Применение металлов и сплавов в строительстве

Применение металлов и сплавов в строительстве

Применение металлов в строительстве

Металлообрабатывающая промышленность выпускает широкий ассортимент металлических изделий. К ним относятся трубы медные, стальные, алюминиевые и из алюминиевых сплавов; мелкие стальные изделия в виде болтов, гаек, шайб, заклепок; прокатная угловая сталь (уголки, швеллеры, двутавры); прокат стальной тонколистовой, рулонный (толщиной от 0,5 до 1,2 мм) с защитно-декоративным полимерным покрытием для холодного изготовления строительных конструкций; стальные листовые профили из холоднокатанного проката оцинкованные с алюмоцинковым или алюмокремниевым покрытием для кровельного настила (Н), настила и стеновых ограждений (НС) и только стеновых ограждений (С); прокатная листовая кровельная сталь, в том числе оцинкованная; прокатная круглая сталь, используемая в качестве арматуры для железобетонных конструкций (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Сортамент прокатных сталей:

а – равнобокий уголок; б – неравнобокий уголок; в – швеллер; г – двутар;
д – подкрановый рельс; е – круглая; ж – квадратная; з – полосовая; и – шпунтовая свая;
к – листовая; л – рифленая; м – волнистая

Арматуройназывают стальные стержни различной формы, сетки и объемные каркасы из них (рис. 3.6). Арматуру применяют при изготовлении железобетонных изделий и конструкций с целью повышения их прочности на изгиб и растяжение. Арматурную сталь классифицируют по способу изготовления, профилю стержней и применению. Поспособу изготовления арматурная сталь бывает стержневой (А) и проволочной (В), в зависимости от характера ее поверхностигладкой и периодического профиля. Поназначению арматурную сталь подразделяют на ненапрягаемую, применяемую для изготовления обычного железобетона, и напрягаемую, используемую при производстве преднапряженных железобетонных конструкций. Стержневую арматуруизготавливают из углеродистой и низколегированной стали, еевыпускают горячекатаной обычной, упрочненной вытяжкой в холодном состоянии, и термически упрочненной. В зависимости от предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения после разрыва стержневую арматуру подразделяют на классы. Каждому классу соответствует определенный цвет масляной краски, которой окрашивают концы стержней. Из стержней методом сварки получают арматурные каркасы плоские и пространственные. В качестве ненапрягаемой арматуры применяют стержневую арматуру диаметром до 10 мм и обыкновенную арматурную проволоку периодического профиля; в предварительно напряженных конструкциях – горячекатанную и термомеханически упрочненную стержневую арматуру, высокопрочную арматурную проволоку и арматурные канаты. Проволочную арматурудиаметром от 3 до 8 мм изготавливают способом холодного волочения и подразделяют на гладкую (В) и периодического профиля (Вр). Ее используют для получения арматурных канатов (К) и сварных арматурных сеток, которые могут быть рулонными и плоскими. Канаты испытывают на растяжение, проволоку – на растяжение и перегиб. Для изготовления монтажных петель, используемых при подъеме и перемещении крупноразмерных конструкций, применяют горячекатанную арматурную сталь, для закладных деталей и соединительных накладок – прокатную углеродистую сталь.

Рис. 3.6. Виды арматурной стали:

а – гладкая стержневая; б – горячекатанная периодического профиля класса А-II;
в – то же класса А-III; г – холодносплющенная с четырех сторон;
д – то же с двух сторон; е – витая

Широкое применение нашли металлы при выполнении подвесных потолковв зданиях промышленного и общественного назначения. Для несущего каркаса используют гнутые реечные или прессованные профили, из алюминиевых сплавов или стали, защищенной антикоррозионным покрытием. Лицевые элементы, которые обеспечивают потолку декоративность и акустические свойства, представляют собой листовую сталь или листы из алюминиевых сплавов, которые могут быть плоскими, объемными, гладкими и гофрированными, с перфорацией и без нее.

