Металлические материалы

Министерство образования РФ

Пензенский Государственный Университет Архитектуры и Строительства

Реферат

Выполнил: ст. гр. АДА-21
Егурнов Н.Г.

Проверил: Козлов Ю.Д.

Пенза, 2003

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 2

КЛАССИФИКАЦИЯ. 4

Сталь углеродистая обыкновенного качества. 4

Сталь углеродистая качественная конструкционная. 6

Сталь легированная. 7

СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ. 9

Структура. 11

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. 11

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ. 14

Химические свойства. 14

Физические свойства. 15

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ. 19

Сталь. 19

Чугуны. 20

Цветные металлы и сплавы. 21

ЛИТЕРАТУРА. 24

ВВЕДЕНИЕ

Металлы тАУ наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.[1, стр. 4]

Термин ВлметаллВ» произошёл от греческого слова métallon (от metalléuō тАУ выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 в. до н. э.). То, что добывалось в рудниках, Платон называл metalléia. В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы тАУ вещества сложные, состоящие из Влначала металличностиВ» (ртути) и Влначала горючестиВ» (серы). В начале 18 в. получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и Влначала горючестиВ» тАУ флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал 6 М. (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как Влсветлое тело, которое ковать можноВ». В кон. 18 в. А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы тАУ простые вещества. В 1789 Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17 металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В 1-й пол. 19 в. были открыты спутники Pt, получены путём электролиза некоторые щелочные и щёлочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-63 методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д. И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в кон. 19 в. повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с сер. 20 в. были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы.

В конце 19 тАУ начале 20 вв. получила физико-химическую основу металлургия тАУ наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения [3, стр. 133].

Основы современного металловедения были заложены выдающимися русскими металлургами П.П. Аносовым (1799тАУ1851) и Д.К. Черновым (1839тАУ1921), впервые установившими связь между строением и свойствами металлов и сплавов.

П. П. Аносов заложил основы учения о стали, разработал научные принципы получения высококачественной стали, впервые в мире в 1831 г. применил микроскоп для исследования строения металлов.

Д. К. Чернов продолжил труды П. П. Аносова. Он по праву считается основоположником металлографии тАУ науки о строении металлов и сплавов. Его научные открытия легли в основу процессов ковки, прокатки, термической обработки стали.

Открытые Д. К. Черновым критические точки в стали явились основой для построения современной диаграммы состояния системы железо тАУ углерод.

Классические труды Влотца металлографииВ» Д. К. Чернова развивали выдающиеся русские ученые. Первое подробное описание структур железоуглеродистых сплавов было сделано А. А. Ржешотарским(1898). Дальнейшее развитие металловедение получило в работах видных отечественных ученых Н. И. Беляева, Н. С. Курнакова, А. А. Байко-ва, С. С. Штейнберга, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова и др.

Наука о металлах развивается широким фронтом во вновь созданных научных центрах с применением электронных микроскопов и другой современной аппаратуры, с использованием достижений рентгенографии и физики твердого тела. Все это позволяет более глубоко изучить строение металлов и сплавов и находить новые пути повышения механических и физико-химических свойств. Создаются сверхтвердые сплавы, сплавы с заранее заданными свойствами, многослойные композиции с широким спектром свойств и многие другие металлические, алмазные и керамико-металлические материалы. [1, стр. 58]

КЛАССИФИКАЦИЯ.

В строительстве обычно применяют не чистые металлы, а сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе черных металлов (~94%) и незначительное тАУ сплавы цветных металлов (рис. 1) [2, стр.288]

Рис. 1. Классификация металлов и сплавов.

Более подробно рассмотрим классификацию стали.

Сталь углеродистая обыкновенного качества.

Решающее влияние на механические свойства в углеродистых сталях оказывает содержание углерода (рис. 2). При увеличении содержания углерода повышаются прочность, твердость и износоустойчивость, но понижаются пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается свариваемость.

Примесь фосфора вызывает хладноломкость, а примесь серы тАУ красноломкость стали. Для различных марок стали допустимое содержание фосфора 0,04..0,09 %, а серы 0.04.Д07 %. Вредное влияние на свойства стали оказывает кислород: содержание его более 0,03% вызывает старение стали, а более 0,1 % тАУ красноломкость. Примеси марганца и кремния в количестве 0,8..1 % не оказывают практически влияния на механические свойства углеродистых сталей. В стали, предназначенной для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12..0,25 %. Содержание азота повышает прочность и твердость стали и снижает пластичность.

Рис. 2. Влияние углерода на механические свойства отожженных сталей.

При обозначении марок стали могут быть указаны: группы, по которым сталь поставляется (ВлАВ» тАУ по механическим свойствам, ВлБВ» тАУ по химическому составу, ВлBВ» тАУ по механическим свойствам и дополнительным требованиям по химическому составу); методу производства (ВлМВ» тАУ мартеновский, ВлБВ» тАУ бессемеровский, ВлKВ» тАУ кислородно-конвертерный); дополнительные индексы (ВлспВ» тАУ спокойная сталь, ВлпсВ» тАУ полуспокойная Сталь, ВлкпВ» тАУ кипящая сталь). В группе ВлАВ» индекс ВлМВ» часто опускается, но имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии индексов ВлспВ», ВлпсВ», ВлкпВ» имеется в виду сталь спокойная.

Спокойная сталь является более качественной, но по стоимости она на 12..15 % дороже кипящей. Полуспокойная сталь занимает по свойствам промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью, но в результате и незначительного расхода раскислителей стоимость ее меньше, чем спокойной.

Механические характеристики стали зависят также от формы и толщины проката. Углеродистые стали обыкновенного качества применяют без термообработки. В таблице 1 приведены нормы на механические свойства стали углеродистой обыкновенного качества (группа А).

Таблица 1.

Сталь углеродистая обыкновенного качества.

Марки стали
группы А

Предел прочности при растяжении, МПа

Предел теку, чести, МПа

Относительное
удлинение, %

Ст0

Ст1сп, пс

Ст2сп, пс

Ст3сп, пс

Ст3Гпс

Ст4сп, пс

Ст5Гпс

Ст6сп, пс

310

320..420

340..440

380..490

380..500

420..540

460..600

Не менее 600

тАУ

200..230

210..250

240..270

260..290

300..320

20..30

31тАж34

29..32

23..26

21..24

17..20

12тАж15

Вместе с этим смотрят:

11-этажный жилой дом с мансардой

14-этажный 84-квартирный жилой дом

16-этажный жилой дом с монолитным каркасом в г. Краснодаре

180-квартирный жилой дом в г. Тихорецке

2-этажный 3-секционный 18-квартирный жилой дом в г. Мирном