Специальность
1А
РАЗДЕЛ № 9. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Лекция №15.
Тема № 25,26. Металлические материалы и изделия.
Вопросы:
1.Общие сведения о металлических строительных материалах. Строительные стали, их основные свойства, технические требования к качеству и области применения.
2.Арматурная сталь: общие сведения, классификация, технические требования к качеству и области применения. Защита металла от коррозии.
3. Общие сведения об алюминиевых сплавах, используемых в строительстве.
Литература: 1. Учебник с. 232…254 .
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
- арматура для железобетона, разнообразные металлические конструкции, трубы и т.д.
Ценные свойства: |
Недостатки: |
• высокая прочность; |
• подверженность коррозии; |
• хорошая обрабатываемость; |
• деформируемость при |
• свариваемость и др. |
высоких температурах; |
|
• значительная плотность; |
|
• высокая стоимость. |
Металлы
черные |
цветные |
07/10/19 |
2 |
Черные металлы - сплавы железа с углеродом (в небольшом количестве содержат кремний, марганец, фосфор, серу и др. химические элементы).
От содержания углерода их подразделяют на стали и чугуны.
Цветные металлы - медь, алюминий, магний, цинк и др.
Различают металлы химически чистые, технические и их сплавы.
Металлы различаются строением атомов, типами и параметрами кристаллических решеток.
Особенность многих металлов - аллотропия или полиморфизм.
Полиморфизм - способность изменять свою кристаллическую структуру в твердом состоянии при различной температуре.
Аллотропия - вторичная кристаллизация, (первичной понимают кристаллизацию при затвердевании охлаждаемого расплавленного металла).
07/10/19 |
3 |
Физические свойства металлов:
•большая плотность;
•высокая температура плавления;
•хорошая теплопроводность;
•значительный температурный коэффициент линейного расширения и др.
Механические свойства металлов:
•высокая прочность и твердость;
•значительная ударная вязкость;
•высокий модуль упругости;
•способность к упругим и пластическим деформациям.
Технологические свойства металлов:
• способность подергаться механической и термической
обработке: давлением (ковка, штампование, прокат, волочение), резанием и сваркою.
07/10/19 |
4 |
Железоуглеродистые сплавы (ЖУС)
|
|
|
|
|
|
|
|
Стали |
Чугуны |
||
(до 2,14% углерода) |
(от 2,14 до 6,67 %) |
||
|
|
|
|
Чугун выплавляется в (доменных) печах, где происходит восстановление железа из его оксидов, содержащихся в руде, и освобождение его от пустой породы и примесей (восстановление железа происходит под воздействием окиси углерода, выделяющейся при сжигании топлива).
При удаление излишнего углерода и части вредных примесей путем их окисления происходит передел чугуна на сталь (закись железа удаляется путем раскисления).
07/10/19 |
5 |
Способы получения стали
Мартеновский |
Конверторный |
Электро- |
|
плавильный |
|||
|
|
Составляющие
ЖУС
Цементит |
Феррит |
Перлит |
Железо образует четыре аллотропические модификации:-Fe; -Fe; -Fe и -Fe.
07/10/19 |
6 |
Цементит (карбид железа Fe3C) - химическое соединение с
содержанием углерода 6,67%. Свойства - высокая твердость (НВ 800) и хрупкость.
Феррит - устойчивый твердый раствор углерода в -Fe. Предельное содержание углерода при t = 20 C ≤ 0,006%,
твердость по Бринеллю НВ 80 и предел прочности при растяжении 300 МПа. Пластичный (εt = 40%) и мягкий.
Перлит - смесь феррита и цементита (содержание углерода около 0,3%). Свойства - промежуточное положение между ферритом и цементитом: твердость НВ 150…250, предел прочности при растяжении 800...850 МПа, малопластичен:
εt = 5…15%.
Аустенит - твёpдый раствор углерода в -Fe (содержаться в
сплавах при повышенной температуре > 727 °С).
Ледебурит - смесь аустенита и цементита (образуется в сплаве при содержании углерода 4,3%).
07/10/19 |
7 |
Влияние содержания углерода (С, %) на механические свойства стали:
НВ, твердость по
Бринеллю;
u, МПа, предел
прочности при растяжении;t, относительное
удлинение при разрыве;
Wdyn, удельная ударная вязкость.
07/10/19
По содержанию в сплаве перлита можно установить процентное содержание углерода:
C = 0,83 p
где p - относительное содержание в сплаве перлита.
Содержание перлита в сплаве определяется по специальным образцам – шлифам.
Микроструктура стали (X100): а - перлит 100% (С=О,83%); б - перлит 50% + феррит 50% (С=0,4%); в - феррит 95% + перлит 5% (С =0,04%).
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов:
А - область аустенита; Ф - область феррита; П - область перлита; Ц - область цементита; Л - область ледебурита; Ж - область жидкого состояния сплава; Э - эвтектоид; Э -эвтектика; З - линия начала кристаллизации сплава; Т -линия окончания кристаллизации сплава.