С целью повышения износостойкости полов в производственных помещениях, где их поверхность подвергается механическим воздействиям транспорта, верхнее покрытие выполняют из металлоцементного состава, содержащего цемент, воду и дробленую стальную обезжиренную стружку. В помещениях, где полы выдерживают большие ударные нагрузки, для покрытияиспользуют гладкие и рифленые чугунные дырчатые и стальные штампованные плиты. Чугунные плиты с опорными выступами предназначены также для горячих цехов (кузнечных, сталеплавильных, литейных, прокатных), где их применяют в зонах нагрева пола до 1000 –1400 °С (остывание на полу раскаленных металлических болванок и деталей, попадание расплавленного металла в виде брызг).

Для наружной отделки фасадовзданий все чаще применяют двух- и трехслойные панели и блоки, лицевая отделка которых выполнена из стального листа, защищенного антикоррозионной краской, оцинкованной стали с пластиковым покрытием или листов профилированного алюминия. Применение этих крупноразмерных материалов не только улучшает внешний вид зданий, повышает их долговечность, но и обеспечивает надежную теплоизоляцию, так как внутренний слой представляет собой пористый полимерный материал.

Практикой строительства доказана эффективность использования для ограждающих конструкций(наружные стеновые панели, плиты покрытия) двух- и трехслойных панелей типа «сэндвич». В них внутренний и наружный слои выполнены из листов оцинкованной стали или алюминиевых сплавов, между которыми расположен плитный утеплитель.

Для выполнения кровлив жилых зданиях применяют тонколистовую кровельную, оцинкованную сталь и металлочерепицу, промышленных – профилированный стальной оцинкованный настил. Металлочерепица представляет собой гофрированные стальные листы, реже – алюминиевые толщиной около 0,5 мм с защитным и декоративным полимерными покрытиями (полиэстер, пластизоль и др.). В зависимости от геометрии профиля выпускают изделия различного цвета с торговыми названиями «Монтерей», «Каскад» и др. площадью 8 – 10 кв.м или в виде мелкоштучных изделий площадью около 0,5 кв.м.

Алюминиевую фольгу используют при изготовлении таких рулонных кровельных материалов, как фольгоизол, фольгобитеп, фольгорубероид, которые обладают повышенной прочностью и огнестойкостью. Для устройства монтируемой гидроизоляцииподземных конструкций используют листовую низколегированную нержавеющую сталь.

Рулонную алюминиевую фольгу в сочетании с плитным или рулонным высокопористым материалом применяют для теплоизоляциистроительных конструкций, трубопроводов технологического оборудования. Алюминиевую пудру используют в качестве пигмента для получения серебряной краски и как газообразующую добавку при производстве ячеистого бетона. Применение металлов в строительстве представлено в табл. 3.4.

Металлы в строительстве

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

К черным металламотносятся чугуны и стали, представ­ляющие собой сплавы железа с углеродом, кремнием, марган­цем, серой, фосфором и др. В основу классификации черных металлов положено процентное содержание в них углерода. Сплавы железа, содержащие 2. 4,3 % углерода, называются чугунами. В зависимости от назначения чугуны подразделя­ются на литейные, передельные и специальные. Для отливки различных строительных деталей применяют только литейные, или серые, чугуны. Передельные чугуны предназна­чаются для производства стали. Специальные чугуны применяют в качестве добавок при производстве стали и чу­гунном литье специального назначения.

Сплавы железа с содержанием углерода до 2 % называ­ются сталями. В зависимости от процентного содержания углерода стали классифицируются на углеродистыеилегиро­ванные. Низкоуглеродистые стали применяют в конструкциях зданий и сооружений, углеродистые – в мостостроении и в ма­шиностроении, высокоуглеродистые стали известны как стали инструментальные.

Для повышения коррозионной стойкости и увеличения механических характеристик обыкновенных углеродистых сталей в состав стали вводят добавки: никель, хром, марга­нец, медь, алюминий и др. Такие стали называют легирован­ными. При содержании легирующих добавок до 2,5 % такие стали называются низколегированными.

Цветные металлыв строительстве в чистом виде приме­няются очень редко. Чаще употребляются сплавы цветных металлов, которые разделяются на легкие (на базе алюминия, магния или двух этих частей вместе) и тяжелые (на базе меди, олова, свинца и цинка). Однако высокая стоимость огра­ничивает их применение.

