Цветные металлы и сплавы

Производство металлов

Металл в виде чугуна получают выплавкой в доменных печах различного вида чугуна, для чего в домну послойно засыпают слоями железную руду и кокс. В расплавленном состоянии происходит естественное расслоение расплавленных шлаков (в верхней части) и расплавленного металла.

В зависимости от содержания C, Si, Mn и скорости охлаждения получают два основных вида чугуна:

белый – в котором весь углерод находится в связанном состоянии – цементит. Такой чугун имеет большую твердость, хорошее сопротивляется износу, но хрупок и плохо обрабатывается режущим инструментом. Белый чугун в строительстве используют редко.

серый – содержащий до 4% углерода, находящегося в частично связанном и частично свободном состоянии (в виде графита).

Механические свойства чугуна обусловлены его металлической основой, формой и содержанием графита

серый чугун С4 25 (прочность при растяжении 1–4,5 МПа)

ковкий чугун К4 50-5 (50 – прочность на разрыв; 5% – относительное удлинение).

Из чугуна методом литья готовят трубы, колонны, решетки, ограждения и др.

В последствие из чугуна варят сталь, используя при этом мартеновские печи, конверторы, электропечи.

В качестве сырья используют чугун, металлический лом и различные присадки.

Конверторы – производство сталей продувкой жидкого чугуна воздухом или кислородом.

Мартеновское производство – окислительные плавки железосодержащих материалов.

Сталями называют сплавы на основе железа, содержащие менее 2,14% углерода. Обычно это многокомпонентные системы, в которых в качестве присадок присутствуют сера, фосфор, кремний, марганец. Сера и фосфор – вредны, они охрупляют стали. Марганец и кремний добавляются как раскислители. Особо следует обратить внимание на содержание углерода. С его ростом прочностные показатели сталей растут, а пластичность и ударная вязкость снижаются. Стали с большой пластичностью и ударной вязкостью (содержат С ≤ 0,7%) и относятся к мало- и среднеуглеродистым. Их называют конструкционными.

Стали с бóльшим содержанием углерода называют инструментальными.

При выплавке в сталь добавляют легирующие элементы: Cr, Mn, Si, Ni, поэтому такие стали называют легированными.

В строительстве из цветных металлов наиболее широко применяют сплавы алюминия и меди.

Алюминий и его сплавы

Алюминиевые сплавы используют как для несущих частей зданий и сооружений (рамы, фермы, и пр.), так и в качестве ограждающих конструкций.

Из сплавов, хорошо себя зарекомендовавших в строительстве используют:

дюралюмин – сплав Al c Cu (3,8 – 4,8%) и магнием (0,5 – 1,5%), а для повышения коррозионной стойкости добавляют (0,3 – 0,9%) Mn. Дюралюмин хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии, производится в виде листов, прутков, профилей и используется для изготовления ферм, силовых каркасов, в качестве облицовочного материала. Снижается масса конструкций, повышается коррозионная стойкость, удобство монтажа.

Чистая медь – электротехнический металл с малым электрическим сопротивлением. Чаще используют сплавы меди:

латуни – сплав меди с цинком Л68 (Cu 68%, ост. Zn). Могут быть различные легирующие присадки, например Pb улучшает обрабатываемость. Из латуни готовят ленту, прутки, трубки, проволоку.

бронза (Бр) – сплав Cu с оловом, алюминием, марганцем, никелем. Прочный пластичный металл, хорошо сопротивляющийся коррозии. Свойства бронз зависят от легирующих добавок.

Титан и его сплавы

Титан – относительно легкий материал (ρ = 4,5 г/см³), но прочный (250 МПа) и с высокой коррозионной стойкостью. В сплавах титан может иметь очень высокую прочность (1000 – 1200 МПа) и это при малой плотности. Титан не боится низких температур и сплавы на егр основе могут быть весьма полезны в Районах Крайнего Севера и Заполярье

Дата добавления: 2014-01-07