Углеродистые конструкционные стали. Биологическая роль IIB группы

Лекция 11.

Биологическая роль IIB группы.

Общая характеристика IIВ группы.

В эту группу входят цинк, кадмий и ртуть. Электронная формула ns²(n-1)d¹⁰. Зависимость свойств от строения аналогична уже описанным ранее побочным подгруппам.

Цинк – амфотерный металл, кадмий – амфотерный с преобладанием основных свойств, ртуть – основной.

Эти металлы являются комплексообразователями с координационным числом 4, у кадмия координационное число может быть равно 6, если лигандами будут молекулы аммиака.

Cd(OH)₂ + 6NH₃ = [Cd(NH₃)₆](OH)₂ – гидроксид гексаамминкадмия (III).

Эти металлы при взаимодействии с кислородом образуют окисную пленку характерного цвета и высокой устойчивости. Оксид цинка – белый, оксид кадмия – желтый, оксид ртути – черный. Эти оксиды не растворимы в воде, но хорошо растворяются в кислотах.

ZnO + 2HCl + 3H₂O = [Zn(H₂O)₄]Cl₂ хлорид тетрааквацинка (II).

ZnO + 2NaO + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] тетрагидросоцинкат (II) натрия.

Сd(OH)₂ + 4NH₄OH = [Cd(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

HgCl₂ + NaOH = 2NaCl + Hg(OH)₂, гидроксиды ртути очень неустойчивы поэтому сразу распадаются на оксид и воду. HgCl₂ + NaOH = 2NaCl + HgO + H₂O

Hg(OH)₂ = HgO(черный) + H₂O

Hg₂(OH)₂ = Hg₂O(красный) + H₂O

HgCl₂ – сулема, яд. Раньше использовался для дезинфекций и материалов.

Hg₂Cl₂ – каломель. Применяют как слабительное средство.

Сульфиды этих металлов обладают характерной окраской. ZnS – белый, СdS – желтый, HgS – черный.

Цинк – важнейший микроэлемент. Ионы цинка входят в состав 40 ферментов, находящихся в организме человека, например: карбоангидраза (биокластер) содержится в эритроцитах. Ее функция – утилизация углекислого газа

Карбоксипептидаза (КОП) участвует в реакциях гидролиза пептидных связей в поджелудочной железе; в переваривании белков.

Ионы цинка входят в состав инсулина, участвуют в углеводном обмене. Из пищевых продуктов цинк содержат молоко, яйца, мясо, печень.

Ртуть в жидком состоянии не представляет угрозы здоровью человека, но ее пары оказывают сильное токсическое действие. Попадая в организм через легкие, пары ртути взаимодействуют с белками, нарушая их функции. Кадмий также очень токсичен.

В медицине используются 0,25% раствор сульфата цинка – глазные капли, оксид ртути – мазь, используемая при кожных заболеваниях.

11. Конструкционные стали и сплавы

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.
Стали обыкновенного качества. Буква "Ст" в марке обозначает сталь, цифры условный номер марки, с повышением содержания марганца (0,8 - 1,1%) - Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст3Гпс.

Таблица 12

Содержание углерода и марганца в сталях обыкновенного качества, %

Марка стали	Ст0	Ст1	Ст2	Ст3	Ст4	Ст5	Ст6
С %	0,23	0,06-0,12	0,09-0,15	0,14-0,22	0,18-0,27	0,28-0,37	0,28-0,49
Mn %	-	0,25-0,5	0,25-0,5	0,3-0,65	0,4-0,7	0,5-0,8	0,5-0,8

В зависимости от условий и степени раскисления различают стали:
1) спокойные "сп" (Cт1сп, Cт2сп, Cт3сп, Cт4сп, Cт5сп, Cт6сп);
2) полуспокойные "пс" (Cт1пс, Cт2пс, Cт3пс, Cт4пс, Cт5пс, Cт6пс);
3) кипящие "кп" (Cт1кп, Cт2кп, Cт3кп, Cт4кп).
Таблица 13

Содержание кремния и кислорода в сталях обыкновенного качества, %

	кремний	кислород
спокойные	0,15 - 0,3 %	» 0,002 %
полуспокойные	0,05 - 0,15 %	» 0,01 %
кипящие	< 0,05 %	< 0,02 %

Спокойные стали застывают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляются только ферромарганцем и до затвердевания в них находится повышенное содержание FeO. При застывании в изложнице FeO взаимодействует с углеродом стали, образуя СО, который выделяется в виде пузырьков, создавая впечатление, что металл кипит.
Массовая доля серы должна быть не более 0,05%; фосфора - не более 0,04 %; азота - не более 0,008 %.
С повышение условного номера марки стали возрастает предел прочности (s_B) и текучести (s_0,2) и снижается пластичность (d,y).
Таблица 14

Механические свойства стали обыкновенного качества

марка	sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%
Ст3сп	380 - 490	210 - 250	25 - 22	-
Ст5сп	500 - 640	240 - 280	20 - 17	-

• Чем больше толщина проката, ниже s_B, s_0,2 , d и y;.
• Кипящие стали имеют порог хладноломкости на 30 - 40⁰С выше, чем спокойные стал, поэтому их нельзя применять при низких температурах;
• С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается.

Механические свойства стали обыкновенного качества могут значительно повышены, а порог хладноломкости понижен закалкой с прокатного нагрева.

Качественные углеродистые стали.
Массовая доля серы должна быть не более 0,04 %; фосфора - не более 0,035 - 0,04 %;
Маркируются цифрами 08,10, 15, 20,..., 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Таблица 15

Механические свойства качественных углеродистых сталей

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%	KCU, МДж/м^2	назначение
Низкоуглеродистые стали (содержание углерода < 0,25%) 05кп, 08, 07кп, 10 и 10кп
330-340	200-210	33-31	-	-	Для малонагруженных деталей Для холодной штамповки
15, 15кп, 20 и 25
380-460	230-280	27-23	-	-	Для ответственных сварных конструкций. Для деталей машин, упрочняемых цементацией.
Среднеуглеродистые стали (0,3 - 0,5 % С) 30, 35, 40, 45, 50 и 55
500-610	300-360	21-16	-	-	Для самых разнообразных деталей (после нормализации)
40, 45 и 50
600-700	400-600	-	50-40	0,4-0,5	Для изготовления небольших деталей или более крупных деталей, не требующих сквозного прокаливания (после улучшения). Для повышения прокаливаемости сталь легирую марганцем 40Г, 50Г.
Стали с высоким содержанием углерода (0,6 - 0,85 %С)
60, 65, 70, 80 и 85
Обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами; применяют их после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготовляют пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и.т. д.

Дата добавления: 2014-01-07