Строение металлов, аллотропия металлов

Все металлы (за исключением ртути), полученные обычными способами, являются поликристаллическими телами» состоящими из различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. Эти кристаллы называются зернами. При особых условиях металлы могут быть получены также в аморфном состоянии либо смешанной структуры.

Аллотропия металлов. Некоторые металлы в твердом состоянии в зависимости от внешних условий (давление, температура) обладают способностью перестраивать свою кристаллическую решетку. Такие изменения называют аллотропией, или полиморфизмом, а различные формы кристаллической решетки одного вещества — полиморфными модификациями. Полиморфизм характерен для железа, олова, кобальта, титана и некоторых других металлов.

5. Морозостойкость, теплопроводность, огнестойкость, огнеупорность. (Дать определения, привести необходимые формулы).

Морозостойкость – это свойство насыщенного (мокрого) материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивания.

Теплопроводность — это способность материала проводить теплоту через свою толщу с той или иной скоростью при наличии разности температур на противоположных поверхностях.

Огнестойкость – свойство материала сопротивляться воздействию огня при пожаре. Все материалы этого свойства подразделяются на 3 группы:

Сгораемые, несгораемые и трудносгораемые.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное время воздействия высоких температур недеформируясь и нерасплавляясь.

6. Технология выплавки чугуна.

Чугуном называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14 % углерода. Их получают путем восстановления железа из оксидов, содержащихся в рудах. Процесс восстановления железа ведут преимущественно в доменных печах. Для производства обычного доменного чугуна используют шихту, состоящую из руды, флюса, флюсованного агломерата, окатышей и топлива.

Доменная печь – это сложное инженерное сооружение.

Для доменного чугуна используют следующие руды:

магнитный железняк (магнетит), красный железняк (гематит), бурый железняк (гетит), шпатовый железняк (сидерит).

Флюсы - это специально вводимые в доменную печь материалы, снижающие температуру плавления пустой породы и ошлаковывающие золу топлива, тем самым способствуя отделению от металла пустой породы. Основным видом топлива в доменном производстве служит кокс, но в отдельных случаях в дополнение к коксу используют природный газ или пылевидный каменный уголь.

Шихту непрерывно подают через загрузочные устройства в верхнюю часть печи, а снизу через фурмы вдувают горячий воздух.

7. Понятие о механических свойствах материалов. Прочность и предел прочности, определе­ние предела прочности при растяжении стали (привести диаграммы при растяжении низкоугле­родистой и высокоуглеродистой стали).

Под механическими свойствами материалов понимают их способность сопротивляться деформации и разрушению (в сочетании с упругим и пластическим поведением) под действием внешних сил. К ним относятся прочность, упругость, текучесть, пластичность, твердость, ударная вязкость, хрупкость, сопротивление удару и др.

Прочность – это свойство материала сопротивляться деформациям и разрушениям от внешних сил.

Предел прочности – внутреннее напряжение в материале в момент его разрушения.

Прочность всех строительных материалов характеризуется маркой по прочности или классом по прочности. При центральном сжатии или растяжении предел прочности определяется по формуле:

; ; ;

8. Разновидности чугуна, материалы и изделия из чугуна.

Расплавленный чугун стекает в низ печи,а расплавленный шлак как более легкий находится сверху чугуна, предохраняя его от окисления. Жидкий чугун выпускается через нижнюю летку, шлаки — через верхнюю. В доменных печах получают жидкий передельный и литейный чугуны, доменные ферросплавы, шлак и доменные газы. Чугун является основным и главным продуктом доменного производства, а шлак и доменные газы — побочными.

Передельный чугун содержит 4...4,5 % углерода, 0,6...0,8 % кремния, до 0,07 % серы и до 0,3 % фосфора и выпускается трех типов:

Литейный чугун отличается от передельного повышенным содержанием кремния (до 3,6 %) и в некоторых марках фосфора (до 1,2 %) и используется при производстве фасонных отливок. Выпускается марок ЛK-00, ЛК-0, ЛK-1 и до ЛK-5.

В зависимости от формы и содержания углерода в чугунах различают белый, серый, высокопрочный и ковкий чугуны.

Белый чугун назван по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Получают при быстром охлаждении расплава.

Серый чугун тоже получил название по виду излома, который имеет серый цвет.

В строительстве серый чугун применяют главным образом для изготовления деталей, работающих при сжатии (башмаков, колонн), а также санитарно-технических (отопительных радиаторов, труб) и архитектурно-художественных изделий. Значительное количество чугуна расходуется для изготовления тюбингов, из которых сооружается туннель метрополитена.

Марки серого чугуна состоят из букв СЧ (серый чугун) и цифр. Первое число показывает минимальное значение временного сопротивления при растяжении, второе — при изгибе (МПа). Например, СЧ 36-56 — чугун серый, предел прочности при растяжении 36 МПа, при изгибе — 56 МПа. В отдельных случаях приводится лишь среднее значение предела прочности при изгибе (МПа).

Ковкий чугун получают из белого чугуна опре­деленного химического состава путем специального графитизирующего отжига (томление), который заключается в длительной (до 2 суток) выдержке при температуре 950...970 °С. После такой обработки чугун приобретает вязкость, пластичность, почему и называется ковким. Увеличение пластичности обусловлено перераспределением углерода при отжиге.

Маркируются ковкие чугуны индексом КЧ и числами, обоз­начающими временное сопротивление при растяжении в десятых долях мегапаскаля (кгс/мм²) и относительное удлинение при разрыве в процентах. Например, КЧ 30-6, КЧ 60-3, КЧ 80-1,5 и др..

Ковкий чугун идет на изготовление деталей высокой прочности, которые подвержены сильному истиранию и ударным знакопеременным нагрузкам. Большая плотность отливок ковкого чугуна позволяет изготавливать детали водо- и газопроводных установок, трубопроводные фитинги и железнодорожное оборудование.

9. Упругость, пластичность, хрупкость и истираемость, износ, твердость. Определение твердо­сти стали по методу Бриннеля.

Упругость – это свойство материала изменять свою форму и размеры под действием внешних нагрузок и возвращать свою форму после снятия нагрузки.

Пластичность – свойство материала изменять свою форму и размеры под действием различных (внешних) сил, и сохранять измененную форму после снятия нагрузки неразрушаясь.

Хрупкость – это способность материала мгновенно разрушаться без предварительных деформаций.

Твердость — способность материна сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела, не получающего остаточных деформаций.

Определение твердости по Бринеллю основано на вдавливании в плоскую чистую гладкую поверхность материала под постоянной нагрузкой Р (от 5000 Н до 30 ООО Н) твердого стального шарика (индентора). В зависимости от толщины изделий используются шарики диаметром (D) 2,5; 5; 10 мм. Твердость по Бринеллю обозначается символом НВ с указанием числа твердости.

10. Определение марки, активности и класса портландцемента.

Цемент – тонко молотый, порошкообразный материал, который при добавлении воды образует пластичное тесто и результате физико –химических реакций оно затвердевает.

Маркой портландцемента принято именовать величину его предела прочности при сжатии (кгс/см², МПа), но с округлением до нижнего предела и с учетом его предела прочности при изгибе. Наша промышленность выпускает портландцементы марок 300(30); 400(40); 500(50); 550(55); 600(60).

Класс специальных бетонов, используемых для конструкций гидротехнических сооружений, мостов, транспортных тоннелей, труб, покрытия автомобильных дорог и аэродромов, обозначается латинской буквой В, справа от которой записывают прочность бетона (МПа). Установлены следующие классы: В3,5; В5; В7,5; В10; В12.5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80. Под классом бетона по прочности на сжатие в данном случае понимается нормативная кубиковая (150x150x150 мм) прочность в возрасте 28 суток задаваемая с гарантированной обеспеченностью 0,95.

Для бетонов конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию-оттаиванию, установлены следующие марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F250, F300, F400, F500, F600, F800, F1000. Марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Дата добавления: 2015-04-24