Тема Металлы n 1 Цель Изучение классификации

Тема: «Металлы» n 1

Цель: Изучение классификации. Способов производства. Строения. Свойств железоуглеродистых сплавов. n 2

Основные вопросы: Группы металлов. Чёрные металлы. Чугун- виды, производство, марки, изделия. Сталь- виды, производство, марки, изделия. n 3

Металлы широко применяют в строительстве. Металлургия меди, олова, свинца были известны уже в IVв. до н. э. , в IIIв. до н. э. плавили бронзу, во IIв. н. э. – железо. Великий русский ученный М. В. Ломоносов определил металлы, как тела твердые, ковкие и блестящие. Они обладают оригинальной искусственной кристаллической структурой. Металлы в чистом виде редко используют. Сплавы – это соединения состоящие из металлов или металлов и неметаллов. n 4

Термин «металлы» распространяются и на сплавы, ибо они обладают теми же свойствами что и металлы. Сплавы: • сплав железо с углеродом = черные металлы, • сплав меди + цинка = латунь, • сплав меди + олово = бронза. • сплав Аl + Сu + Мg + Мn = дюралюминий. n 5

12 век. Бронзовые ворота. Софийский Собор. Великий Новгород. n 6

Свойства металлов. преимущества недостатки Ø Ø Прочность. Пластичность Ковкость. Ø Ø Плотность. При t сильно деформируются. При действии различных газов и влаги сильно корродируют. П 0, W, Гигроскопичность - у металлов отсутствуют. Rсж, Rр , Ruзг, = 300 - 400 МПа - может достигать1000 МПа. n 7

2 группы металлов. чёрные ¯Железо и сплавы на его основе: Ø Чугун, Ø Сталь. цветные ¯ Металлы и сплавы на основе: Алюминия, Ø Меди, Ø Цинка, Ø Титана. Ø n 8

Чёрные металлы - сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. (Si, Mn, S, P. . . ) Для специфических свойств р вводят улучшающие или легирующие добавки. (Ni, Cr, Cu. . . ) n 9

По содержанию углерода чугун Сплав железо с углеродом с содержанием углерода от 2– 4, 3% сталь Сплав железо с углеродом менее 2 %. n 1 0

Производство черных металлов из железной руды сложный технологический процесс, который условно состоит из двух стадий: на первой стадии получают – ЧУГУН, на второй его перерабатывают в – СТАЛЬ. n 1 1

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах. Доменная печь – очень большое инженерное сооружение, представляющая собой шахту, снаружи покрытую металлическим кожухом и изнутри футерованную огнеупорным кирпичом. Сырьё: железные руды; твёрдое топливо; флюсы to=1600 o. C Железняк содержащий Fe. • красный Fe 2 O 3 – 65% • Бурый 2 Fe 2 O 3+2 H 2 O – 60% • Магнитный Fe 2 O 4 – 70% • Плавни. Кокс Известняки Ca. CO 3. • Доломиты. • Песчаники. n 1 2

Доменный шлак – ценное сырьё для получения строительных материалов : • • Шлакопортландцемента. Шлаковой пемзы – пористый заполнитель для бетонов. • Шлаковой ваты. • Шлакоситаллов и др. n 1 3

Доменная печь n 1 4

I. Чугун. Виды чугуна по назначению • • Литейные Для отливки различных строительных изделий • Передельные Для производства стали Специальные В качестве добавок при производстве стали и чугунного литья специального назначения ¯ Легированный чугун – с содержанием (Ni, Cr, Mg. . . )+Mn, Si, P Обладает: h. Механической прочностью, h Жаростойкостью h Коррозионной стойкостью n 1 5

Виды и марки чугуна. 2 вида чугуна * Белый * Серый n 1 6

Белый – соответствует цвету • h. Твердость • h. Хрупкость • Применяют для ковкого чугуна и стали. v. Реже в строительстве используют: • Высокопрочный чугун • Легированный чугун. Модифицированный n 1 7

