Вопрос 46 основы технологии чёрных металлов.Производство чугуна.

Чугун получают в доменных печах высокотемпературной, обработкой смеси железной руды, твёрдого топлива (кокса) и флюса.Кокс – продукт термообработки каменного угля при температуре без доступа воздуха, состоящий из углерода.Флюс – как правило известняк.Изделия из чугуна:1.Трубы канализационные и фасонные части к ним.2.трубы напорные. Производство стали.Около 80 % чугуна перерабатывается в сталь. Сталь также получают из железного лома.

Чугун (лом) и добавки плавятся в печах:1.мартеновских;2.конверторных;3.’лектрических. Изготовление стальных изделий.Прокат – пропускание горячего стального слитка между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего заготовка обжимается, вытягивается и приобретает заданный профиль, зависящий от формы валков.Прессование – выдавливание находящейся в контейнере стали через выходное отверстие матрицы. В зависимости от формы отверстия можно получать стальные изделия разнообразного профиля.Волочение – последовательное протягивание заготовки через отверстия размером меньше размера заготовки, в результате которого заготовка обжимается и вытягиваетсяКовка – обработка раскалённой стали повторяющимися ударами молота для придания заготовке нужных размеров и формы.Сортамент кованной стали: болты, анкеры, скобы, архитектурные изделия.Штамповка – разновидность ковки, при которой сталь, деформируясь под ударами молота, заполняет форму штампа.Штамповка может быть горячей и холодной.Штамповкой получают изделия высокоточных размеров.Холодное профилирование – деформирование листовой или круглой стали на прокатных станах с приданием формы различных профилей.

Вопрос 47 Свойства сталей.Основные свойства сталей:1.Физические:

1.1плотность;2физико-механические:2.1.прочностные;2.2деформативные;3.технологические;4.теплофизические. Плотность.Плотность стали ρ = 7850 кг/м³, что приблизительно в 3 раза выше средней плотности каменных материалов.Прочность и деформативность:В изделиях и конструкциях стали работают как на сжатие, так и на растяжение. Характеристики сталей, нормируемые в стандартах:временное сопротивление при разрыве σ_В;предел текучести физический σ_Т или условный σ_0,2;предел упругости (пропорциональности) физический σ_у или условный σ_0,02;относительное удлинение при разрыве ε. Физический предел пропорциональности (упругости) σ_у (МПа) – наибольшие напряжения при растяжении, при которых сохраняется зависимость:σ = ε·Е.Условный предел пропорциональности (упругости) σ_0,02 (МПа) – наибольшие напряжения при растяжении, при которых пластические (остаточные) деформации составляют ε = 0,02%. Физический предел текучести σ_Т (МПа) –напряжения, при которых начинается течение стали под нагрузкой.Течение стали – существенное увеличение деформаций без увеличения внешней нагрузки или при незначительном её увеличении.Условный предел текучести σ_0,2 (МПа) – наибольшие напряжения при растяжении, при которых пластические (остаточные) деформации составляют ε = 0,2%. Временное сопротивление при разрыве σ_В (МПа) – наибольшие напряжения при растяжении, которые может выдержать сталь при растяжении.

Относительное удлинение при разрыве ε (%) – относительное удлинение стали, характеризующее её пластичность:ε = [(Ɩ₁ – Ɩ₀) / Ɩ₀]·100,где Ɩ₀ – начальная длина расчётной части образца, мм;Ɩ₁ – его конечная длина после разрыва, мм. Твёрдость.Твёрдость сталей определяют по величине вдавливания индентера в испытуемую сталь.Индентер – тело с твёрдостью существенно выше, чем у испытуемого материала.Ударная вязкость.

Ударная вязкость – свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Теплофизические свойства сталей слабо зависят от её состава (кроме температуры размягчения и плавления)

Вопрос 48 Углеродистые и легированные стали.Углеродистые (нелегированные) стали – это сплавы железа с углеродом , марганцем и кремнием.Вредные примеси – сера и фосфор.Легированные стали – это стали, содержащие легирующие элементы в количестве, сверх установленных в ГОСТ.Легирующие элементы – металлы и неметаллы, повышающие физико-механические характеристики или придающие стали особые свойства. Нержавеющие стали – стали с минимальной массовой долей хрома 10,5 % и максимальной массовой долей углерода 1,2 %. Углеродистые стали обыкновенного качества: Особенности свойств:1.Высокая пластичность2. Средняя пластичность, ярко выраженная текучесть. Применение в строительстве: Трубы, резервуары,листовой и фасонный прокат для изготовления конструкций, арматура. Легированные стали. Особенности свойств:1.Высокая прочность, низкая пластичность2. Высокая прочность. Применение в строительстве: Ответственные несущие конструкции (балки, фермы, колонны),арматура для преднапряжённых конструкций. Нержавеющие стали. Особенности свойств: Высокая коррозионная стойкость.Применение в строительстве:Конструкции, работающие в агрессивных средах.

Вопрос 49 Термическая обработка стали.Термическая обработка стали – высокотемпературная обработка стали, направленная на изменение её структуры и, соответственно, свойств. В основе термической обработки лежит то, что при одинаковом составе, но при разных температурах устойчивыми оказываются различные кристаллические модификации железа.

Вид термической обработки :1.Закалка.Изменение свойств стали: Увеличивается твёрдость, прочность, снижаются пластичность, ударная вязкость

2.Нормализация.Изменение свойств стали: Увеличивается пластичность, ударная вязкость

3.Отпуск.Изменение свойств стали: Повышение пластичности, снятие внутренних напряжений.

Вопрос 50 Стальной прокат и гнутый профиль. Стальной прокат – горячекатаные фасонные и гнутые профили, выпускаемые по сортаменту.Сортамент – состав продукции по маркам, профилям, размерам. Стальной прокат:1) широкополосный универсальный.2) полоса горячекатаная.3)круглый горячекатаный.4) квадратный горячекатаный.5) швеллер горячекатаный.6) уголок горячекатаный равнополочный.7) уголок горячекатаный неравнополочный.8) листовой горячекатаный.9) листовой холоднокатаный.10) двутавры.11) двутавры с параллельными гранями полок.12) трубы бесшовные горячедеформированные общего назначения.13) трубы бесшовные холоднодеформированные общего назначения.14) трубы водопроводные и газопроводные..15) трубы электросварные со спиральным швом общего назначения.16) трубы электросварные с прямым швом.17) трубы электросварные холоднодеформированные.Гнутый стальной профиль:1) швеллеры равнополочные.2) швеллеры неравнополочные.3) зетовый равнополочные.4) зетовый неравнополочные.5) уголок равнополочный.6) уголок неравнополочный.7) листовой с трапециевидными гофрами типа Н. 8) замкнутые сварные квадратные.

Вопрос 51 Стальные конструкции. Сталь- ковкий железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2 %. Это один из основных конструкционных строительных материалов. Из стали изготовляют строительные конструкции, трубопроводы, арматуру для железобетона.

По способу получения тали разделяют на мартеновские, конвертерные и электростали. По химическому составу в зависимости от входящих в сплав химических элементов стали бывают углеродистые и легированные.Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит до 1 % марганца, до 0,4 % кремния, а также примеси серы и фосфора. Если количество примесей не превышает заданного верхнего предела, их называют нормальными.Чугун - железоуглеродистый сплав с содержанием углерода 2...4,3 %. В его состав входят также марганец, сера, кремнийд фосфор. Основная масса чугуна идет на производство стали. Кроме того, его используют как самостоятельный конструкционный материал В зависимости от формы связи углерода различают белый и серый чугун.Белый чугун содержит углерод в химически связанном состоянии в виде карбида железа Fe3C.В сером чугуне углерод находится в свободном состоянии в виде графита.\

52. Соединения стальных конструкций. В строительной практике применяют три вида соединений: болтовое, заклепочное и сварочное. Сварка – заполнение шва (стыка) между двумя стальными элементами расплавленным металлом. Расплав металла может получаться: в результате плавления электрода (стержневого или проволочного); в результате плавления металла свариваемых элементов. Сварка: Электродуговая, Газоэлектрическая, Контактная. Электродуговая сварка – сварка стержневыми электродами, плавящимися в результате образования электрической дуги между стержневым электродом и свариваемыми элементами. Электроды для электродуговой сварки подразделяются на типы и марки (ГОСТ 9467-75). Тип электрода определяет прочность металла шва (в кН/см2), марка – состав защитной обмазки, которая выбирается в зависимости от тока и положения шва. Газоэлектрическая сварка – сварка проволочными электродами, плавящимися в результате образования электрической дуги между электродом и свариваемыми элементами. Проволока для газоэлектрической сварки подразделяется на типы. Тип проволоки определяет прочность металла шва (в кН/см2). Защитная среда создаётся за счёт подачи в зону шва нейтрального газа (СО2 или Ar). Сварка под слоем флюса – сварка проволочными электродами, плавящимися в результате образования электрической дуги между электродом и свариваемыми элементами. Контактная сварка – сварка плавлением в результате образования электрической дуги между свариваемыми элементами. Виды контактной сварки: точечная; валковая, стыковая. Болтовые соединения – разъёмные соединения стальных конструкций с помощью болтов: обычных (ГОСТ 22356-77); высокопрочных (ГОСТ 22356-77); анкерных (ГОСТ 24379.1-80). Болты бывают грубой, нормальной и повышенной точности (классы С, В и А), требующих диаметр отверстия на 2…3, 1…1,5 и 0,25…0,3 мм большего, чем диаметр болта. Заклёпочное соединение — неразъёмное соединение деталей при помощи заклёпок. Обеспечивает высокую стойкость в условиях ударных и вибрационных нагрузок. 53. Стальная арматура Стальная арматура – стальная проволока и стержни, воспринимающие в железобетонных изделиях и конструкциях, а также в армированной кладке преимущественно растягивающие напряжения. Требования к стальной арматуре устанавливаются в стандартах: ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. ГОСТ 10884-94. Сталь арматурная термомеханически упрочнённая для железобетонных конструкций. Технические условия. Классификация стальной арматуры. По диаметру: Проволочная (3…8 мм), Стержневая (8…80 мм). По виду поверхности: Гладкая, Периодического профиля. По способу производства: Холоднотянутая (Условные обозначения: «В» или «Вр») , Горячекатаная (Условное обозначение: «А»), Термомеханически упрочнённая (Условное обозначение: «Ат»). По физико-механическим свойствам на классы: Холоднотянутая:

B-I, Bp-I, B1200…В1500, Bp1200…Вр1500, В500C Горячекатаная:

А240… А1000, Ат400…Ат1200 По применению: Для обычного армирования (B-I, Bp-I, A240, A300, А400), Напрягаемая (В1200…В1500, Bp1200…Вр1500, А500C, В500C, А600, А800, А1000). Арматура поставляется в мотках или прутках длиной до 12 м. Арматура поставляется в мотках при диаметре до 6 мм; в прутках – при 10…14 мм и выше; высокопрочная горячекатаная – только в прутках. Арматурные изделия: 1) сетки: - лёгкие и тяжёлые; - плоские и гнутые; 2) каркасы: - плоские; - пространственные; 3) нераскручивающиеся пряди (стальные канаты); 4) закладные детали. 54. Цветные металлы и сплавы К цветным металлам и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение. Выражение «цветной металл» объясняется цветом некоторых тяжёлых металлов: так, например, медь имеет красный цвет. Если металлы соответствующим образом смешать (в расплавленном состоянии), то получаются сплавы. Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д. Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы: - тяжёлые металлы — медь, никель, цинк, свинец, олово; - лёгкие металлы — алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий; - благородные металлы — золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий; - малые металлы — кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк; - тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий; - редкоземельные металлы — лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий; - рассеянные металлы — индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур; - радиоактивные металлы — уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий. Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, эа счёт искусственного и естественного старения и т. д. Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке. Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий. Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы. 55. Изделия из цветных металлов и сплавов. 1. Изделия из меди и медных сплавов. В химически чистом виде медь применятся для производства листов, труб. Листовая медь производится в соответствии с требованиями стандарта: ГОСТ 495-92. Листы и полосы медные. Технические условия. Медные листы изготавливаются из меди марок М1, М2, М3 по ГОСТ 859. Толщина листов 0,4…25 мм, ширина 600…6000 мм, длина 1500…6000 мм. Из литьевых латуней изготавливают: - санитарно-техническую арматуру. Из деформируемых латуней изготавливают: - трубы; - листовой, ленточный и полосовой прокат; - радиаторы и теплообменники; - декоративные элементы (поручни, накладки). Из бронзового литья изготовляют: - декоративные изделия (дверная и оконная арматура, плитка); - санитарно-техническая арматура и фасонные детали трубопроводов, работающих при повышенных температурах (до 200 ОС), в морской и пресной воде, паре; - художественные изделия. 2. Изделия из алюминиевых сплавов. Из алюминиевых сплавов изготовляют следующий сортамент: - листы и полосы; - трубы прессованные и холоднодеформированные; - профили уголкового, зетового, таврового, двутаврового, швеллерного и трапециевидного сечения; - профили холодногнутые для ограждающих конструкций. 3. Конструкции из алюминиевых сплавов. Конструкции из алюминиевых сплавов изготовляют в следующих случаях: - когда требуется малый вес конструкции; - когда требуется высокая стойкость к атмосферной коррозии. 56. Коррозия металлов и меры защиты от неё. Коррозия металлов – процесс разрушения металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой, вследствие которого металл окисляется и теряет присущие ему свойства. Ежегодно в мире в результате коррозии теряется 10…15 % выплавляемого металла. В наибольшей степени коррозии подвержены чёрные металлы (сталь и чугун). Химическая коррозия – процесс разрушения металлов и сплавов вследствие взаимодействия с сухими газами (О2, SO2 и др.) при высоких температурах или с органическими жидкостями (нефтепродуктами, спиртами). Химическая коррозия в органических жидкостях (неэлектролитах) объясняется наличием в них примесей. Например, чистые нефтепродукты не взаимодействуют с металлами. Наличие в них даже незначительных примесей серы приводит к развитию химической коррозии. Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов и сплавов в воде и водных растворах. При этом из-за неоднородности строения в них образуются гальванические пары (катод-анод) между кристаллами, отличающимися химическим составом. Атомы металла с анода переходят в раствор в виде катионов.

Для развития электрохимической коррозии необходимо наличие в воде катионов металлов и кислорода. Защита конструкций от коррозии: - Первичная Конструктивные решения, снижающие агрессивное воздействие; Выбор материалов, стойких к агрессивным воздействиям - Вторичная Изоляция конструкций от агрессивных воздействий среды - Специальная Местная и общая вентиляция, организация стоков, дренаж Выбор материалов, стойких к агрессивным воздействиям, является наиболее эффективным способом. Например, нержавеющие стали не коррозируют не только в воде, но и в кислотах. Изоляция конструкции от агрессивного воздействия внешней среды, является наиболее распространённым методом защиты от коррозии. Для его реализации на поверхности металлов создаются защитные покрытия: Неметаллические (битумные, лакокрасочные, полимерные); Металлические (хром, цинк, алюминий, олово; Оксидные (фосфатирование, анодирование).

57. Общие сведения. Классификация вяжущих веществ. Вяжущие вещества – это строительные материалы, способные в определённых условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образовывать пластично-вязкое тесто, которое самопроизвольно или под действием определённых факторов со временем затвердевает. Это свойство вяжущих материалов применяется для получения искусственных каменных материалов и изделий (бетонов, строительных растворов, асбестоцемента, строительных пластмасс и пр.) Классификация вяжущих веществ. I. По химическому составу. - неорганические (Извести, Цемент, гипс) - органические ( Полимеры, олигомеры) . II. По условиям твердения вяжущих веществ: - вяжущие, способные в нормальных условиях твердеть самопроизвольно (цемент, гипс); - вяжущие, не способные твердеть без создания особых условий: - повышенной температуры (органические смолы); - повышенных температуры и давления (известково-кремнезёмистые); - наличия добавки-инициатора твердения (шлакощелочные цементы, смолы). III. По отношению затвердевших вяжущих веществ к воде: - Воздушные вяжущие вещества - Гидравлические вяжущие вещества