Металлы и металлические изделия.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТАфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Иркутский государственный университет путей сообщения »ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА- филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»(ЗабИЖТ ИрГУПС)ЧИТИНСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТАУЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА«Строительные материалы и изделия»Металлы и металлические изделия Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Металлы и металлические изделия Металлы – кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Такие свойства обусловлены их строением, так как в кристаллической решетке металлов есть не связанные с атомами электроны. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. В технике чаще всего применяются не чистые металлы, а их сплавыСплавы – системы, состоящие из нескольких металлов, или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойства- ми металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза), меди и цинка (латунь). Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные. К черным металлам относят железо и сплавы на его основе (чугун, сталь). Сталь – сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. По химическому составу различают стали углеродистые и легированные. По назначению – конструкционные, инструментальные и специальные.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Чугун – сплав железа с углеродом, некоторым количеством марганца, кремния и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. К цветным металлам относят все металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана. Металлы обладают высокой прочностью, причем прочность на изгиб и растяжение у них почти такая же, как на сжатие и превышает прочность бетона на сжатие в 10 раз.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Металлы очень технологичны. Изделия из них можно получать различными индустриальными методами: прокатом, волочением, штамповкой и т.д. Металлические конструкции легко соединяются между собой болтами, заклепками, сваркой.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Недостатками металлов является высокая теплопроводность, при воздействии огня металлоконструкции теряют устойчивость и деформируются. Большой ущерб экономике наносит коррозия металлов. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Черные металлы Основной способ производства черных металлов – получение чугуна из руды и последующая его переработка в сталь. Кроме того, для получения стали используют металлолом. Также развивается производство стали непосредственно из железных руд. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Сталь получают из чугуна или железного металлолома и специальных добавок плавлением в конвекторах, мартеновских или электрических печах. Выплавленную сталь разливают на слитки, или перерабатывают в заготовки методом непрерывной разливки.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стальные слитки – полуфабрикат, из которого различными методами получают необходимые изделия. В основном применяют обработку давлением предварительно нагретых заготовок.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Различают следующие виды обработки металлов давлением: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка. Прокатка наиболее распространенный способ, им обрабатывается до 70% заготовок.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Углеродистые и легированные стали чаще всего применяются в строительстве. Металлические конструкции, арматуру для железобетона, трубы, крепежные детали и другие строительные изделия изготавливают обычно из углеродистых сталей. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Углеродистые стали – сплавы, содержащие железо, углерод, марганец и кремний, а также вредные примеси серу и фосфор, снижающие прочность стали. В зависимости от содержания углерода такие стали делятся на низко- (до 0,25%), средне- (0,25-0,6%) и высокоуглеродистые (более 0,6%). Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. С увеличением содержания углерода уменьшается пластичность и повышается твердость стали, прочность ее также возрастает. Но при содержании углерода более 1% прочность стали снижается. По назначению углеродистые стали подразделяются на стали общего назначения и инструментальные. Стали общего назначения подразделяются на три группы А, Б и В.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Легированные стали помимо компонентов входящих в углеродистые стали содержат легирующие компоненты: марганец (Г), кремний (С), хром (Х), никель (Н), молибден (М), медь (Д), и другие элементы. Марганец повышает прочность, износостойкость сталей, кремний улучшает упругие свойства, никель и хром – механические характеристики, повышают жаро и коррозионную стойкость.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. По назначению легированные стали делят на конструкционные, инструментальные и стали со специальными свойствами. Для строи- тельных целей применяют в основном конструкционные, низколегированные стали с содержанием углерода не более 0,6%. Общее количество легирующих компонентов в них не превышает 5%. Низколегированные стали обладают наилучшими механическими свойствами после термической обработки.