
- •7. Полимерные и пластические материалы
- •7.1. Общие свойства
- •Классификация полимерных материалов
- •Достоинства пластмасс:
- •Недостатки пластмасс:
- •7.2. Термопластичные полимеры
- •Группы полимерных материалов
- •Классификация наполнителей полимерных материалов
- •7.3. Изготовление и ремонт деталей
- •Сварка полимерных материалов
- •Способы сварки пластмасс
- •Клеевые составы на основе эпоксидных смол
- •7.5. Резиновые материалы
- •8. Основы получения сырья, обработки материалов, изготовления деталей и сборки конструкций
- •8.1. Добыча сырья
- •8.2. Изготовление материалов
- •Поризация строительных материалов
- •8.3. Обработка камня
- •8.4. Обработка древесины
- •8.5. Литье и прокатка металлов
- •Технология изготовления бесшовных труб
- •8.6. Резка металлов
- •Причины затрудненной резки некоторых сплавов
- •8.7. Антикоррозионная защита металлов и сплавов
- •8.8. Механическая обработка металлов
- •8.9. Сборка деталей
- •9. Сварка металлов
- •9.1. Классификация способов сварки
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки
- •9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка
- •9. 5. Особенности сварки чугуна и алюминия
- •9.7. Газовая сварка и наплавка
- •9.8. Оценка качества сварки
- •Методы контроля с разрушением сварного соединения
- •10. Перспективные технологии
- •10.1. Нанотехнологии
- •Размерные приставки для единиц измерения
- •Фуллерены
- •Нанотрубки
- •Шунгиты
- •Шунгит имеет следующие замечательные свойства:
- •Нанобетоны и наноасфальты
- •Полимерцементогрунт
- •Области применения наноматериалов
- •Научные перспективы
- •10.2. Фаббер-технологии в производстве деталей и строительных конструкций
- •10.3. Лазерные технологии
- •Характеристики резки материалов лазером мощностью 1,5 кВт
- •Литература
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
- •5. Органические материалы -102
- •6. Порошковые и композиционные материалы - 111
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
- •7. Полимерные и пластические материалы -120
- •9. Сварка металлов - 163
- •Механические свойства арматурной стали по классам
Потребительские показатели качества материалов
Для потребителя важнейшими показателями качества продукции являются группы эксплуатационных и экономических показателей, отражающих соотношение: качество – стоимость. Общеизвестно, чем выше качество, тем большие затраты на производство (рис. 2 26)..
Э ксплуатационные свойства изделий из материалов - это износостойкость и коррозийная стойкость, долговечность и безотказность их.
При работе сопрягаемых деталей имеют место два нежелательных явления: трение и износ. Трение приводит к повышению температуры деталей и на него затрачивается значительная часть полезной энергии. Следствием износа является изменение посадок и геометрической формы сопряжения; у посадок с зазором он увеличивается, а у посадок с натягом натяг уменьшается и даже возникает зазор. В конечном итоге это приводит к необходимости ремонта или замены изделий.
Износостойкость – это свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию поверхности при работе изделия. Скорость износа зависит от свойств материала (твердость, структура и т.д.), от условий работы детали (нагрузки, скорости, температуры, смазка, загрязненность и т.д.).
Коррозийная стойкость – это способность материала сопротивляться электрохимическому или химическому разрушению материала. Скорость коррозии определяется свойствами материала, агрессивностью среды и зависит от конструкторско технологических мероприятий по ее снижению.
Важнейшим эксплуатационным показателем является надежность изделий, включающая в себя безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.
Надежность изделия изменяется по времени и по наработке. В принципе, надежность – это качество изделия, развернутое во времени.
Долговечность определяется наработкой (часы работы, объемы работы и др.) изделий до предельного состояния.
Безотказность – это свойство изделия работать без отказов в определенных условиях эксплуатации.
Стоимость материалов составляет до половины стоимости строительных и машиностроительных работ.
Чтобы создать строительную конструкцию надо иметь:
идею и проектное решение;
материалы по номенклатуре и количеству;
транспортные и грузоподъемные средства;
технологическую базу, оснастку и инструмент;
производственную инфраструктуру;
квалифицированных исполнителей работ.
Для реализации всего этого необходимо финансирование, причем затраты на материалы значительны. Поэтому при строительстве первоочередной задачей является снижения затрат на материалы. В этом плане эффективно решение следующих воросов:
- изыскание местного сырья;
- изготовление строительных материалов на месте с целью уменьшения транспортных издержек;
- использование более дешевых материалов при условии обеспечения нужного качества изделий;
- применение новых более эффективных технологических процессов.
При выборе технологии, нового материала и др. следует учитывать не только стоимость СМР, но и эксплуатационные затраты. Например, вместо котельной, работающей на твердом топливе (уголь, дрова) можно после модернизации перейти на газ. Затраты на модернизацию котельной естественно будут, но и ожидается экономия в эксплуатации, поэтому, в целом, эффективность такого решения будет безусловной.
Или другой пример. Здания старой кирпичной постройки сейчас утепляют снаружи современными теплоизоляционными материалами. Затраты, безусловно, будут существенными, но и эффект от снижения тепловых потерь может быть большим. Следовательно, если используем более качественные и дорогостоящие материалы, то надо, чтобы они были более эффективны в эксплуатации или при изготовлении строительной конструкции.
В последнее время на рынке появляются все новые и новые материалы. Жизненный цикл производства материала (рис.2.27) начинается со стадии внедрения, которому предшествует научно – исследовательская работа по разработке нового материала. Далее с помощью соответствующей рекламы происходит рост объемов производства. После того, как продукция достигает
э
Календарное
время Рис.
2.27. Изменение объемов производства
(продаж) материалов по времени
рост объема продаж прекращается, кривая выравнивается, так как на этом этапе неизбежное обновление продукции начинает влиять на ее объем. Наконец, появляются новые материалы, которые начинают конкурировать с существующим и вытеснять его с рынка продаж, в результате чего объем продаж сокращается.
Процесс повышения качества продукции является главнейшим направлением технического прогресса.