- •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
Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
-
№
Материал
Температура, С
Плавления
Затвердевания
Кипения
Воспламенения
Возгорания
1
2
3
4
5
6
7
8
Железо
Сжиженный газ
Бензин
Дизельное топливо
Трансформаторное масло
Алюминий
Медь
Вольфрам
+1539
+660
+1083
+3400
+1400
-135….-190
-80
-10…-60
-41…+1
+35…+195
+180…+360
-45…-65
+2500
+1100
-70
-27
+30…+100
+135
-
+400….+470
+235…+370
+230…+315
Температура разложения - минимальная температура, при которой из образца выделяется заметное количество газов.
Температура воспламенения - минимальная температура при которой выделяется достаточное количество горючих газов, способных воспламениться от внесенного пламени.
Т емпература возгорания – минимальная температура, при которой в отсутствие внешнего источника зажигания возникает самовозгорание.
Теплопроводность – способность материала передавать через свою поверхность тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных сторонах изделия (рис. 2.5):
Q =F(T1- T2) / h,
где h – толщина пластины материала;
F- площадь теплопередающей поверхности пластины;
T1 ,T2- температура на поверхностях пластины;
- коэффициент теплопроводности.
Из предыдущей формулы находим коэффициент теплопроводности
=Q h / F(T1- T2 ), Вт / (мК).
Следовательно, коэффициент теплопроводности это отношение произведения количества тепла Q, проходящего через пластину материала, на толщину пластинки h, отнесенное к площади пластинки F и к разности температур на ее сторонах (Т1 - Т2).
Коэффициент показывает количество теплоты Вт, проходящего через плоскую стенку толщиной 1м и площадью 1м2 при перепаде температур на противоположных поверхностях в 1оС (1К) в течение 1 часа, т.е. этот коэффициент характеризует скорость, с которой тепло переносится через материал.
Находим из вышеприведенной формулы размерность коэффициента теплопроводности: Втм / (м2К), а после сокращения получаем Вт / (м К).
Теплопроводность материала зависит от его строения, структуры, пористости и характера пор, от влажности и температуры (табл. 2.5). Для однородного материала с уменьшением плотности уменьшается и теплопроводность.
По теплофизическим свойствам (теплопроводности) материалы делятся на теплоизоляционные, конструкционные и конструкционно - теплоизоляционные.
Имеются три класса теплоизоляционных материалов:
А – низкой теплопроводности, <0,058 Вт / (мК);
Б – средней теплопроводности, =0,058…0,116 Вт / (мК);
В–повышенной теплопроводности; 0,116 Вт / (мК).
Рис. 2.5. Схема расчёта потерь тепла
Q через ограждающую конструкцию: F-
площадь конструкции
м2;
h- толщина стенки, м;
- температуры на поверхности стенки
внутри и снаружи здания,
, λ –коэффициент теплопроводности
материала, Вт / (м×К)
Таблица 2. 5