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Термическая обработка Изменения физико-механических свойств сталей можно добиться не только меняя её состав, но и путем направленной термической обработки. При одном и том же составе меняя режим нагрева можно изменять ту или иную структуру стали. Наиболее часто применяют: Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. - закалку (нагрев стали до 800-1000 °С и быстрое охлаждение в воде или масле), приводящую к повышению прочности и твердости стали,Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. - нормализацию (нагрев и медленное охлаждение на воздухе) повышающую механические характеристики стали,Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. отпуск (нагрев до 250-350 °С и медленное охлаждение на воздухе) обеспечивающий повышение пластичности стали и сохранение высокой прочности. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стальной прокат и стальные конструкции Большое количество стали используют для изготовления стальных конструкций – крупноразмерных элементов уникальных общественных, высотных жилых зданий и сооружений, промышленных предприятий, мостов, телевышек и т.д.. Стальные конструкции изготавливают из стального проката, соединяемого сваркой, заклепками или болтами.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стальные конструкции выполняют обычно из отдельных элементов прокатного профиля, выпускаемых по определенному перечню – сортаменту. Двутавровый прокатный профиль бывает 60 типоразмеров от 10 до 60 мм высотой и длиной от 4 до 13 м.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Швеллеры – 22 типоразмеров от 5 до 40 мм высотой и длиной от 4 до 13 м.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Прокатную угловую равнополочную сталь выпускают 84 типоразмеров с шириной полок от 20 до 250 мм, а неравнополочную – 50 типоразмеров с шириной полок от 250 до 250 мм.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. В строительстве также применяются гнутые профили различной конфигурации, имеющие более тонкие стенки, чем стальной прокат. Чаще всего используются гнутые профили в виде квадратных размерами от 40х40 до 180х180 мм и прямоугольных размерами от 60х20 до 200х160 мм труб. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Для изготовления стальных конструкций производят также листовую и широкополосную сталь толщиной от 6 до 20 мм. Для устройства покрытий промышленных зданий применяют стальной про- филированный настил из листовой стали толщиной от 0,8 до 1 мм. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стальная арматура Большое количество стали используют в качестве арматуры в железобетоне (около 50-100кг на 1м3 ). Для армирования железобетона применяют отдельные стержни, проволоку, сетки, каркасы и закладные детали. Арматура бывает напрягаемая и ненапрягаемая.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стержневая арматурная сталь может иметь диаметр от 6 до 80 мм. В зависимости от механических свойств арматурная сталь подразделяется на классы A-I (A240), A-II (A300), A-III (или A400), A-V (A800), A-IV (A600), A-VI (A1000). Маркировка. Ат — термически упрочнённая арматура. Знак С (например, А500С) — арматура пригодна для сваривания, К — указывает на стойкость к коррозионному растрескиванию.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. С повышением класса повышается предел прочности. Арматурные стержни класса АI гладкие, АII – АVI периодического профиля для улучшения сцепления с бетоном. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Стальную арматурную проволоку изготавливают двух классов В-1 и В-II, соответственно с пределами прочности при растяжении 550- 580 и 1300-1900 МПа. В-II используется для предварительного напряжения бетона.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Цветные металлы и сплавыЦветные металлы и сплавы используются в строительстве реже из-за их дороговизны. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Медь и её сплавы отличаются высокой тепло и электропроводностью, невысокой прочностью и низкой температурой плавления. Медь применяют в основном в виде сплавов: латуни и бронзы. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Латунь – сплав меди с цинком, в строительстве используют в виде декоративных элементов поручни, ручки, накладки, петли и др. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Бронзы – сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и др. Бронзы коррозионноустойчивы. Применяют их для декоративных целей (арматура для дверей и окон), в сантехнике. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Алюминий и сплавы на его основе. Это легкий серебристый металл (ρср = 2700 кг/м3 ) с низкой прочностью и твердостью. Несмотря на химическую активность алюминий стоек к коррозии благодаря защитным свойствам оксидной пленки. Для повышения прочности и твердости в него вводят легирующие добавки. Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. В строительстве сплавы алюминия широко применяют для изготовления оконных и дверных коробок и переплетов, в качестве кровельного материала, для трехслойных панелей с эффективным утеплителем.Преподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов. Вопросы для самопроверки Дайте определение таким понятиям, как металлы и сплавы. Что такое черные и цветные металлы? Каковы физико-механические характеристики металлов? Как получают чугун и сталь? Охарактеризуйте углеродистые и легированные стали? Какова область их применения в строительстве? Назовите основные виды строительных изделий из стали и цветных металловПреподаватель ЧТЖТ ЗабИЖТ ИрГУПС Н.С. Логинов.