Легкие сплавы, применяемые в строительстве – это алюминиево-магниевые, алюминиево-марганцевые, алюминиево-кремнистые, сплавы типа дюралюмин. Из тяжелых сплавов в строительстве применяются: бронза (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком) в качестве архитектурных деталей или санитарно-технической арматуры.

Изготовление стальных изделий осуществляют прокаткой, волочением, ковкой, штамповкой и прессованием. Номенкла­тура

некоторых стальных профилей приведена на рис. 1. На рис. 2 показаны виды арматуры для железобетонных конструк­ций.

По способу изготовления арматурную сталь выпускают горячекатаную, стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая и проволочная арматура бывает гладкой и перио­дического профиля.

д
г
а
б
в

Рис 1. Сортамент прокатных сталей: а — равнобокий уголок; б — швеллер; в — двутавр; г — рельс; д — рифле­ная

а б в г д

Рис. 2. Виды арматуры: а – гладкая стержневая; б – горячекатаная периодического профиля; в – холодносплющенная с четырех сторон; г – холодносплющенная с двух сторон; д – витая

Под воздействием окружающей среды металл разруша­ется, поэтому осуществляют защиту металла от коррозии. Для этого металл покрывают лакокрасочными составами, неметал­лическими и металлическими пленками и вводят в состав леги­рующих элементов медь и хром.

Легированные стали.Низколегированные стали наиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода в них не должно превышать 0,2 %, так как с его возрастанием пони­жается 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 ис­пользуют для сварных и клепаных конструкций промышлен­ных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефте-резервуаров, труб и т. д.

Средне- и высоколегированные стали (нержавеющие, на­пример хромоникелевую и хромоникелемарганцевую) исполь­зуют в строительстве только в тех случаях, когда нужно обе­спечить высокую коррозионную стойкость конструкций.

Положительными качествами алюминиевых сплавов явля­ются: сравнительно небольшая плотность, высокая коррозионная стойкость, примерно в 10–20 раз выше, чем у обычной стали. Однако алюминиевые сплавы в местах контактов со сталью, бетоном и даже между собой легко подвергаются электрохимической коррозии. Эти места защищают покраской или антикорро­зионными прокладками. Алюминиевые сплавы пластичны, их легко обрабатывать прессованием. Хрупкость сплавов с пони­жением температуры ниже 0 о С уменьшается, чем они выгодно отличаются от стали. В отличие от сталей алюминиевые сплавы имеют в несколь­ко раз выше стоимость, в 3 раза меньше модуль упругости, что приводит к пропорциональному увеличению прогибов алюминиевых конструкций при равных условиях, и в 2 раза больше коэффициент линейного расширения.

В строительстве наибольшее распространение получили алюминиево-марганцевые, алюминиево-магниевые, дюралюминиевые сплавы. Профили из алюминиевых сплавов изготовляют прессова­нием и прокаткой. Сечение их аналогично прокатным профи­лям из стали: в виде листов, уголков, швеллеров, двутавров, труб, кругов и квадратов и самых сложных прессованных алюминиевых профилей. Холодной прокаткой алюминиевых листов получают профилированный лист, гнутые тонколисто­вые профили открытого и замкнутого сечений.

|следующая лекция ==>
Керамические материалы. Керамическими называются искусственные материалы и изделия, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками путем их формования|Железобетон. Бетоны и железобетоны

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Применение металлопроката в строительстве

В наше время сфера строительства отличается необычайной обширностью и разнообразием материалов, используемых в разных строительных работах. Относится к ним и металлопрокат, без которого не может обойтись практически ни одна сфера деятельности человека. Конечно, его пытаются заменить пластиком, но пока такие попытки не увенчались успехом, так как металлический прокат намного прочнее, долговечнее и надежнее. Заменить такой материал практически невозможно!

Уровень востребованности

Насколько высоким является уровень востребованности металлопроката в строительстве? Ну, к примеру, без него нереально соорудить надежный фундамент. Это же касается перекрытий, кровли, стен, заграждений, лестничных маршей и самих лестниц, мостов и так далее. Да, изделия из металлопроката применяют практически во всех сферах строительства, а потому совсем не удивительно, что востребованность в нем только возрастает.

Если верить исследованиям рекламных компаний, то на сегодняшний день около восьмидесяти процентов всего ассортимента металлопроката используется именно в строительстве. Ведь металл – это тот материал, которому можно придать практически любую форму. Из него делают:

  • трубы;
  • профиль;
  • прутья арматуры;
  • сетки;
  • разные элементы крепежа.

Металлопрокат способен выдерживать значительные нагрузки, а потому это отменный вариант для сооружения прочных оснований, каркасов и даже целых домов.

К примеру, холоднокатаный лист стали – это очень прочная и качественная продукция. Ее применяют для изготовления разнообразных конструкций и механических деталей для машин. При этом металлопрокат всегда можно окрасить, чтобы не просто придать изделию красивый внешний вид, но и создать для него дополнительную защиту, повысив эксплуатационные характеристики металлической конструкции.

Стоит отметить, что применение металлопроката в строительстве не ограничивается укреплением несущих конструкций и их составляющих. Есть такие разновидности металлического проката, которые предназначены для защиты стен и крыши от агрессивного воздействия окружающей среды и прочих отрицательных факторов. И как раз-таки, листовая сталь для этой цели подходит идеально! Ведь она продается в рулонах и ее при необходимости достаточно легко раскроить по размерам деталей.

Какие виды металлопроката существуют

В целом весь металлопрокат, который существует в продаже, делится на три большие группы:

  • листовой;
  • черный;
  • цветной.

Листовой прокат – это как раз та самая листовая сталь, предназначенная для предохранения кровли и фасада от негативного воздействия погоды – осадки, температурные перепады, сильные ветра, солнечные лучи и так далее. Листы стали для дополнительной защиты в процессе производства покрывали слоем цинка, который и не дает материалу портится, то есть ржаветь.

Если же говорить о черном металлопрокате, то здесь имеются ввиду изделия, изготовленные из стали, то есть обычного железа, чугуна и стали, в составе которых нет цветных металлов. Из черного проката делают швеллера, уголки, квадраты, арматуру, круги и так далее.

А вот цветной металлопрокат в своем составе не содержит железа вовсе. Его делают из алюминия, латуни, меди, никеля, а также из сплавов этих металлов. И, конечно, не стоит забывать и о бронзовом металлопрокате, который отличается особой стойкостью и долговечностью. В целом же весь цветной прокат отличается повышенной прочностью и долговечностью, но и стоит он при этом достаточно дорого. Такой прокат применяют активно не только в строительстве, но и в других сферах. Достаточно часто его применяют при изготовлении бытовой техники.

Тем не менее при всех положительных качествах цветного металлического проката черный аналог пользуется большей популярностью. И, конечно, доступная стоимость в этом случае играет далеко не последнюю роль.

О том, что металлопрокат пользуется спросом и особенно популярен в сфере строительства, мы вам уже рассказали. Теперь же разберемся с тем, какие все-таки виды металлопроката существуют, а точнее изделия из него. Так, наиболее популярными являются такие виды, как:

  • арматура;
  • балки;
  • трубы;
  • задвижки;
  • швеллера;
  • уголки;
  • листы.

Рассмотрим вкратце, чем отличаются все эти виды друг от друга и что вообще они собой представляют.

Описание арматуры

Арматура – этот вид металлического проката пользуется самой большой популярностью. И он представляет собой металлический прут или же моток, прядь, пучок или канат. Используют арматуру в процессе армирования, а это значит, что она предназначена для укрепления изделий и их соединения. Любая железобетонная конструкция невозможна без такого вида металлопроката, который придает конструкции прочности.

Арматура может быть гладкой, а может быть ребристой. Также она делится на подвиды по типу стали, способу изготовления, наличию или отсутствию примесей, прочности и других характеристикам.

Что такое балки

Что касается балок, то по размеру – это самый крупный представитель металлического проката, а потому применяют их исключительно в строительстве для сооружения колонн, перекрытий, мостов и такого прочего, то есть для все конструкций, которые имеют очень большие габариты и требуют прочности.

