Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Строительные материалы
Посмотреть оригинал

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Из 106 известных элементов периодической системы 76 являются металлами. Все металлы и их сплавы в твердом состоянии — тела кристаллические. Кристаллы в них имеют размеры 1 (Г1-КГ5 см. Внешние электроны в атомах металлов слабо связаны с ядром, и достаточно создать ничтожную разность потенциалов, чтобы началось движение электронов к положительному полюсу. Поэтому металлы — хорошие проводники электрического тока. Теория металлического состояния рассматривает металл как вещество, состоящее из положительно заряженных ионов, окруженных отрицательно заряженными электронами, которые свободно перемещаются внутри металла и принадлежат сразу всем атомам в совокупности. Такие электроны называются обобществленными или электронами проводимости.

Благодаря электронам проводимости — их способности проноситься по кристаллу и переносить не только электрический заряд, но и теплоту — теплопроводность металлов на 2 порядка выше теплопроводности неметаллов. Высокая пластичность металлов также обусловлена электронами проводимости, связь которых с ионами кристаллической решетки не нарушается при деформации в отличие от ионной и ковалентной связей.

Чистые металлы обладают низкой прочностью и твердостью и не обеспечивают во многих случаях требуемых свойств, поэтому они применяются сравнительно редко. Наиболее широко используются сплавы.

Как металлы, так и их сплавы делят на черные и цветные.

В строительстве применяются: из черных сплавов — сталь и чугун; из цветных — легкие сплавы на основе алюминия и титана, в частности дюралюмин (А1 — Си — Mg — Мп) и сплавы на основе меди: латунь (Си — Zn) и бронза (Си — Sn).

Сталь и чугун — сплавы железа и углерода. Они различаются главным образом содержанием углерода: сталь содержит углерода до 2,14, а чугун — более 2,14%.

Из-за высокого содержания углерода чугуны обладают низкой способностью к пластической деформации. Высокие литейные свойства чугунов обусловлены наличием в структуре эвтектики.

Выплавляемые в доменных печах чугуны бывают передельными, специальными (ферросплавы) и литейными. Передельные и специальные чугуны используют для получения стали и литейного чугуна. Ферросплавы — сплавы Fe с Cr, Si, Mn, Ti, А1 и др. — применяют главным образом для раскисления и легирования стали.

В зависимости от формы содержащегося в чугуне углерода различают белый и серый чугун.

Белый чугун содержит углерод в связанном состоянии — в виде цементита (химического соединения Fe3C). Он имеет в изломе белый цвет (отсюда и название) и характерный блеск. Из-за очень высокой твердости, сообщаемой белому чугуну цементитом он практически не поддается механической обработке и используется в основном для получения стали.

Серый чугун, в котором весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, употребляется для получения изделий путем литья.

Сталь, содержащая углерода значительно меньше, чем чугун, является более пластичной и ударно-вязкой и поддается ковке и штамповке. Среди металлических сплавов, применяемых в строительстве, она имеет главенствующее значение. Прочность стали намного превышает прочность бетона — на сжатие более чем в 10 раз; на изгиб и растяжение в 100—200 раз. В то же время плотность стали (7850 кг/м3) только в 3 раза выше плотности бетона (2500 кг/м3), поэтому металлические конструкции при той же несущей способности значительно легче железобетонных. Металлические элементы в конструкциях соединяются на болтах, заклепках и сваркой.

Высокая теплопроводность металлов требует принятия мер по предотвращению потерь тепла по металлическим элементам, называемым в строительной теплофизике «мостиками холода».

Металлические конструкции неогнестойки, что связано с легкой деформируемостью горячего металла. Для защиты стальных конструкций применяются главным образом окраски и обмазки, вспенивающиеся при возникновении пожара. Это обеспечивает задержку времени достижения критической температуры, при которой наступает потеря устойчивости элементов конструкции.

Металлические конструкции требуют также защиты металла от коррозии.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы