Термическая обработка стали

Термическая обработка придает стальным изделиям определенные механические свойства (высокую твердость), повысив при этом сопротивление износу, уменьшается хрупкость для улучшения обработки или повышения ударной вязкости.

Ударная вязкость – количество работы, необходимое для разрушения образца ударной нагрузки

1 Закалка – термическая обработка стали путем ее нагрева до определенной температуры, некоторой выдержке при этой температуре с быстрым последующим охлаждением в воде, масле, других жидкостях . При этом увеличивается твердость, прочность, но снижается ударная вязкость. Закаленная сталь обладает большой хрупкостью

2 Отпуск – подвергается сталь после закалки для уменьшения хрупкости и ослабления внутренних напряжений. Сталь нагревают ниже температуры закалки с последующим постепенным охлаждением на воздухе.

3 Отжиг – уменьшает структурную неоднородность стали, придает мелкозернистую структуру, снижает напряжение, улучшает обрабатываемость стали резанием.

4 Нормализация – по существу, это процесс отжига. Стальное изделие нагревается до температуры ниже температуры закалки, выдерживается при этой температуре , а затем охлаждаются на воздухе. В результате сталь получается более мелкозернистой, чем при отжиге, повышается твердость, прочность, ударная вязкость.

5 Обработка холодом – способствует более равномерной структуре и повышает твердость стали. В качестве охлаждающих сред, температуры которых могут достигать 200⁰С и ниже, используют жидкий азот, аммиак, кислород.

6 Химико-термическая обработка

изменение химического состава поверхностного слоя стального изделия

методы:

• цементация (насыщение углеродом поверхностного слоя стального изделия при температуре среды 880-950 ⁰С содержащей углерод)

• азотирование (насыщение азотом при 500-700 ⁰С в атмосфере аммиака). При этом повышается коррозионная стойкость, твердость, износоустойчивость. Азотированию подвергаются легированные стали, содержащие в качестве легирующего вещества алюминий и прошедшие предварительную обработку (термическую и химическую)

• хромирование (насыщение поверхностного слоя хромом). Повышает коррозионную стойкость стали при действии пресной и морской воды, кислоты, окислительной среды при высокой температуре достигается хромированием.

ПРОИЗВОДСТВО МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Способы обработки металлов:

1.прокат (наиболее распространенный и дешевый способ)

сущность: обжатие металлов между вращающимися валиками, при этом заготовка уменьшается в сечении , вытягивается и приобретает форму соответствующую валкам, если они не гладкие

прокатывают металл в холодном и горячем состоянии

изделия : балки, рельсы, прутковая листовая сталь, арматура, трубы

2. ковка – процесс деформации металлов под действием повторяющихся ударов молота или пресса

под ударами молота заполняются формы штампа

изделия: болты, скобы, анкера

3. волочение – заключается в протягивании металлической заготовки через отверстия, сечения которых меньше сечения заготовки

изделия: трубы малого диаметра, круглые, квадратные и 6-угольные прутки

4. холодное профилирование металлов – процесс деформации листовой стали на прокатных станах

из листов стали получают гнутые профили с различной конфигурацией

плотность стали 7850 кг/м

Углеродистые стали – сплавы, содержащие железо, углерод, марганец, кремний а также вредные примеси: серу и фосфор (их содержание не должно превышать 0,05-0,06%)

Содержание углерода:

• низкоуглеродистые (менее 0,25%)

• среднеуглеродистые (0,25-0,5%)

• высокоуглеродистые (более 0,6%)

По назначению:

• общие

• инструментальные

общие подразделяются на 3 группы

А : Ст0, Ст1 ……..Ст6, чем больше цифра, тем больше содержание углерода; стали хорошо свариваются и обрабатываются

Б: БСт0, БСт1 ……(эти марки поставляют с гарантированным химическим составом )

В: ВСт2 …..ВСт5 (поставляют с гарантированным хим. и механич. составом)

Легированные стали кроме компонентов, входящих в состав углеродистых , содержат легирующие элементы:

• марганец (Г)

• кремний (С)

• хром (Х)

• никель (Н)

• молибден (М)

• медь (Д) и др

Они повышают качество стали и придают ей особые свойства

Марганец – прочность, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам

Кремний – упругие свойства

Никель, хром – механические свойства, жаростойкость и коррозионную стойкость

25ХГ2С показывают что углерода 0,25%

Х - 1% хрома

Г - 2% марганца

С - 1% кремния

Высоколегированные стали подразделяются на три группы:

• нержавеющие кислотостойкие

• окалостойкие и жаропрочные

• сплавы с высоким электрическим сопротивлением

Стальная арматура для железобетона – стальные элементы или целые каркасы, которые размещены в массе бетона

Стержневая арматура :

• горячекатаная

• термически упрочненная вытяжкой в холодном состоянии

стержневую арматуру делят на классы А, А-2 (класс 2)

• для термически упрочненных (А)

• для конструкций , используемых в районах севера ()

класс

стержни арматуры класса А-1 выпускают гладкими, а остальные- периодического профиля (с повышенной коррозионной стойкостью )

Проволочная

Два класса В-1 и В-2

Холодно катанная и низкоуглеродистая (В-1) для ненапрягаемой арматуры

(В-2) углеродистая, для напрягаемой (высокопрочная арматурная проволока Вр-1, Вр-2 - арматура периодического профиля)

Арматурные проволочные изделия:

• арматурные стальные пряди П-3, П-7, П-19 (3,7,19 – количество проволок в пряди), предназначены для напрягаемой арматуры

• канаты (К219) 2 – количество прядей, 19 – количество проволок

• сварные арматурные сетки (для ненапрягаемой арматуры)

• сварные проволочные сетки

Закладные детали

Предназначены для соединения посредством сварки отдельных изделий между собой при возведении сборных ЖБК. Представляют собой стальную пластину с приваренными к ней анкерами.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

Изделия из алюминиевых сплавов отличаются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, сейсмо- , хладо- и огнестойкостью, долговечностью. Алюминий в «чистом» виде обладают высокой сопротивляемостью коррозии , высокой электропроводностью , пластичностью, что позволяет изготавливать детали сложного профиля.

Недостаток: незначительная прочность не позволяет использовать для несущих конструкций. Резко повышает свои механические свойства при добавлении к нему металлов: меди, марганца, магния.

Сплавы на основе меди

В чистом виде медь не применяется в строительстве.

Латунь – сплав меди с цинком

Бронза – сплав меди с оловом

Эти сплавы прочны, обладают высокой твердостью и коррозионной стойкостью. Используют для сантехнической аппаратуры: краны, вентиля, иногда для отделочных и декоративных целей.

Сплавы цинка и свинца используют для кровельных покрытий, карнизов, водосточных труб, для особых видов гидроизоляции , зачеканивания швов и стыков элементов строительных конструкций : туннели, метрополитены

Магний , титан и их сплавы из-за низкой плотности и высоких механических свойств применяют в самолетостроени.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ, МЕРЫ ЗАЩИТЫ

1. химическая коррозия (возникает при действии на металлы сухих газов и растворов масел: бензина, керосина)

2. электрохимическая (при действии растворов кислот и щелочей, также при контакте двух разнородных металлов)

Защита осуществляется :

• покрытие металлов лаками, красками , эмалями

• легирование (сплавление металлов с легирующими веществами), повышают коррозионную стойкость

• воронение (получение на поверхности изделия защитного слоя, состоящего из оксидов данного металла )

• металлическое покрытие металлической пленкой из другого металла, менее подверженного коррозии в данных условиях: цинк, олово.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

• называют тонко измельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластическое тесто, под влиянием физико-химических процессов переходящее в камневидное состояние.

Воздушные – твердеют , долго сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе.

Гидравлические – способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе , но и в воде.