Трубы и задвижки

Трубы – это тоже очень популярный вид металлопроката, который активно применяют в домашнем строительстве. И, конечно, они необходимы во всех сферах, где подразумевается перегонка жидких или газообразных веществ. Трубы бывают разного диаметра, разной длины и различного поперечного сечения, то есть они могут быть круглыми, овальными и эллиптическими. Такой вид металлопроката, как задвижки, имеет прямое отношение к трубам, поэтому его часто используют в «тандеме» с трубами для того, чтобы перекрывать движение жидкости, регулировать напор ее подачи и направление.

Швеллера и листовой прокат

Швеллера изготавливают исключительно из стали, а делают ее на сортовых станках горячей прокатки. Они бывают с параллельными гранями и с внутренним уклоном. А еще швеллера бывают проволочными. Продают такой вид металлопроката не по штучно, а по весу.

Если говорить об уголках, то их назначение примерно такое же, как и у арматуры, то есть применяют для укрепления конструкций в процессе строительства. Уголки бывают разной длины, и делают их по разным методикам и из разного сорта металлопроката. И уже с учетом этих характеристик уголки применяют на разных объектах.

И последний популярный вид металлического проката – это листовой. Он бывает гладким и рифленым, горячекатаным и холоднокатаным. Из этого следует, что и сфера применения такого металлопроката бывает самой разнообразной.

Видео. Как делают арматуру. Металлопрокат

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве имеют сплавы алюминия, как конструкционный материал. Сплавы меди и титана употребляются главным образом в качестве запорнорегулировочной арматуры, водопроводно-отопительных и электротехнических систем зданий и сооружений.

Алюминий — металл серебристо-белого цвета, плотностью 2700 кг/м 3 и температурой плавления 658 °С. Чистый алюминий вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Применение находят его сплавы.

Сплавы алюминия характеризуются прочностью при растяжении R = 100—700 МПа и относительным удлинением б = 6—22%. Модуль упругости алюминиевых сплавов почти в три раза ниже, чем у стали (0,7-10 5 МПа). Алюминиевые сплавы обозначаются марками, состоящими из букв и цифр, характеризующих состав сплава. Ниже в скобках приводятся примеры некоторых обозначений. Алюминиевые сплавы делятся на литейные и обрабатываемые давлением (деформируемые).

Литейные сплавы вследствие их низкой пластичности применяют в строительстве только для опорных частей конствукпий (сплав АЛ-8).

Деформируемые сплавы применяют для производства листов, прессованных профилей, труб и прутков, а также для изготовления деталей ковкой и штамповкой. Их механические свойства повышают легированием (элементами Mg, Mn, Си, Si, Al, Zn), пластическим деформированием (нагартовкой) и путем закалки с последующим старением при комнатной или повышенной температуре.

Деформируемые сплавы подразделяются на термически упрочняемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся сплавы: )авиаль (Al-Mg-Si) (АД31, АДЗЗ, АД35, АВ); 2) дюралюмин (Al-Cu-Mg) (Д1, Д16); 3) высокопрочные сплавы на основе Al-Zn-Mg- (Си) (В92, В95); 4) ковочные жаропрочные сплавы (Al-Mg-Si-Cu) (АК6, АК8).

К термически неупрочняемым относятся: 1) технический алюминий (сплав с содержанием примесей не более 1%) обозначается буквой Ас цифрой (А1); 2) алюминиево-марганцевый сплав (АМц); 3) алюминиево-магниевые сплавы (магналии) (АМг).

Вид обработки сплава обозначают буквами, добавленными через черточку к основной марке: М — отожженный (мягкий); Н — нагар- тованный; Н2 — полунагартованный; Т — закаленный и естественно состаренный; Т1 — закаленный и искусственно состаренный (при температуре 160—180 °С); Т4 — неполностью закаленный и искусственно состаренный, А — без обработки давлением, плак. — плакированный, Б — без плакирования.

Плакировкой называется покрытие листов из алюминиевых сплавов при прокатке тонким слоем (5% от толщины листа с каждой стороны) чистого алюминия, предохраняющим основной металл от коррозии. Нагартовка и полунагартовка применяются для термически неупрочняемых сплавов, закалка и старение — для термически упрочняемых.