Серый чугун. n В расплавленном состоянии очень текуч, легко заполняет форму; • При затвердении – малая усадка; • Лёгкая механическая обработка; • Применяют для литья разных строительных изделий. • v. Разновидность – модифицированный (т. е. с добавками) чёрный чугун обладает hмеханическими свойствами. v. Серый чугун используют для отливки изделий, работающих, главным образом на сжатие (колоны, тюбинги, опорные подушки, канализационные трубы…) n 1 8

n 1 9

Маркировка: СЧ (серый чугун) Напр. СЧ 18 -36 СЧ 28 -48 СЧ 32 -52 СЧ 12 -28 i i Rp Ruзг. Допустимый предел прочности МПа n 2 0

Чугунные изделия – изготавливают методом литья из чугуна различных марок 1. 2. 3. 4. Сан. - технические изделия и оборудование: радиаторы, ванны, мойки, вентили и др. Трубы – стояки сан-технических кабин, канализационные сети для отвода промышленных вод. Элементы строительных конструкций (на сжатие): колонны, арки, своды, тюбинги, плиты для полов промышленных зданий. Печные приборы: топочные дверцы, задвижки, решётки, колосники. n 2 1

!!! Недостатки чугуна = hp и хрупкость р наиболее распространены строительные материалы из стали. n 2 2

n Тюбинг – укрепляющие своды тон n 2 3

n 2 4

n 2 5

n 2 6

n 2 7

n 2 8

n 2 9

n 3 0

n 3 1

Решётка Летнего сада n 3 2

n 3 3

n 3 4

n 3 5

Сталь – сплав железа с углеродом менее 2%. По способу получения Мартеновска я сталь Конвертерна Электростал я сталь и n 3 6

Конверторная печь n 3 7

Электроплавка n 3 8

Мартеновская печь n n 3 9

сталь n n 4 0

n 4 1

v По качеству стали подразделяются: • • обыкновенные (рядовые); качественные; высококачественные А; особо высококачественные Ш. v По назначению: • конструкционные – для изготовления строительных конструкций, деталей машин; • специальные - характеризуются: h жаростойкость, h износостойкостью, коррозионной стойкостью; • инструментальные. n 4 2

Процесс производства стали Состоит в уменьшении содержания углерода и примесей в передельном чугуне Сырьё: передельные чугуны, скрап(стальной лом), флюсы, железная руда, спец. добавки, легированные элементы. Плавлением в: n Мартеновских печах, n Конверторах, n Электрических печах. Д/З n 4 3

n 4 4

Два вида стали: ¯Углеродистые ¯Легированные стали n 4 5

Углеродистые стали. Это сплавы, содержащие Fe, C, Mn, Si и вредные примеси S и P (0, 05 – 0, 06%)aснижает механические св-ва стали. ¯В зависимости от содержания «С» : • Низко-углеродистые (0, 25%) • Средне-углеродистые (0, 25 -0, 6%) • Высоко-углеродистые (h 0, 6%) ¯Сталь с i содержанием «С» характеризуется : • h. Пластичностью, • h. Ударной вязкостью ¯Сталь с h содержанием «С» характеризуется : n 4 6

По степени раскисления (характеру застывания) стали бывают: • Кипящая – «КП» • Полуспокойная – «ПС» • Спокойная – «СП» n 4 7

«сп» сталь, когда раскисление проведено до конца и застывание металла происходит без выделения газа, в слитке имеется плотное и однородное строение. «кп» сталь, получается при не полном раскислении жидкого металла. Часть газа остается в слитке, образуя газовые пузыри. Стоимость «кп» Ст. на 20 -25% ниже, чем «сп» . «пс» сталь, занимает промежуточное место между «сп» и «кп» сталями. n 4 8

Углеродистую сталь делят на три группы: А, Б, В. • o Стали группы А - изготавливают марок Ст0, Ст1, Ст2, Ст3…Ст6 с гарантированными механическими свойствами. Чем h NСт. , тем h в ней содержание углерода. Применения: Ст1, Ст2 – характеризуется h пластичностью, изготавливают: заклёпки, трубы, резервуары и т. д. n 4 9

• Стали группы Б - изготавливают марок БСт0, БСт1, БСт2…. . БСт6 с гарантированным химическим составом. • Стали группы В - изготавливают марок ВСт0, ВСт1, ВСт2……. ВСт6 с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Благодаря определённости n 5 0

Например: БСт3 кп МСт5 ВКСт5 пс Буква … Цифра … Буквы Групп а+ Способ производст ва Марка Степень раскислени я ¯ Чаще используют: ВКСт3 сп(пс) n 5 1

Легированные стали. Помимо компонентов, входящих в углеродистые стали, содержат легирующие элементы, которые повышают качество стали и придают ей особые свойства. По содержанию добавок бывают: Низколегированные – < 2. 5% Среднелегированные – 2. 5. . . 10% n 5 2

К легирующим элементам относят: относят • • • Марганец Mn– Г–hпрочность, износостойкость, h механические свойства, Кремний Si – С –hупругие свойства h жаростойкость, Хром Никель Cr – Х – N–Н– корозионная стойкость. Молибден Mo– М –hмеханические свойства при h t. Медь Cu – Д –hстойкость к n 5 3

Маркировка. Первые …… буква… цифры цифра… буква Содержан. Легирующи. Содержание hкачеств. ие легирующего й элемент А углерода в элемента в Особо сотых % hкачеств. долях % Ш Например: 10 Х 13 0, 1% углерода 13% хрома n 5 4

При содержании легирующего элемента < 1, 5% цифра не ставится, но подразумевается 1% ГСА 25 ХГ 2 С 35 Х • 0, 25% углерода • 1% хрома • 2% марганца • • 0, 35% углерода А-высок 1% хрома качеств. сталь 1% кремния • 1% марганца • 1% кремния n 5 5

В строительстве применяют легированные стали: § 10 ХСНД § 15 ХСНД § 35 ХС § 25 Г 2 С § 25 ХГ 2 СА § 30 ХГС § 35 ХГСА Для ответственных металлических конструкций, ферм, балок. Для арматуры предварительно напряжённого бетона. n 5 6

Специальные нержавеющие стали высоко легированные Ø 14 ХГС – хромокремнемарганцевая, Ø 15 ХСНД – хромокремненикелемедная сталь n 5 7

• • Прочность на растяжение легированных Сталей в 2 -3 раза выше, чем углеродистые Ст3 и Ст5. Например: 30 ХГСА – Rр = 1100 МПа У Ст5 = 500 -600 35 ХГСА – Rр = 1600 МПа Такие высоко прочностные показатели позволяют получить из легированной стали более лёгкие конструкции при сохранении необходимой несущей способности. Это, снижает расход металла и снижает массу здания. n 5 8

n. Эйфелева башня n 5 9

Под Оперативный контроль. номерами записаны металлы. Какими буквами обозначены соответствующие им марки, значения? Выберите правильный ответ. Образец ответа: 1 В 1 -вар. 1 ЧУГУН А 2 СТАЛЬ Б 30 ХГСА 3 ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ В МСЧ 18 -34 4 УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ Г 3, 75 % 5 Д 0, 35 % МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЧУГУН БСт3 кп n 6 0

Оперативный контроль. Под номерами записаны металлы. Какими буквами обозначены соответствующие им марки, значения? Выберите правильный ответ. Образец ответа: 1 Г 2 вар. 1 ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН А 2, 1% 2 ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ Б 0, 75% 3 УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ В ВЧ 38 - 64 4 ЧУГУН Г 5 СТАЛЬ Д МСт5 35 ХГС n 6 1

варианты ответов 1 ВАРИАНТ 2 ВАРИАНТ 1 ------ Г 1 ------ В 3 ------ Б 3 ------ 2 ------ Д 4 ------ А 5 ------ В 2 ------ Д Г 4 ------ А 5 ------ Б n 6 2

2 задание: Расшифруйт е марки сталей. n 25 ХГ 2 СА ВКСт3 пс 15 ХСНД МСт5 кп Расшифруйт е марки чугуна. n СЧ 18 – 36 ВЧ 38 – 64 МСЧ 18 – 34 БСт3 сп 30 ХГСШ n 6 3

Благодарю за внимание. n n 6 4