8.Металлы

8,1 Маркировка чугунов и сталей. Их основн св-ва

Виды чугуна и стали, достоинства и недостатки. Способы их декоративной обработки. Архитектурные металлические элементы малых форм.

Чугун - сплавы железа с углеродом, содер­жащие более 2,14%С называют чугуном. Присутствие эвтектики в структуре чугуна обуславливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Углерод в чугуне может находиться в виде цементита и графита, либо в обоих видах одновременно. Цементит придает излому светлый цвет и характерный блеск; гра­фит - серый цвет без блеска. Поэтому чугун, в котором весь угле­род находится в виде цементита называют белым, а в виде цементита и свободного графита - серым. В зависимости от формы графита и условий его образования различают: серый, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий чугуны. На фа­зовый состав и свойства чугуна решающее влияние оказывают со­держание в нем углерода, кремния и других примесей, а также режим охлаждения и отжига. Белый чугун имеет высокую твердость и прочность (НВ 4000-5000 МПа) плохо обрабатывается резанием, хрупок. Ис­пользуется в качестве передельного на сталь или ковкий чугун. Отбеленный имеет в поверхностном слое структуру бе­лого, а в сердцевине - серого чугуна, что придает изделиям из него повышенную износостойкость и выносливость. Механические и пластические свой­ства чугуна определяются его структурой, главным образом гра­фитной составляющей. Чем меньше графитных включений, чем они мельче, разветвленнее и больше изолированы друг от друга, тем прочнее и пластичнее чугун. Структура металлической основы чугуна - доэвтектоидная или эвтектоидная сталь, т.е. феррит + перлит или перлит. Наибольшую прочность, твердость и износо­стойкость имеет серый чугун с перлитной структурой металли­ческой. Серый чугун маркируют буквами С - серый и Ч - чугун. Цифры после них указывают среднее значение прочности на растяжение (кг/мм²). Ковкий чугун- излом его бархатисто-черный или светлый (сталистый) вид. Маркируют его также, как и высоко­прочный чугун. Термин "ковкий чугун" явля­ется условным и характеризует пластические, а не технологические свойства чугуна, так как изделия из него, как и из других чугунов, получают литьем, а не ковкой.

Виды и свойства сталей. Конструкционные стали используемые в строительстве по своему хим.составу относятся к углеродистым и низколигированным. Стали для строительных конструкций разделяют на виды и маркируют условными обозначениями, в которых отражается состав и назначение стали, механические и химические свойства, способы изготовления и раскисле­ния. Углеродистые стали. Сталь углеродистая обыкновен­ного качества — сплав железа с углеродом. В ее составе также присутствуют в небольшом количестве примеси: кремний, марганец, фосфор и сера, каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойства стали. В сталях обыкновенного качества, применя­емых в строительстве, углерода содержится 0,06—0,62 %. Стали с низким содержанием углерода характеризуются высокой пластичностью и ударной вязкостью. Повышен­ное содержание углерода придает стали хрупкость и твердость. Наиболее широко в строительстве используют сталь марки СтЗ, которая идет на изготовление металлических конструкций гражданских и промышленных зданий и сооружений, опор линии электропередач, резервуаром и трубопроводов, а также арматуры железобетона. Низколегированные стали наи­более часто применяют в строительстве. Содержание уг­лерода в низколегированных сталях не должно превы­шать 0,2%,так как с его возрастанием понижаются пла­стичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость стали. Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увеличи­вает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость, а медь — стойкость стали к атмосферной коррозии; ни­кель способствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированные стали имеют более высо­кие механические свойства, чем малоуглеродистые. Ста­ли, содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их с успехом используют для свар­ных и клепаных конструкций промышленных и граждан­ских зданий, пролетных строений мостов, нефтерезервуаров, труб и т. д. Наибольшее применение в строительстве для изготов­ления металлических конструкций получили низколеги­рованные стали марок 10ХСНД, 15ХСНД, 10Г2СД и др. Средне- и высоколегированные стали употребляют в строительстве только тогда, когда нужно обеспечить конструкциям высокую коррозионную стойкость. Для этого конструкции изготовляют из специальной нержаве­ющей стали, например хромоиикелевой и хромоникелемарганцевой.

8,2 Сортамент изделий из стали

8,3 Легкие и цветные металлы и сплавы: виды, свойства, применение

Классификация алюминиевых сплавов их свойства. Номенклатура изделий из алюминиевых сплавов. Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве имеет алюминий, обладающий комплексом благоприятных свой­ств - высокой удельной прочностью, пластичностью, коррозион­ной стойкостью и избирательной экономической эффективностью. Алюминий - металл серебристо-белого цвета, плотностью 2700 кг/м³ и температурой плавления 658°С. Механические свойства отожженного алюминия высокой чистоты: а_в = 50 МПа, о₀₂ = 15 МПа; д = 50%, а технического алюминия (АДМ): о_в = 80 МПа, а₀_₂ " 30 МПа; 6 = 35%. Технический алю­миний вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Все сплавы алюминия делятся на деформируемые и литейные. Деформи­руемые сплавы в свою очередь подразделяются на термиче­ски упрочняемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся сплавы Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; термически неупрочняемым - технический алюминий и двухкомпонентные сплавы А1-Мп и Al-Mg (магналии). Медь - основная легирующая добавка сплавов - дуралюминов значительно повышающая проч­ность алюминия, но снижающая его пластичность и антикорро­зионные свойства. Марганец и магний повышают прочность и антикоррозионные свойства; кремний повышает жидкотекучесть и легкоплавкость, но ухудшает пластичность. Цинк, особенно с маг­нием, значительно увеличивает прочность алюминия, но умень­шает стойкость к коррозии под напряжением. Для улучшения свойств алюминиевых сплавов в них вводят небольшое количество хрома, ванадия, титана, циркония и других элементов. Железо (0,3-0,7%) является нежелательной, но неизбежной примесью. Со­отношение компонентов в тройных и многокомпонентных сплавах подбирается исходя из условий достижения после их термической обработки и старения высокой прочности и хорошей обрабатывае­мости давлением, прокаткой, резанием, сваркой и коррозионной стойкости. Сплавы обозначаются марками для различных конструктивных элементов зданий. Марки имеют буквенное и цифровое обозначение, характеризующее состав и состояние спла­ва. Последнее обозначается: М - отожженный (мягкий); Н - нагартованный; Н2 - полунагартованный; Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный; Т4 -не полностью закаленный и искусственно состаренный. Нагартовка и полунагартовка характерны для термически неупрочняемых сплавов; закалка и старение для термически упрочняемых. Марки технического алюминия обозначаются: АД, АД1 (А - алюминий, Д - сплав типа дуралюмина, I - характеризует степень чистоты алюминия - 99,3%; в марке АД - 98,8% AI); высокопроч­ного - В95, В96, ковочного - АК6, АК8 (цифры обозначают сум­марное содержание основных и дополнительных легирующих эле­ментов в сплаве (%). Марки термически неупрочняемых алюминиевых сплавов: АД1М, АМцМ, АМг2М, АМг2Н2 (М - мягкий, Мц - марганец, Мг2 - магний при содержании в сплаве 2%). Цифровое обозначение марок алюминиевых сплавов: 1915, 1915Т, 1925, 1935Т (первая цифра обозначает основу сплава - алюминий; вторая - композицию компонентов; 0 - технически чистый алюминий, 1 - AI-Cu-Mg, 3 - Al-Mg-Si, 4 - Al-Mn, 5- Al-Mg, 9 - Al-Mg-Zn; две последние - порядковый номер сплава в своей группе (композиции).