Основными видами термической обработки алюминиевых сплавов является отжиг, закалка и старение. Отжиг происходит без фазовых превращений, как и отжиг I рода для стали, и применяется для снятия остаточных напряжений, гомогенизации, рекристаллизации и восстановления дозакалочных свойств сплава.

Добавка меди значительно повышает прочность алюминия, но снижает 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. Соотношение компонентов в тройных и многокомпонентных сплавах подбирается исходя из условий достижения после их термической обработки и старения высокой прочности и коррозионной стойкости, а также хорошей обрабатываемости давлением, прокаткой, резанием, сваркой.

Особые группы сплавов составляют спеченные алюминиевые порошки (САП) и сплавы (САС), а также пенистый алюминий, получаемый при замешивании порошка гидрида титана в жидком алюминии. Пеноалюминий имеет объемную массу 300—500 кг/м 3 , поэтому его можно применять как тепло- и звукоизоляционный материал.

Медь в чистом виде имеет небольшую прочность и высокую пластичность. Температура ее плавления 1083°С. Она плохо обрабатывается резанием, но хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях. В строительстве медь применяется для водопроводных труб и кровельной черепицы.

Сплавы меди (латуни и бронзы) в строительстве применяют для декоративных целей (поручни, накладки, арматура для дверей и окон) и в сантехнике.

Латунь — сплав меди с цинком. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, указывающими содержание меди в процентах. Прочность латуней при растяжении Rp = 250—600 МПа. Для улучшения свойств латуни подвергают холодному и горячему деформированию, рекри- сталлизационному отжигу при 500—700 °С и легированию добавками Sn, Si, Mn, Al, Fe, Pb, повышающими прочность, коррозионную стойкость и антифрикционные свойства. Специальные латуни маркируют: ЛА77—2 (латунь, содержащая 77% Си, 2% А1 и 21% Zn). ЛАЖ60—1—1 (латунь, содержащая 60% Си, 1 % Al, 1 % Fe и 38% Zn). Они представляют собой однородные твердые растворы и поэтому весьма пластичны.

Бронзы — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом, бериллием и другими элементами.

Оловянистая бронза представляет твердый раствор 4—5% олова в меди. При большем содержании олова пластичность и литейные свойства бронзы резко снижаются. Перед обработкой давлением бронзу подвергают рекристаллизационному отжигу при 600—650°С. Для улучшения литейных свойств и повышения прочности в бронзу вводят до 1% фосфора. Бронзы, обрабатываемые давлением, имеют Rp = 350— 400 МПа, б = 40—70% (после отжига) и б = 4—12% (после холодной деформации).

Алюминиевые и кремнистые бронзы имеют механические свойства, аналогичные оловянистым бронзам, но более стойки в агрессивных средах и стоят дешевле.

Бериллиевые бронзы содержат 2—2,5% Be и обладают наилучшими свойствами из всех бронз. После закалки при 760—780 °С и старения при 300—350 °С механические свойства ее составляют: Rp = 1300— 1350 МПа, б = 1,5%.

Свинцовые бронзы содержат до 30% РЬ. Их компоненты не образуют твердых растворов. Они имеют невысокую прочность (Rp 60 МПа) и пластичность (б = 4%).

Маркируют все бронзы аналогично латуням. Например, БрОЦСНЗ-7—5—1 — оловянистая бронза, содержит 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni и 84% Си; БрАЖН 10—4—4 — алюминиевая бронза, содержит 10% А1, 4% Fe, 4% Ni и 82% Си.

Титан — металл серебристо-белого цвета, плавится при 1665±5°С. Существуют две модификации титана: при температуре ниже 882 °С — а-титан с гексагональной решеткой плотностью 4505 кг/м 3 , а при температуре 900 °С и выше — (3-титан с объемоцентрированной кубической решеткой плотностью 4320 кг/м 3 . На поверхности титана образуется прочная оксидная пленка, защищающая его от коррозии. Технический титан марок ВТ1—00, ВТ1—Ои ВТ1 —1 (/?р = 300—350 МПа, б = 20—30%), хорошо обрабатывается давлением и сваривается. Примеси N, С, О и Н повышают его прочность и твердость, но снижают антикоррозионные свойства, пластичность и ударную вязкость. Для улучшения механических и технологических свойств титан легируют добавками Al, Mo, V, Mn, Cr, Sn, Fe, Zn, Si.

