- •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
Федеральное агентство по образованию РФ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Н.В. Храмцов Основы материаловедения
Рекомендован учебно – методическим
объединением вузов РФ по строительному
образованию в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по направлению
«Строительство»
Издательство
Тюменского государственного университета
2009
В учебном пособии, предназначенном для студентов специальностей БТП, ООС и ПТ, даны основы теории и практического использования строительных материалов, технологических процессов изготовления деталей и строительных конструкций.
Книга может быть полезной и для студентов других специальностей.
Рецензенты: заслуженный строитель России, доктор технических наук, профессор Н.А. Малюшин; доктор технических наук, профессор Захаров Н.С.; доктор с/х наук, профессор Скипин Л.Н.
Введение
Материаловедение это наука, изучающая состав, структуру, строение материалов, закономерности их изменения под тепловым, химическим, механическим и другими воздействиями, основы технологии их получения и особенности использования в практической деятельности.
В начале цивилизации для строительства человек использовал естественные природные материалы: природный камень, древесину, глину. Далее им было освоено получение керамических изделий (посуда, кирпич и др.) обжигом глины. Существенным шагом развития человечества стало получение сплава меди с цинком – бронзы. Прорывом в строительстве стало открытие и широкое применение цемента.
Современное строительство немыслимо без широкого использования металлов и сплавов в строительных и машиностроительных конструкциях.
Сейчас наступила эра применения полимерных материалов в строительстве (трубы, сайдинг, теплоизоляционные материалы и др.).
На основе научных достижений непрерывно создаются новые материалы с заданными свойствами. При этом и такие более «древние» материалы, как камень, древесина, металл и др. непрерывно совершенствуются, приобретая в результате научно - исследовательских работ новые свойства, позволяющие повысить эффективность их использования. Удается не только управлять механическими, структурными, химическими и эксплуатационными свойствами, но и прогнозировать оптимальные характеристики материалов. В настоящее время огромные потенциальные возможности в создании новых и эффективных материалов
отводится нанотехнологиям.
Строительные материалы и изделия (песок, двутавр, лист, кирпич, труба, краска и др.) определяют основу строительной индустрии. При строительстве стоимость материалов составляет до половины суммарной стоимости строительно-монтажных работ. Для правильного использования строительных материалов инженеру надо знать их свойства, назначение, особенности монтажа и эксплуатации.
Автор благодарен друзьям студенческих и последующих лет, состоявшимся инженерам Пономареву Ю.Л. и Полуяктову А.Е. за просмотр рукописи и добротные замечания по содержанию и оформлению материала, несомненно, способствующие улучшению качества учебника.
Общие понятия о материалах
Мы живем в материальном мире. Нас окружают вещества. Вещество – вид материи, совокупность дискретных (прерывистых) образований (элементарные частицы, атомы, молекулы), обладающих массой покоя. Они могут быть простыми (образованы из одинаковых атомов) и сложные (химические соединения различных химических элементов).