Сплавы титана. Различают а-сплавы и (а + (3) — сплавы титана. Первые представляют собой твердые растворы с алюминием и легирующими элементами (Sn, Zn и Mo, Fe, Cr) в а-титане. Они не упрочняются термообработкой и подвергаются только рекристаллизационному отжигу при 780—850 °С. Вторые состоят из а и (3 твердых растворов и содержат кроме алюминия Cr, Mo, Fe. Они упрочняются закалкой и старением. Наиболее распространенные а-сплавы (ВТ5, ВТ5—1, ОТ4) имеют следующие показатели: Rp = 700—950 МПа, б = 12—25%; (а +13) — сплавы (ВТ6, ВТ8, ВТ14) — Rp = 950—1400 МПа, 6 = 8—15%. Титановые сплавы коррозионностойки, хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии, поддаются сварке.

Металлы в строительстве

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Июня 2012 в 12:18, реферат

Краткое описание

Металлы (от латинского metallum — шахта, рудник) — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло — и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. [5, с.30]

Содержание работы

Введение …………………………………………………………………………. 3
1. Классификация металлов . 4
1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества . 4
1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная . 6
1.3. Сталь легированная . 7
2. Строение металлов . 10
3. Свойства металлов . 13
3.1. Химические свойства . 13
3.2. Физические свойства . 14
4. Применение металлов в строительстве . 19
Заключение . 25
Список литературы .

Содержимое работы — 1 файл

реферат Регина.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных материалов

РЕФЕРАТ

На тему: «Металлы в строительстве»

Выполнили: студенты группы 1ВВ102

Мухаметханова А., Приданникова Р.

Проверила: Камалова З.А.

Казань 2012

1. Классификация металлов . . . 4

1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества . . 4

1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная . . 6

1.3. Сталь легированная . . . . 7

2. Строение металлов . . . . 10

3. Свойства металлов . . . . 13

3.1. Химические свойства . . . . 13

3.2. Физические свойства . . . . 14

4. Применение металлов в строительстве . . . 19

Список литературы . . . . 26

Металлы (от латинского metallum — шахта, рудник) — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло — и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. [5, с.30]

Наука о металлах развивается широкими темпами 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. [3, с.267]

В современном строительстве металл имеет не менее важное значение, чем бетон, железобетон, каменные и лесные материалы. Из стального проката возводят каркасы промышленных зданий и сооружений, башни, мачты, опоры, мосты, эстакады, резервуары. Широко используют в строительстве и такие металлические изделия, как арматура для железобетона, трубы, болты, заклепки, гвозди. Особое значение в современном строительстве приобрели легкие металлические конструкции зданий и сооружений, применение которых способствует уменьшению трудоемкости, продолжительности и стоимости их монтажа.

Широкое применение металла в строительстве объясняется главным образом наличием свойств, выгодно отличающих его от других строительных материалов,— это высокая прочность, способность к значительным упругим и пластичным деформациям; металл относительно легко поддается обработке давлением (прокатке, ковке, штамповке) и литью; из него можно получать изделия любых профилей. [4, с.129]

1. Классификация металлов

В строительстве обычно применяют не чистые металлы, а сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе черных металлов (

94%) и незначительное – сплавы цветных металлов (рис. 1) [1, с.288]

Рис. 1. Классификация металлов и сплавов.

1.1. 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. [6, с.324]

Примесь фосфора вызывает хладноломкость, а примесь серы – красноломкость стали. Для различных марок стали допустимое содержание фосфора 0,04. 0,09 %, а серы 0,04…0,7 %. Вредное влияние на свойства стали оказывает кислород: содержание его более 0,03% вызывает старение стали, а более 0,1 % – 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. [5, с.35]

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

При обозначении марок стали могут быть указаны: группы, по которым сталь поставляется («А» – по механическим свойствам, «Б» – по химическому составу, «B» – по механическим свойствам и дополнительным требованиям по химическому составу); методу производства («М» – мартеновский, «Б» – бессемеровский, «K» – кислородно-конвертерный); дополнительные индексы («сп» – спокойная сталь, «пс» – полуспокойная Сталь, «кп» – кипящая сталь). В группе «А» индекс «М» часто опускается, но имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии индексов «сп», «пс», «кп» имеется в виду сталь спокойная. [3, с.129]

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). [6, с.318]

Сталь углеродистая обыкновенного качества.

Марки стали
группы А

Предел прочности при растяжении, МПа

Предел текучести, МПа

1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная

Качественная конструкционная сталь выплавляется в мартеновских и электрических печах (спокойная, полуспокойная, кипящая). В зависимости от химического состава эта сталь делится на две группы: I – с нормальным содержанием марганца и II – с повышенным содержанием марганца. Марки стали и требования к механическим свойствам стали I группы в состоянии нормализации приведены в таблице 2. В марке стали двузначные цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Сталь в соответствии с требованиями может поставляться в термически обработанном состоянии (отожженная, нормализованная, высокоотпущенная). [6, с.327]

Инструментальные качественные углеродистые стали предназначены для изготовления режущего, мерительного и штамповочного инструмента небольших размеров. Марки этих сталей обозначаются буквой У и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У9. У13). Высококачественные стали имеют низкое содержание серы (до 0,02 %) и фосфора (до 0,03%), меньше неметаллических включений, обладают повышенными механическими свойствами. В обозначениях марок высококачественных сталей в отличие от качественных ставится буква А. [8, с.224]

Сталь углеродистая качественная по ГОСТ 2050-74

Предел прочности при растяжении, МПа

Предел текучести, МПа

1.3. Сталь легированная

При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, V) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств (например, повышение предела текучести без снижения пластичности и ударной вязкости). [1, с.293]

Легирующие добавки, растворяясь в железе, искажают и нарушают симметрию его кристаллической решетки, так как они имеют другие атомные размеры и строение внешних электронных оболочек. Чаще всего увеличивается карбидосодержащая фаза за счет уменьшения углерода в перлите, что соответственно увеличивает прочность стали. Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно повышает вязкость стали. Некоторые легирующие элементы расширяют область аустенита, снижая критические точки Ас3, а другие, наоборот, сужают эту область. Большое значение на практике имеет способность большинства легирующих элементов повышать прокаливаемость стали на значительную толщину, задерживая переход аустенита в другие структуры, что создает возможность закаливать стали при умеренных скоростях охлаждения. При этом уменьшаются внутренние напряжения и снижается опасность появления закалочных трещин. [3, с.128]

Согласно существующим стандартам легированные стали классифицируют по назначению, химическому составу и микроструктуре.

— По назначению легированные стали разделяют на три класса: конструкционные (машиноподелочные и строительные), инструментальные и стали с особыми физико-химическими свойствами.

Для обозначения марок сталей принята буквенно – цифровая система. Легирующие элементы обозначаются буквами: С – кремний, Г – марганец, X – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Р – бор, Т – титан, Ю – алюминий, Ф – ванадий, Ц – цирконий, Б – ниобий, А – азот, Д – медь, К – кобальт, П – фосфор. Цифры, стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных — в десятых долях процента. Цифры, стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят. Буква А, стоящая в конце марки, означает, что сталь высококачественная. Например, сталь марки 35ХНЗМА – высококачественная, содержащая 0,35 % С, 1 % Сг, 3 % Ni, 1 % Mo. [9, с.178]

— По химическому составу легированные стали делят на три класса: низколегированные с общим содержанием легирующих элементов до 2,5 %; среднелегированные – от 2,5 до 10% и высоколегированные, содержащие более 10 % таких элементов, например нержавеющая сталь 1Х18Н9.

— В зависимости от структуры, которую получают легированные стали после нормализации, их делят на пять классов: перлитная, мартенситная, аустенитная, ферритная и карбидная (ледебуритная). Большинство конструкционных и инструментальных сталей относится к сталям перлитного класса. Такие стали содержат незначительное количество легирующих элементов (не более 5. 6 %), хорошо обрабатываются давлением и резанием.

Читайте также  Как самостоятельно сделать наливной пол?
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector