конспект урока на тему: "Черные сплавы". Черные сплавы


Черные металлы и сплавы.

Черные металлы и сплавы



К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (сталь и чугун).

Железо – один из наиболее распространенных металлов в земной коре, однако, его начали применять позднее некоторых других металлов, например золота, меди, олова, свинца, цинка. Это можно объяснить тем, что руды железа мало похожи на металл, а в самородном состоянии этот металл почти не встречается. Первобытному человеку было трудно догадаться, что из железной руды можно получить металл, пригодный для изготовления нужных ему вещей, тогда как самородки меди, олова и драгоценных металлов, хоть редко, но попадали в его поле зрения. Конечно же, необычные свойства этих материалов не могли остаться незамеченными даже первобытными людьми.

По этой причине прошло очень много времени, пока человек научился извлекать железо из руд и делать из него чугун и сталь и использовать эти металлы для своих нужд. В современном мире железные руды относятся к тем полезным ископаемым, без которых не может обходиться ни одна сколько-нибудь развитая в промышленном отношении страна. Именно железные руды служат сырьем для черной металлургии.

Из железных руд выплавляются чугуны (содержание углерода - 2,5…4 %), сталистые чугуны (1,5…2,5 % углерода), сталь (1,5…0,4 % углерода) и чистое железо (содержит менее 0,4 % углерода). Наиболее широко применяется в промышленности сталь, значительно меньше - чугун и чистое железо. Чугун выплавляется из железных руд в домнах, работающих на коксе или каменном угле; сталь и железо переплавляются из чугуна в бессемеровских конверторах, в отражательных мартеновских печах или другими способами.

Значение черных металлов и их сплавов в жизни человеческого общества исключительно велико. Сотни миллионов тонн чугуна и стали используются для строительства железных дорог, мостов, железобетонных зданий, для производства различных машин, электровозов, вагонов, автомобилей, тракторов, кораблей. Из железа изготовляются всевозможные предметы широкого потребления. Нет такой отрасли промышленности и сельского хозяйства, где не применялись бы железо и его сплавы.

В природе встречаются сотни минералов, в состав которых входит железо, но лишь немногие из них являются железной рудой. Это магнетит, гематит, бурый железняк и некоторые другие, которые образуют крупные месторождения, занимающие площади в десятки и сотни квадратных километров.

Магнитный железняк, или магнетит, в химическом отношении представляет соединение окиси железа с закисью железа. В природе он встречается и в форме хорошо образованных кристаллов, и особенно часто в виде сплошных или зернистых масс. Цвет магнетита железо-черный. Замечательное свойство этого минерала - магнитность.

По содержанию металлического железа магнетит - наиболее богатая железная руда (в ней содержится до 72% железа). Крупные месторождения магнетитовых руд в нашей стране известны на Урале (горы Магнитная, Высокая, Благодать), на Кольском полуострове, в ряде районов Сибири (Горная Шория, в бассейне реки Ангары и др.). За последние годы в Казахстане были открыты и разведаны крупные месторождения богатых магнетитовых руд в Кустанайской области: Соколовско-Сарбайское, Качканарское и многие другие.

Гематит, или красный железняк, имеет большее значение для черной металлургии, чем магнетит. В химическом отношении гематит - окись железа. В природе он образует ряд разновидностей (кристаллические, чешуйчатые и плотные скрытокристаллические массы). Окраска гематита может варьировать от вишнево-красной до железо-черной с сильным металлическим блеском. Гематитовые руды образуют огромные залежи особенно среди древнейших гнейсов и метаморфических сланцев.

Из общей добычи железной руды в России около 70% приходится на гематитовые руды. Крупнейшее месторождение этих руд в нашей стране - Криворожское, огромные запасы гематита таятся и в районе Курской магнитной аномалии. Здесь уже начата промышленная разработка железных руд. В Центральном Казахстане разведано и подготовлено к эксплуатации крупное Караджальское месторождение богатых гематитовых руд, на базе которого построен Карагандинский металлургический завод.

Важный источник получения железа - это так называемые бурые железняки, или лимониты, получившие такое название по характерной бурой окраске. В химическом отношении они представляют собой соединение окиси железа с водой. Бурые железняки образуют сплошные плотные, ноздреватые и землистые массы, различные натечные формы в виде почек и гроздьев, а также массы горохообразного сложения. Эти руды образуются из соединений железа, которые извлекают поверхностные воды из разрушающихся горных пород. Бурые железняки считаются промышленной рудой, если они содержат не менее 30% железа. К числу наиболее крупных месторождений бурых железняков в России относятся: Керченское в Крыму, Байкальское и Орско-Халиловское на Урале.



Ценной особенностью бурых железняков некоторых российских месторождений является присутствие в них примесей ванадия, марганца, хрома, никеля, кобальта и других металлов. Современная техника нуждается не только в обычном чугуне, железе и стали, но и в металле, который обладает повышенной вязкостью, хорошей ковкостью, большой упругостью и другими ценными свойствами. Все эти свойства приобретает сталь, если в ее состав в качестве примеси ввести марганец, хром, титан, ванадий и некоторые другие металлы.

К группе черных металлов наряду с железом относят марганец и хром, так как они большей частью используются в черной металлургии. Марганцевые руды представляют собой соединения марганца с кислородом. В природе они встречаются в виде черных землистых масс. Важнейшие минералы марганца - пиролюзит, браунит, псиломелан, манганит. Содержание марганца в промышленных рудах колеблется в пределах 15…40%.

Кроме черной металлургии, марганцевые руды применяются в химической промышленности, для изготовления сухих батарей, в керамическом и стекольном производствах. Наиболее крупные месторождения марганцевых руд в России и странах ближнего зарубежья разрабатываются в Грузии (Чиатура), на Украине (Никополь), на Урале и в Казахстане.

Единственная используемая в промышленных масштабах руда металла хрома - хромистый железняк, или хромит, - по внешнему виду похожа на магнетит, но, в отличие от него, не обладает магнитными свойствами. Хром применяется в металлургической и химической промышленности. Хромит идет на изготовление огнеупорных материалов. В нашей стране много высококачественных хромовых руд на Северном и Южном Урале.

В черной металлургии используются также титаномагнетитовые руды, которые придают стали особую прочность.

***

Цветные металлы и сплавы



k-a-t.ru

Черные металлы

В нашем обиходе есть много вещей, которые стали настолько привычные, что жизнь без них становится невозможной. Конечно, в древние времена люди не пользовались ложкой или колесом, но сегодня такой вариант вряд ли кого-то устроит. Среди востребованных вещей, множество являются металлическими. Именно металл используется на производстве, строительстве и быту и никогда не потеряет свое значение для человека. Итак, рассмотрим, какие металлы относятся к черным, и что они из себя представляют.

К черным металлам относят металлы, в основу которых входит железо, а именно: сталь, чугун, ферросплавы и само железо.

Основным металлом, которым чаще всего пользуется человек – это железо. Около 95 процентов металлургической промышленности производят железо и его сплавы. Сегодня железо добывают в основном из железной руды доменным процессом.

Железо имеет серебристо-белый цвет и высокую реакционную способность. Благодаря своим свойствам этот черный материал применяется очень широко. Например, железо входит в состав стали и чугуна. Магнитная окись железа входит в состав современных компьютеров. Также этот металл широко используется в машиностроительстве, садоводстве. Хотя железо применяют во многих областях, но чаще всего используют сталь и чугун.

Сталь является одним из самых востребованных черных металлов. В состав стали входит сплав железа и углерода. Данный металл имеет множество характеристик, и подразделяются на множество видов и подвидов. Соответственно все виды применяются в разных областях. Отличаются разные виды стали друг от друга механическими и химическими свойствами, которые зависят от термообработки. Большая часть стали способна принимать разную форму в результате прокатки, прессования или литья. Есть и такие виды стали, которые очень мягкие и поддаются ручной обработке. Но и есть и такие - которые легко разрезают стекло.

Самый распространенный вид стали – это нержавеющая сталь, в состав которого входит никель, хром и марганец. Главной особенностью этого черного металла является высокая антикоризийность. Нержавеющую сталь применяют во многих видах промышленности. Например, этот металл используется для производства турбин, пружин, бытовых предметов.

Еще одной разновидностью черного металла, является чугун. Чугуном называют сплав железа с углеводом, содержание углевода в котором немножко больше чем в стали. Главным свойством чугуна считается его текучесть в раскаленном виде. Литейные формы легко заполняются сплавом, поэтому его чаще используют для изготовления литых деталей.

В состав чугуна может, входит углевод в виде цементита и графина. Именно от их соотношения чугун разделяют на белый, серый, ковкий и высокопрочный чугун.

Белый чугун имеет высокую электросопротивляемость, так как в состав входит углевод в виде цементита.

Серый чугун используется для литья, потому что в состав входит углевод в виде пластинчатого графита.

Ковкий чугун получается с белого чугуна после термической обработки. Этот вид чугуна имеет высокую пластичность.

В высокопрочном чугуне углевод находится в шаровидном состоянии. Его используют для изготовления высокопрочных деталей.

Чугун также используют во многих отраслях. Так, например этот черный металл, применяется для изготовления люков и решеток для канализации, предметов домашнего обихода (ванна, разная посуда, радиаторы).

Следовательно, черные металлы не такие уж и простые, как кажутся изначально. В современном мире существует множество технологий по изготовлению черных металлов и множество их нюансов. Существует очень много видов и подвидов черных металлов, каждый из которых имеет индивидуальные свойства и особенности. Именно от этих свойств эти металлы используют в различных сферах жизни человека.

metresspb.ru

Конспект урока по химии: Сплавы черные и цветные.

ГПОАУ «АмАК» отделение №4 с. Тамбовка

Открытый урок. Дисциплина: Химия.

Преподаватель: Нестеренко Л.Н.

Тема: Сплавы черные и цветные.

Цель урока: сформировать понятие о сплавах, их классификации и свойствах. Познакомить обучающихся с важнейшими сплавами и их значением в жизни общества.

Задачи:

  • Содействовать формированию систему знаний о сплавах, их классификации и свойствах в зависимости от кристаллической решетки, а также значением сплавов в жизни общества;

  • Содействовать развитию умения анализировать, сравнивать, обобщать и делать выводы на основании уже имеющихся и вновь полученных знаний как по химии, так и по другим дисциплинам. Прививать навыки поисковой и самостоятельной работы. Продолжить работу над формированием навыков по применению знаний при решении теоретических и практических задач, формирование предметной компетентности.

  • Содействовать в ходе урока формированию научного мировоззрения, коммуникативной и информационной компетенции. уважения к труду российских умельцев.

Тип урока: Комплексное применение знаний и умений.

Методы и приемы: беседа, работа в тетради, лабораторные исследования, работа у доски, демонстрация опытов, заполнение таблиц, презентация к уроку.

Компетенции: учебно-познавательные, информационные, ценностно- смысловые, коммуникативные.

Оборудование и реактивы: коллекция сплавов черных металлов: чугун и сталь, изделия из них, мультимедийная установка, презентация к уроку, кристаллические решетки металлов и сплавов

План урока.

История металлов и сплавов, строение сплавов, классификация сплавов и свойства их. Работа с презентацией, учебником, составление таблицы. Выводы.

25 мин.

5.

Закрепление изученного материала

Выполнение заданий в тетради

10 мин.

6.

Рефлексия

Самооценивание работы за урок. Выставление отметок.

3 мин.

7.

Домашнее задание

Страница

1 мин.

Ход урока.

I.Организационный этап

II.Актуализация опорных знаний.

Где находятся металлы в природных условиях? -находятся в земле.

В чистом виде или в сочетании с чем либо? - в основном в рудах в сочетании с солями и оксидами. .(слайд) Такие как Au, Pt, Cu и Ag, обладают химической устойчивостью и встречаются в чистом виде. .(слайд)

В реальной жизни металлы в чистом виде встречаются редко, а в

основном мы имеем дело со сплавами.(слайд)

Разделите записанные ниже вещества на 2 группы: алюминий, цинк, сталь, кальций, чугун, бронза, медь, олово, латунь. По какому признаку провели классификацию? Предложите свои версии ответов.

Какая тема сегодняшнего урока? – сплавы.

Какие сплавы вы предполагаете могут быть? -Сплавы черных и цветных металлов. Запишем тему урока: Сплавы черные и цветные.

III. Целепологание

 Изучить история металлов и сплавов. Рассмотреть строение сплавов, виды сплавов, классификация сплавов и свойства их. составление таблицы. Сделать выводы, выделять главное, сравнивать и обобщать;

IV. Изучение нового материала

– Как давно люди начали использовать металлы?( вспомните из истории)- железный век, медный век, бронзовый век. Почему они так названы?

Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее, когда в его жизнь вошли металлы и их сплавы. Век каменный сменился веком медным, потом - бронзовым, а затем веком железным. На Руси из древне использовали сплавы металлов, умельцы много знали о достоинствах сплавов.(слайд) Обратите внимание на Царь-пушку, отлитую в 1586 году. Главное достоинство всякого колокола – его благозвучность. Но отлить колокол требуемого тона и нужного веса было нелегко. Чуть ли не главным условием успеха был состав сплава. Бронза для колокола должна обладать высокой твердостью, чтобы обеспечить хорошее звучание при многочисленных ударах языка о края колокола, и при этом не быть хрупкой, она не должна подвергаться значительным деформациям, а также выкрашиваться при ударах. В XX столетии был установлен состав колокольной бронзы: из чистого серебра (525 кг), золота (75 кг), меди (85%) и олова (13%). Вес его составляет почти 200 тонн! (слайд)

Демонстрация. Демонстрируем образцы из коллекции «Металлы и сплавы», отмечая при этом их физические свойства, стойкость к коррозии, преимущества сплавов.

Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл.

Компонентами сплавов могут быть и неметаллы, и соединения.

Общее свойство металлов и сплавов — их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. Для описания атомно-кристаллической структуры используют понятие кристаллической решетки, являющейся воображаемой пространственной сеткой с ионами (атомами) в узлах.(слайд)

Металлы и сплавы состоят из прочно соединенных друг с другом зерен. Такое строение формируется в процессе кристаллизации металла и перехода его из жидкого состояния в твердое.

Хочу заметить, что в результате затвердевания смеси, возможно, образование нескольких видов сплавов.

1. Твердые растворы: (слайд) они получаются, если расплавленные металлы

неограниченно растворяются друг в друге, то есть смешиваются в любых

соотношениях. Компонентами могут быть металлы, кристаллические

решетки которых одного типа, а атомы мало различаются по размеру.

Например, золото и серебро, серебро и медь, медь и никель.

Такие сплавы содержат в узлах кристаллической решетки атомы обоих

металлов, а потому они однородны.

2. Механическая смесь металлов: Расплавленные металлы смешиваются

между собой в любых соотношениях, но при охлаждении образуется не

твердый раствор, а сплав, состоящий из мельчайших отдельных

кристалликов каждого из металлов. Например, свинца и олова, свинца и

серебра, висмута и кадмия.

3. Интерметаллиды: такие сплавы получаются, если расплавленные металлы вступают во взаимодействие и образуют между собой химические

соединения. Например, медь и цинк, Кальций и сурьма, свинец и натрий.

Химическая связь в сплавах – металлическая, поэтому они обладают теми же физическими свойствами, что и металлы: металлическим блеском, пластичностью, электро- и теплопроводностью и др.

Но эти свойства несколько изменяются в более полезные для человека свойства.

Если составлять полную классификацию, то она будет выглядеть следующим образом (слайд)

В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы. Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.(слайд)

 – Сейчас мы познакомимся с основными сплавами железа и цветных металлов.

Заполним таблицу, где отметим название и состав, свойства и применение.

  1. Бронза сплав меди с оловом, иногда в нее добавляют

цинк, свинец, алюминий, марганец, фосфор и кремний. Добавки влияют на

свойства сплава. Так количество олова меняется от 5 до 25%, если его

больше сплав становится хрупким. Фосфор добавляется для предотвращения

окисления олова до оловянной кислоты. А свинец добавляется для

жесткости. Наряду с изготовлением орудий труда и изделий культового

назначения уже в глубокой древности из бронзы начали отливать скульптуру.

Первая из них появилась в 3 тысячелет ии до нашей эры в Месопотамии. Это

была статуя местного божества. В России из бронзы лились даже колокола.

Из нее отлиты знаменитые Царь –колокол и Царь –пушка. Бронза относится

к интерметаллидам.

2. Латунь является сплавом, состоящим из меди и цинка, причем процент

цинка может достигать 50%. Иногда в него добавляют олово, марганец,

алюминий, свинец, кремний, но их количес тво колеблется от 0.08 до 1.2 %.

Данный сплав обладает хорошими механическими свойствами, устойчив к

коррозии, легко обрабатывается. Открытие латунного сплава связано с

кораблестроением. До открытия латуни суда смолили, но такой защиты было

не достаточно. И борта стали обивать латунными пластинами, которые не

боятся контак та с водой. Помимо защиты, пластины просто красивы, так как

сплавимеет красивый желто –золотис тый цвет. В современной

промышленности латунь применяется для изготовления водопроводных

кранов, любых предметов находящихся в тесном контакте с водной средой.

3. Мельхиор представляет собой соединение меди и никеля, причем процент

никеля составляет 29 – 33%, иногда с добавлением серебра. Был получен с

целью создания боле дешевой альтернативы серебру, и в отличие от первого

не стирается, так как более прочный. Мельхиор служит материалом

получения посуды, столовых приборов, из него чеканили монеты. Это

прочный материал, легкий в обработке.

4.Дюралюминий состав из алюминия и меди 6 –8%. С добавками магния,

марганца, кремния. Медь добавлена в сплав для придания ему большей

мягкости, что упрощает его обработку, а так же для прочности. Используется

как строительный материал, для изготовления легких и прочных

конструкций, а так же в современном самолетостроении.

5. Чугун сплав железа и углерода (2 -4.5%), с добавками марганца до 3%,

кремния до 4.5%, серы до 0.08%, фосфора до 2.5%. чугун сыграл важную

роль в развитии изобразительного искусства и архитектуры. В России его

применение в архитек туре началось с литых столбов, которые производили

заводы Демидова на Урале. Изобретение данного сплава стало причиной

революции в мос тостроении. Вообще, литье из чугуна – самостоятельный

вид искусства. Особо почетное место в «чугунном кружеве» принадлеж ит

Воронихинской решетке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году она до сих

пор является украшением центра города. Но данный сплав, в силу

коррозионной стойкости и прочности применяется и для изготовления

кухонной утвари.

6. Сталь сплав железа и углерода (0.04 –2%), и добавок марганца(0.1 –1%),

кремния(0.4%), серы(0.08%), фосфора(0.09%), если сталь легированная, то в

нее добавлены хром и никель. Сталь -основа современной техники. Она

прочная, легкая, коррозионностойкая. В старину она считалась драгоценным

металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был

булат. Его родина –Индия. До 19 века сталь считалась исключительно

оружейным сплавом, но в 1830 году в Англии из нее стали делать бытовые

предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В 20 веке из стали начали

изготавливать светильники, и даже барельефы. Сталь с различными видами

обработки может иметь золотой, красный, синий, зеленый, оранжевый цвет.

7. Нихром состоит из никеля до 78% и хрома. Выдумка современных

мастеров. Поскольку данный сплав является жаропрочным и обладает низкой

теплопроводностью, а так же высокой сопротивляемос тью элек тричеству, то из него изготовляют современную кухонную посуду, а так же детали

электронагревательных приборов.

Проверим таблицу.(слайд)

А теперь попробуйте ответить на основной вопрос

нашего урока: «Почему же люди стали использовать сплавы?» - но в конечном итоге должны сделать следующие выводы:

1. Сплавы обладают различными свойствами, поэтому есть возможность

создать сплав с нужными свойствами.

2. Не смотря на то, что в состав сплавов входят металлы, обладающ ие

определенным набором свойств (металлический блеск, высокая электро-и

теплопроводность, ковкость, плас тичность), но свойства сплава сильно

отличаются от свойств компонентов, входящих в него, что особенно ценно.

V. Закрепление изученного материала

1.Как вы думаете, подвержена ли коррозии медь – основной компонент бронзы?

2Сu + O2 + СO2 + Н2O = Сu(ОН)2 • СuСO3.

Этот процесс протекает более медленно, чем коррозия железа. На поверхности старинных бронзовых предметов постепенно образуется тёмный налет, переходящий в зеленый (достаточно вспомнить о Медном всаднике, статуе Свободы). Темный налет – это оксид меди (II), который образуется при постепенном окислении металла кислородом воздуха, а зеленый образующийся основный карбонат меди(2) по составу  аналогичен минералу малахиту.    

2.Как называется наука, занимающаяся получением металлов из их природных соединений минералов и руд? - носит название металлургии. Как правило, металлы получают из сульфидных и оксидных руд в результате обжига и последующего восстановления. Вспомним, как протекает этот процесс, на примере халькозина Сu2S: работа у доски.

Сu2S + 2O2 = 2СuО + 5О2;    

2СuО + С = 2Сu + СO2.

3. Из растворов солей более активные металлы вытесняют менее активные:

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4.

4.Запишите уравнения реакций следующих превращений:

Cu- СuО- СuCl2- Сu(ОН) 2- CuSO4- Cu.

1).2Cи+О2=2СиО                         3)СuСl2+2NaOH=Cu (ОН)2+2NaCl.

2)СuО+2НСl=CuСL2+h3O                4)Cu (ОН)2+Н2SO4=CuSO4+2h3О.

5)CuSO4+Fe=FeSO4+Cu.

Задача: Железную пластинку массой 5,2 г выдержали в растворе, содержащем 1,6г сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из раствора и высушили. Чему стала равна ее масса?

Решение. Fe+CuSO4=Cu+FeSO4. Медь оседает на железной пластинке.

n(СuSO4)=1,6/160=0,01моль. n(Fe)=5,2/56=0,093моль.Сульфат меди находится в недостатке, в реакцию вступает 0,01моль железа и образовалось 0,01 моль меди, согласно уравнения реакции.Масса пластинки после реакции равна:m=5,2+m(Cu)-m(Fe)=5,2+0,01х64-0,01х56=5,28г

Ответ:масса пластинки стала равна 5,28 граммов.

Предлагаю выполнить  тест:

1. Что является сплавом?

А) никель  Б) цирконий   В) бронза    Г) железо

2. Что не является сплавом?

А) Сталь Б) цирконий В) бронза  Г) силумин

3. Сплавы Fe используются чаще, чем чистое железо так как:

А) Они дешевле Б) не ржавеют В) очень мягкие Г) легкоплавкие

4. Сплавы Аl используют чаще, чем чистый алюминий так как:

А) Они дешевле Б)  очень мягкие В) более прочные Г) легкоплавкие

VI. Рефлексия

– На столах находятся вырезанные из цветного картона круги двух цветов. Выплавили ли мы с вами сегодня новые сплавы знаний, или вы уйдёте с урока с тем , с чем пришли?

Серые круги – сплавы знаний не получилиКрасные круги – получен новый сплав, ребята формулируют основную, на их взгляд идею урока.

VII. Домашнее задание

Литература.

Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 9 класс. – М.: Блик и К°, 2001. – 397 с.

Габриелян О.С., Лысова Г.Г. методическое пособие. Химия 11 класс. – М.: Дрофа, 2003. – 156 с.

infourok.ru

Сплавы черные - Справочник химика 21

    Методы фазового анализа имеют очень большое значение в иссле ,ова-иии металлов. Так, например, углерод в сплавах черных металлов может [c.13]

    Надежные эталоны имеются для различных групп сплавов черных и цветных металлов. Значительно сложнее изготовление эталонов для анализа руд, минералов, горных пород и т. д. в связи с разнообразием состава этих материалов. [c.125]

    Расплавленная смесь иногда имеет черный цвет, несмотря на полное сгорание угля. При охлаждении сплава черный осадок опускается на дно. Это бывает при наличии меди в исследуемом объекте (вследствие заметного растворения сернистой меди—, Си5—в многосернистом аммонии). [c.124]

    Алюминий цинк, свннец Медь н ее сплавы Черные металлы [c.942]

    Такой электролит имеет пониженное содержание цианистого калия и работает на низких плотностях тока. Высокая плотность тока и значительные количества цианистого калия вызывают бурное выделение водорода на катоде, который разрушает чернь на изделиях, восстанавливая сернистый сплав черни до сероводорода. [c.152]

    Анализ при помощи стилометра. Стилометрами определяют важнейшие компоненты некоторых сплавов черных и цветных металлов при экспрессных анализах в целях контроля процесса плавки металла. [c.231]

    Все основные промышленные конструкционные металлы и сплавы (черные и цветные) хорошо обрабатываются в растворе хлорида натрия. Для алюминия, цинка, олова и их сплавов лучше использовать раствор нитрата натрия. Для электрохимической обработки никелевых сплавов и титана применяют растворы сульфата натрия или серной кислоты. [c.339]

    Ингибиторы для сплавов черных металлов [c.320]

    Группа тугоплавких и легирующих редких элементов имеет большое значение в современной технике и объединяет значительное число различных по своим свойствам редких элементов, применяемых как в виде чистых ковких металлов, обладающих высокими температурами плавления и ценными физико-механическими свойствами, так и в виде легирующих компонентов в сплавах черных и цветных металлов. [c.241]

    Сравнительно мало изучены физические и механические свойства таких чистых тугоплавких элементов, как бор, ванадий и ниобий, в то время как сплавы черных и цветных. металлов с этими элементами известны давно и хорошо изучены. [c.155]

    Лак битумный № 177—раствор сплава черных смол и растительных масел в органических летучих растворителях. [c.554]

    ГЛАВА IV. АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ [c.134]

    ГЛАВА IV. аНаЛиз металлов и сплавов. ЧЕРНЫЕ Металлу [c.142]

    Лаки 460, 447, 458 — электроизоляционные пропиточные — растворы сплавов черных смол (лаковых битумов и асфальтитов) и растительных масел в летучих органических растворителях с добавлением сиккатива. [c.64]

    Алюминий, цннк, свинец Медь и ее сплавы Черные металлы [c.942]

    Иногда одного определения общего количества отдельных элементов (или их окислов) в исследуемом образце недостаточно для суждения о его качестве, необходимо также знать, в виде каких соединений эти элементы присутствуют в нем и каковы относительные количества этих соединений. Например, углерод может присутствовать в сплавах черных металлов как в свободном состоянии—в виде графита, так и в связанном—в виде карбидов. В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплаве, свойства сплава весьма сильно изменяются. Поэтому наряду с общим содержанием углерода иногда определяют также количество свободного и связанного углерода в сплаве. Подобно этому, при анализе глин или бокситов, наряду с общим содержанием SiOj. AI2O3, РезОз, химически связанной воды и т. д., определяют также, сколько SiOj присутствует в виде кварца и сколько—в виде различных силикатов. Определение отдельных соединений того или иного э.аемента, входящих в состав исследуемого объекта, составляет задачу так называемого фазового анализа. При фазовом анализе определяемое соединение каким-либо способом предварительно отделяют (например, пользуясь различным отношением к действию растворителей или различиями каких-либо физических свойств) от других соединений данного элемента, присутствующих в анализируемом веществе, после чего это соединение анализируют. [c.9]

    По ГОСТу наличие ванадия в марках сталей обозначают буквой Ф. Например, сталь 60СГХФА — пружинная сталь, содержащая 0,6% С, до 1% 51, Мп, Сг и V. Буква А означает улучшенную сталь. Ниобий и тантал нашли применение позднее, когда появилась потребность в нержавеющих и жаропрочных сталях. Так, например, нержавеющая сталь Х18Н10НБ содержит 18% Сг, 10% N1 и до 1% ЫЬ (последний в сплавах черной металлургии обозначается НБ). В настоящее время разработаны высокопрочные при высоких температурах сплавы на основе ЫЬ с молибденом, цирконием в качестве легирующих компонентов. Однако эти сплавы очень дороги. [c.335]

    Чугуны и стали, содержащие в качестве основного элемента железо, имеют серый или серебристый цвет и растворяются в соляной и серной кислотах. Для открытия железа в сплавах черных металлов сплав растворяют при нагревании в нескольких каплях концентрированной соляной кислоты. Перед окончанием растворения прибавляют каплю HNOg. После того как раствор остынет, добавляют каплю раствора Nh5S N. В присутствии ионов появляется кроваво-красное окрашивание. [c.453]

    Применение. Сплав Б. с А1 (сплав альба, 56% Ва)-основа геттеров (газопоглотителей). Для получения собственно геттера Б. испаряют из сплава высокочастотным нагревом в вакуумированной колбе прибора, в результате на холодных частях колбы образуется т. наз. бариевое зеркало (или диффузное покрытие при испарении в среде азота> Активной частью подавляющего большинства термоэмиссионных катодов является ВаО. Б. используют также как раскислитель Си и РЬ, в кач-ве присадки к антифрикц. сплавам, черным и цветным металлам, а также к сплавам, из к-рых изготавливают типографские шрифты для увеличения их твердости. Сплавы К с N1 служат для изготовления электродов запальных свечей в двигателях внутр. сгорания и в радиолампах. Ва (Г 2 12,8 дней)-изотопный индикатор, используемый при исследовании соединений Б. [c.242]

    Иногда при приготовлении некоторых сталей и сплавов черных металлов необходимо добавлять легируюш,ие присадки к расплавленному металлу, не понижая температуры расплава. Этого можно достигнуть, используя метод, запатентованный Хильти . По данному методу легируюш,ие элементы смешивают с экзотермической шихтой, состоящей из перхлората калия, KapiloHaTa натрия и кремния или ферросилиция. [c.163]

    Оборудование для них изготавливают на основе сплавов черных и цветных металлов, а также из природных или искусственных хими-чес1си стойких материалов. Со временем оно стареет или разрушается вследствие коррозии. Это приносит не только большие экономические потери, но и приводит к глобальным экологическим катастрофам. [c.9]

    Противоизносные свойства масел испытывают на машине МИ с использованием пары антифрикционный сплав — черный металл , работающей при умеренных нагрузках, и оценивают по суммарной величине износа подшипника без учета характера изнашивания. Но при этом не удается классифицировать смазочнгае масла с различными присадками в соответствии с поведением масел в эксплуатации. [c.348]

    Проведен анализ результатов испытаний по скольжению пары антифрикционный сплав — черный металл при давлениях в несколько десятков атмосфер и линейных скоростях до 1 м1сек. Доказано, что механический-износ, связанный с пластическими деформациями и микросхватыванием поверхностей, сопровождается износом антифрикционного сплава в результате химического взаимодействия его со смазочной средой. [c.353]

    Сталинит представляет собой порошкообразный твердый сплав. Черные или сероватые зерна сталинита размером 0,5— 2,5 AIM состоят, из механической с.меси марганца и хрома с углеродом. Высокая,твердость сталинитовых покрытий делает их незаменимыми для покрытия деталей, интенсивно истираемых твердыми материалами (молотков молотковых дробилок, бичей дезинтеграторов, броней передаточных желобов и др.). Детали, предназначенные к наплавке сталинитом, очищают от ржавчины, окалины, масла. Закаленные детали перед наплавкой отжигают, чтобы предупредить деформацию и появление трещин. Участки детали, не, подлежащие наплавке, ограждают угольными или графитовыми пластинами, в отверстия вста1вляют графитовые пробки. [c.34]

    Сабинина Л. Е. и Ливенцова Е. В. Потенциометрическое определение никеля, ванадия и хрома в сплавах черных металлов. Зав. лаб., 1945, 11, № 6, с. 515—521. Библ.  [c.210]

chem21.info

Чёрные металлы, чёрные сплавы - это... Что такое Чёрные металлы, чёрные сплавы?

 Чёрные металлы, чёрные сплавы

Чёрными металлами условно называют железо и его железо, РЗМ) - лантан, неодим, под названием лантаноидов, и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий;

  • Щелочноземельные металлы.

    Железоуглеродистые сплавы - стали и чугуны - являются важнейшими металлическими сплавами современной техники. Производство чугуна и стали по объёму во много раз превосходит производство всех других металлов вместе взятых. Рассмотрим, для примера, сталь: согласно данным журнала "Национальная металлургия" потребление стали в среднем составляет около полутонны стали в год на одного человека (!).

    Основное представление о строении железоуглеродистых сплавов даёт широко известная диаграмма состояний железо-углерод.

    Принято называть чугунами железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2%C (2,14%), а сталями, соответственно - менее 2%C. Подробнее о разнице терминов "чугун" и "сталь", а также о том, когда железоуглеродистый сплав не следует именовать ни чугуном, ни сталью, можно прочитать на странице Сталь.

    Ферросплавы - это вспомогательные материалы, применяемые для обработки сталей и чугунов.

  • Металлургический словарь. 2003.

    • Литейные дефекты
    • чугун с вермикулярным графитом, ЧВГ

    Смотреть что такое "Чёрные металлы, чёрные сплавы" в других словарях:

    • Чёрные металлы — Чёрные металлы  железо и его сплавы (стали, ферросплавы, чугуны), в отличие от остальных металлов, называемых цветными. К чёрным металлам также относят хром, марганец и ванадий, используемые главным образом при производстве чугунов и… …   Википедия

    • Чёрные металлы —         техническое название железа (См. Железо) и железных сплавов (См. Железные сплавы) (Сталь, Чугун, Ферросплавы). См. также Чёрная металлургия …   Большая советская энциклопедия

    • ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — пром. название железа и его сплавов; наиболее распространены железные сплавы, содержащие углерод, сталь и чугун, а также ферросплавы …   Большой энциклопедический политехнический словарь

    • ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — промышленное название железа и его сплавов; наиболее распространены железные сплавы, содержащие углерод (сталь и чугун), а также ферросплавы …   Металлургический словарь

    • металлы — Простые вещ ва, обладающие в обычных условиях хар рными св вами: высокой электро и теплопроводностью, отрицат. темп рным коэфф. электропроводности, способностью хорошо отражать электромагн. волны, пластичностью. М. В. Ломоносов определял м. как… …   Справочник технического переводчика

    • МЕТАЛЛЫ — хим. элементы, доля которых в периодической системе элементов Менделеева составляет примерно 4/5; образует в свободном состоянии простые (см.) с металлической хим. связью. В природе М. встречаются в виде руд, реже в самородном состоянии. В… …   Большая политехническая энциклопедия

    • Металлы —         простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны… …   Большая советская энциклопедия

    • металлы — вещества, обладающие в обычных условиях высокими электропроводностью (106 104 Ом–1см–1, уменьшается с ростом температуры) и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском и другими свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической… …   Энциклопедический словарь

    • МЕТАЛЛЫ — (нем. Metall; первоисточник: греч. metallon шахта, руда, металл) простые вещества, обладающие высокими теплопроводностью и электрич. проводимостью, ковкостью, блеском и др. характерными св вами, к рые обусловлены наличием в их кристаллич. решётке …   Большой энциклопедический политехнический словарь

    • МЕТАЛЛЫ — вещества, обладающие в обычных условиях высокими электропроводностью (10б 108См/м, уменьшается с ростом темп ры) и теплопроводностью, ковкостью, металлич. блеском и др. свойствами, обусловленными наличием в их кристаллич. решётке большого кол ва… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

    metallurgy_dictionary.academic.ru

    конспект урока на тему: "Черные сплавы"

    Чёрные сплавы

    Чёрными сплавами или чёрными металлами условно называют железо и его сплавы - чугуны, стали, иногда и ферросплавы. Остальные металлы и сплавы, в отличие от чёрных металлов и сплавов, называют цветными.

    Чёрные сплавы, они же железоуглеродистые сплавы - стали и чугуны - являются важнейшими металлическими сплавами современной техники. Производство чугуна и стали по объёму во много раз превосходит производство всех других металлов вместе взятых. Рассмотрим, для примера, сталь: согласно данным журнала "Национальная металлургия" потребление стали в среднем составляет около полутонны стали в год на одного человека. Основное представление о строении железоуглеродистых сплавов даёт широко известная диаграмма состояний железо-углерод.

    Принято называть чугунами железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2%C (2,14%), а сталями, соответственно - менее 2%C.

    Ферросплавы - это вспомогательные материалы, применяемые для обработки сталей и чугунов. 

    Сталь.

    Сталь — сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Как и чугун, сталь имеет примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Основное отличие стали от чугуна — это то, что сталь содержит меньшее количество углерода и примесей. Сталь получают переплавкой металлолома или из передельного чугуна. Процесс получения стали из чугуна сводится к удалению излишнего углерода и понижению количества входящих в чугун примесей. В зависимости от химического состава стали делятся на углеродистые и легированные.

    Роль кремния в различных видах стали.

    В состав углеродистой стали кроме углерода входит небольшое количество постоянных примесей (Si, Mn, S, Р), попадающих в нее при выплавке. Главным элементом, определяющим свойства углеродистой стали, является углерод. Кремний является одним из основных раскислителей, которые применяют при выплавке сталей. Поэтому содержание кремния задает тип произведенной стали. Спокойные углеродистые стали могут содержать кремния до максимум 0,60 %. Полуспокойные стали могут содержать умеренные количества кремния, например, 0,10 %.

    Кремний полностью растворяется в феррите при содержании кремния до 0,30 %. Он увеличивает прочность феррита, почти не снижая его пластичности. При содержании кремния выше 0,40 % в углеродистой стали общего назначения происходит существенное снижение пластичности.

    В комбинации с марганцем или молибденом кремний обеспечивает более высокую закаливаемость стали. Добавление кремния в хромоникелевые аустенитные стали повышает их стойкость к коррозии под напряжением. В термически упрочняемых сталях кремний является важным легирующим элементом, повышает способность сталей к термическому упрочнению и их износостойкость, увеличивает предел упругости и предел текучести. Кремний не образует карбидов и не содержит цементита или других карбидов. Он растворяется в мартенсите и замедляет распад легированного мартенсита до 300 °С.

    Чугун.

    Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% (точка предельной растворимости углерода ваустените на диаграмме состояний): меньше — сталь. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

    Влияние кремния на структуру и свойства чугунов

    При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образованием в поверхностном слое наряду с оксидами железа и оксидов кремния SiO2. Эта пленка имеет плотную структуру при незначительной толщине.

    По своему воздействию на окалиностойкость и ростоустойчивость чугуна кремний непостоянен. Присутствие в белых чугунах даже незначительного ко­личества кремния резко понижает их ростоустойчивость и окалиностойкость. Не в меньшей степени вредное дей­ствие повышенных концентраций кремния отмечается и в обычных серых чугунах. Однако при достаточно вы­соком содержании кремния ( 5,0 %) стойкость чугуна против окисления и роста резко повышается.

    Первым благоприятным результатом действия высо­ких концентраций кремния на окалиностойкость и ростоустойчивость чугуна является получение стабильной структуры графит + феррит легированный кремнием. Благодаря этому при дальнейшем нагреве исключаются процессы графитизации и связанные с ними рост и окисление.

    По мере увеличения содержания кремния повышают­ся критические точки чугуна. Так, при 6 % Si точка Ас1, лежит около 950 °С, а при 7% Si повы­шается до 1000 °С. Протекание аллотропических пре­вращений и связанное с этим возникновение внутренних напряжений приводят при высокой температуре, т. е. в об­ласти повышенной пластичности, и поэтому не могут вызвать разрушения чугуна.

    Наконец, кремний, входя в твердый раствор, повыша­ет температуру образования вюститной фазы, т. е. уве­личивается стойкость металлической основы против окисления.

    При наличии шаровидной формы графита фактичес­кую стойкость кремнистого чугуна определяет окалино­стойкость его металлической основы. Увеличение содер­жания кремния как в обычных, так и в высокопрочных чугунах с шаровидным графитом приводит к повыше­нию их ростоустойчивости.

    Улучшение ростоустойчивости чугунов с повышением концентрации кремния следует отнести главным образом за счет увеличения стойкости металлической основы против окисления.

    Ростоустойчивость нелегированного высоко­прочного чугуна с шаровидным графитом мало отлича­ется от ростоустойчивости высококремнистого чугуна с пластинчатым графитом при содержании более 10 % Si. При таких концентрациях кремния в обычных чугунах высокая стойкость металлической основы против окис­ления в какой-то степени парализуется грубыми включе­ниями графита и наличием раковин.

    По этой же причине шаровидная форма графита (вместо пластинчатой) обеспечивает относительно высокую ростоустойчивость даже для высокопрочного чугуна исходного состава.

    Присадка в чугун с шаровидным графитом относи­тельно небольших количеств кремния (4,0 - 5,0 %) замет­но уменьшает рост и окисление чугуна в силу ограниче­ния процесса графитизации и повышения стойкости против окисления основной металлической массы. В самом деле, ростоустойчивость высокопрочного чугуна с 4 – 5 % кремния почти в пять раз, а окалиностойкость в 8 раз выше, чем у такого же чугуна, но с пластинчатым графитом. Следует заметить также, что наиболее резкое повышение окалиностойкости и ростоустойчивости чугу­нов с шаровидным графитом происходит при изменения содержания кремния в пределах от 5,5 до 6,5 %. При дальнейшем увеличении концентрации кремния в чугуне отмечается лишь общая тенденция к повышению указан­ных характеристик.

    Лучшие результаты испытания на окалиностойкость и ростоустойчивость были получены в чугунах, содержа­щих 12 % кремния, т. е. в высокопрочных ферросилидах с шаровидным графитом.

    Легирование кремнистого чугуна никелем (до 2 %) или хромом (0,5 – 4 %) повышает его жаростойкость.

    Легирование молибденом в количестве 1 - 3 % увеличивает прочность при повышенных температурах, а также сопротивление ползучести кремнистого чугуна с шаровидным графитом.

    videouroki.net

    Металлы и сплавы

    Категория: Облицовка камнем

    Металлы и сплавы

    Металлы, применяемые в строительстве, разделяются на черные и цветные.

    Черные металлы — это сплавы железа с углеродом, содержащие в малых количествах кремний, марганец, фосфор, серу и другие химические вещества.

    Черные металлы по содержанию углерода делятся на чугуны и стали. Количество углерода в чугуне 2—4,3%, в стали — до 2%. Сталь в отличие от чугуна, хрупкого металла, пластична, упруга и обладает высокой способностью обрабатываться.

    Добавки легирующих веществ (медь, никель, хром, вольфрам, молибден, кобальт, алюминий и др.) придают черным металлам некоторые специфические свойства (жаростойкость, износостойкость, коррозионную стойкость).

    Цветные металлы и сплавы подразделяют по плотности на легкие и тяжелые. К легким относятся сплавы на основе алюминия, магния,^ тяжелым — на основе меди, никеля, цинка, олова, свинца.

    По химическому составу стали разделяются на углеродистые и легированные.

    В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяют на категории: группы А — 1, 2, 3; группы Б — 1, 2; группы В — 1, 2, 3, 4, 5, 6.

    В строительстве в основном применяют углеродистую сталь обыкновенного качества группы А (табл. 36). Она, кроме 0,06—0,62% углерода, содержит небольшое количество кремния и марганца.

    В зависимости от назначения углеродистые стали делят на конструкционные, содержащие 0,02—0,6% углерода, и инструментальные – 0,65—1,4%. Повышение углерода в инструментальных сталях придает им высокую твердость, но вызывает повышенную хрупкость.

    Легированные стили (табл. 37) в зависимости от величины легирующих добавок бывают низколегированные, содержащие до 2% добавок, среднелегированные — от 2 до 10% и высоколегированные — более 10%. В строительстве широко применяют низколегированную сталь. Нержавеющая сталь, используемая для изготовления пиронов и закреп, относится к высоколегированным.

    В качестве легирующих добавок применяют: кремний— С, хром — X, никель — Н, молибден — М, марганец— Г, вольфрам — В, алюминий — Ю, медь — Д, кобальт — К.

    Высоколегированные стали делятся на три группы: нержавеющие и кислотостойкие; окалиностоикие и жаропрочные; сплавы с высоким электросопротивлением.

    В чистом виде медь в строительстве практически не применяется. Ее используют в виде сплавов — латуни и бронзы.

    Латунь — это сплав меди с цинком (до 40%), а бронза — сплав меди с оловом или каким-либо металлом, кроме пинка.

    Латуни и бронзы обладают коррозионной стойкостью, твердостью, достаточной прочностью, а облицовочных работах применяются для изготовления элементов крепления каменных облицовок в виде пиропов, закреп, проволоки.

    Свинец получают в виде роллов, листов для прокладок, проволоки, лент. Рольный свинец представляет собой листы толщиной 1,5—2 мм, шириной 0,8—1 м и длиной 10—15 м. Свинец пластичен и легко режется; применяют свинец для зачекапки швов между элементами облицовки из гранита.

    В строительстве используют черные металлы — сталь и чугун, цветные металлы — алюминиевые и медные сплавы.

    Сталь

    Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, кроме того, в незначительных количествах в ней содержатся примесь марганца, кремния, фосфора, серы. Наличие фосфора более 0,05% делает сталь хрупкой при низкой температуре, а серы более 0,055% приводит к образованию трещин в горячем состоянии. Получают сталь в результате переплавки чугуна в мартеновских печах или конверторах. По способу получения марки стали, применяемые в строительстве, делятся на спокойные (СП), полуспокойные (ПС) и кипящие например, СтЗкп. Из стали возводят каркасы зданий, изготовляют арматуру для железобетона, трубы, кровельные листы, дверные и оконные приборы, заклепки, болты, гвозди. В несущих стальных конструкциях, эксплуатируемых при температуре ниже — 30 °С, кипящие стали, как правило, не применяют.

    Основные механические характеристики сталей, употребляемых в строительстве, — прочность, пластичность, усталость. Прочность измеряется в двух состояниях, при достижении металлом предела текучести когда сталь течет без увеличения внешней нагрузки и при достижении предела прочности, при котором материал разрушается. Для расчета конструкций принимается расчетное сопротивление стали, соответствующее пределу текучести. Стадия текучести благодаря пластичности металла (т. е. способности возвращаться в первоначальное состояние после снятия внешней нагрузки) может повторяться многократно без изменения механических свойств материала. Причем чем меньше содержание углерода в стали, тем более она пластична.

    Усталостью металла называют изменение его состояния под действием многократно повторяющейся внешней нагрузки, приводящее к его прогрессирующему разрушению. Напряжение, при котором металл разрушается от усталости, называется его вибрационной прочностью. В зависимости от прочности применяемые в строительстве стали подразделяют на классы С 38/23, С 44/29, С 46/33 и др. Цифры в индексе класса обозначают: числитель — минимальное значение временного сопротивления на разрыв, знаменатель — минимальное значение предела текучести. При поставке стали, предназначенной для строительных конструкций, указывают марку и группу стали, а также предел текучести, содержание углерода, серы, фосфора.

    Сортамент стальных профилей, поставляемых заводами на строительные площадки, включает (рис. 1): сталь — круглую, квадратную, полосовую, уголки — равнобокие и неравнобокие, профили — зетовый, швеллер, двутавровый, а также трубы, полосы, волнистую и рифленую сталь и специальные профили для оконных переплетов. Стальные профили выпускают длиной 6…12 м.

    Рис. 1. Прокатные стальные профили

    Стальные конструкции — балки, фермы, колонны собирают из профилей необходимой длины с помощью сварки и болтов. Наиболее простым, надежным и дешевым соединением является сварка. По методу выполнения различают сварку ручную, автоматическую и полуавтоматическую. По виду соединения сварные швы подразделяют на швы встык и угловые (лобовые, втавр, фланговые). Прочность сварных швов должна быть не ниже прочности соединяемых элементов. Болтовые соединения применяют для крепления конструкций при монтаже до сварки их рабочими швами. Такие болты называются черными или монтажными. Опорные узлы стальных колонн, балок и ферм крепят к фундаментам и опорам с помощью черных анкерных болтов. Черные болты ставятся в отверстия с зазором 2…3 мм.

    Металлические конструкции от взаимодействия материала с окружающей средой подвергаются разрушению — коррозии. Для предохранения от коррозии поверхность металла покрывают красками, лаками, эмалями или пленкой другого металла, менее подверженного коррозии (например, цинком, слоем бетона или цементного раствора).

    Алюминий. Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, имеют прочность, почти равную прочности стали, но они значительно легче (плотность алюминия —2900 кг/м3, стали — 7850 кг/м3) и стойки против коррозии. Из них делают сборные и сборно-разборные конструкции магазинов и столовых для отдаленных и труднодоступных районов, а также стеновые панели, витрины, витражи, окна для торговых зданий с высокими архитектурными требованиями. Алюминиевые конструкции выполняют из листов и профилей. Листы изготавливают прокаткой, а профили — прокаткой и прессованием. При прессовании слиток продавливают сквозь матрицу, имеющую отверстие необходимого профиля. В сортамент прокатных алюминиевых профилей входят круг, квадрах, многогранник, полоса, а также листы толщиной 0,5… 10 мм; прессованные профили — уголки, швеллеры, тавры и двутавры, а также Z-образные профили. Элементы из алюминиевых сплавов соединяют между собой с помощью болтов, заклепок или клея.

    Несмотря на то что алюминий более стойкий к коррозии, чем сталь, в месте контакта со сталью детали из алюминиевых сплавов необходимо защищать от коррозии. Для защиты от коррозии алюминиевые конструкции покрывают пленкой (оксидируют), а затем грунтуют. Стойкость против коррозии можно повысить анодированием — нанесением на поверхность тонкого слоя никеля, меди, латуни. Анодирование с цветным наполнителем окрашивает поверхность алюминиевых конструкций в различные цвета, придавая им красивый внешний вид.

    Металлические конструкции имеют небольшую огнестойкость — 0,5 ч. Поэтому применение незащищенных от огня металлических конструкций в качестве несущих элементов в зданиях торговли и общественного питания не допускается. Для повышения огнестойкости металлические конструкции бетонируют, штукатурят и обкладывают кирпичом. Защитные противопожарные мероприятия значительно увеличивают массу конструкций, сечения элементов, повышают трудоемкость и стоимость строительства. Строительство зданий торговли и общественного питания с применением несущих металлических конструкций допускается только в исключительных случаях и по специальному разрешению.

    В строительстве используют черные металлы — сталь и чугун, цветные металлы — алюминиевые и медные сплавы.

    Сталь. Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, кроме того, в незначительных количествах в ней содержатся примесь марганца, кремния, фосфора, серы. Наличие фосфора более 0,05% делает сталь хрупкой при низкой температуре, а серы более 0,055% приводит к образованию трещин в горячем состоянии. Получают сталь в результате переплавки чугуна в мартеновских печах или конверторах. По способу получения марки стали, применяемые в строительстве, делятся на спокойные (СП), полуспокойные (ПС) и кипящие (КП), например, СтЗкп. Из стали возводят каркасы зданий, изготовляют арматуру для железобетона, трубы, кровельные листы, дверные и оконные приборы, заклепки, болты, гвозди. В несущих стальных конструкциях, эксплуатируемых при температуре ниже — 30 СС, кипящие стали, как правило, не применяют.

    Основные механические характеристики сталей, употребляемых в строительстве, — прочность, пластичность, усталость. Прочность измеряется в двух состояниях, при достижении металлом предела текучести когда сталь течет без увеличения внешней нагрузки и при достижении предела прочности, при котором материал разрушается. Для расчета конструкций принимается расчетное сопротивление стали, соответствующее пределу текучести. Стадия текучести благодаря пластичности металла (т. е. способности возвращаться в первоначальное состояние после снятия внешней нагрузки) может повторяться многократно без изменения механических свойств материала. Причем чем меньше содержание углерода в стали, тем более она пластична.

    Усталостью металла называют изменение его состояния под действием многократно повторяющейся внешней нагрузки, приводящее к его прогрессирующему разрушению. Напряжение, при котором металл разрушается от усталости, называется его вибрационной прочностью. В зависимости от прочности применяемые в строительстве стали подразделяют на классы С 38/23, С 44/29, С 46/33 и др. Цифры в индексе класса обозначают: числитель — минимальное значение временного сопротивления на разрыв, знаменатель — минимальное значение предела текучести. При поставке стали, предназначенной для строительных конструкций, указывают марку и группу стали, а также предел текучести, содержание углерода, серы, фосфора.

    Сортамент стальных профилей, поставляемых заводами на строительные площадки, включает (рис. 1): сталь — круглую, квадратную, полосовую, уголки — равнобокие и неравно-бокие, профили — зетовый, швеллер, двутавровый, а также трубы, полосы, волнистую и рифленую сталь и специальные профили для оконных переплетов. Стальные профили выпускают длиной 6… 12 м.

    Стальные конструкции — балки, фермы, колонны собирают из профилей необходимой длины с помощью сварки и болтов. Наиболее простым, надежным и дешевым соединением является сварка. По методу выполнения различают сварку ручную, автоматическую и полуавтоматическую. По виду соединения сварные швы подразделяют на швы встык и угловые (лобовые, втавр, фланговые). Прочность сварных швов должна быть не ниже прочности соединяемых элементов. Болтовые соединения применяют для крепления конструкций при монтаже до сварки их рабочими швами. Такие болты называются черными или монтажными. Опорные узлы стальных колонн, балок и ферм крепят к фундаментам и опорам с помощью черных анкерных болтов. Черные болты ставятся в отверстия с зазором 2…3 мм.

    Рис. 2. Прокатные стальные профили

    Металлические конструкции от взаимодействия материала с окружающей средой подвергаются разрушению — коррозии. Для предохранения от коррозии поверхность металла покрывают красками, лаками, эмалями или пленкой другого металла, менее подверженного коррозии (например, цинком, слоем бетона или цементного раствора).

    Алюминий. Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, имеют прочность, почти равную прочности стали, но они значительно легче (плотность алюминия — 2900 кг/м3, стали — 7850 кг/м3) и стойки против коррозии. Из них делают сборные и сборно-разборные конструкции магазинов и столовых для отдаленных и труднодоступных районов, а также стеновые панели, витрины, витражи, окна для торговых зданий с высокими архитектурными требованиями. Алюминиевые конструкции выполняют из листов и профилей. Листы изготавливают прокаткой, а профили — прокаткой и прессованием. При прессовании слиток продавливают сквозь матрицу, имеющую отверстие необходимого профиля. В сортамент прокатных алюминиевых профилей входят круг, квадрат, многогранник, полоса, а также листы толщиной 0,5… 10 мм; прессованные профили — уголки, швеллеры, тавры и двутавры, а также Z-об-разные профили. Элементы из алюминиевых сплавов соединяют между собой с помощью болтов, заклепок или клея.

    Несмотря на то что алюминий более стойкий к коррозии, чем сталь, в месте контакта со сталью детали из алюминиевых сплавов необходимо защищать от коррозии. Для защиты от коррозии алюминиевые конструкции покрывают пленкой (оксидируют), а затем грунтуют. Стойкость против коррозии можно повысить анодированием — нанесением на поверхность тонкого слоя никеля, меди, латуни. Анодирование с цветным наполнителем окрашивает поверхность алюминиевых конструкций в различные цвета, придавая им красивый внешний вид.

    Металлические конструкции имеют небольшую огнестойкость — 0,5 ч. Поэтому применение незащищенных от огня металлических конструкций в качестве несущих элементов в зданиях торговли и общественного питания не допускается. Для повышения огнестойкости металлические конструкции бетонируют, штукатурят и обкладывают кирпичом. Защитные противопожарные мероприятия значительно увеличивают массу конструкций, сечения элементов, повышают трудоемкость и стоимость строительства. Строительство зданий торговли и общественного питания с применением несущих металлических конструкций допускается только в исключительных случаях и по специальному разрешению.

    Металлы — кристаллические вещества, обладающие высокими электропроводимостью и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и рядом других специфических свойств. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

    В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.

    Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь). На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.

    Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

    Чугун — сплав железа с углеродом (более 2%), некоторым количеством марганца (до 1,5%), кремния (до 4,5%), а иногда и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

    Сталь — сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. По химическому составу различают стали углеродистые и легированные, а по назначению — конструкционные, инструментальные и специальные.

    К цветным металлам относятся все металлы и сплавы на их основе, кроме железа. В строительстве применяют сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана.

    Металлы обладают высокой прочностью, причем прочность на изгиб и растяжение у них практически такая же, как и на сжатие (у каменных материалов прочность на растяжение и изгиб в 10…15 раз ниже прочности на сжатие). Так, прочность стали более чем в 10 раз превышает прочность бетона на сжатие и в 200…300 раз прочность на изгиб, поэтому, несмотря на то, что плотность стали (7850 кг/м3) в три раза выше плотности бетона (2500 кг/м3), металлические конструкции при той же несущей способности значительно легче и компактнее бетонных. Еще более эффективны с этой точки зрения конструкции из легких сплавов.

    Металлы очень технологичны: во-первых, изделия из них можно получать различными индустриальными методами (прокатом, волочением, штамповкой и т. п.), во-вторых, металлические изделия и конструкции легко соединяются друг с другом с помощью болтов, заклепок и сварки.

    Однако с точки зрения строителя металлы имеют и недостатки. Высокая теплопроводность металлов требует устройства тепловой изоляции металлоконструкций зданий. Хотя металлы негорючи, но металлические конструкции зданий необходимо специально защищать от действия огня. Это объясняется тем, что при нагревании прочность металлов резко снижается и металлоконструкции теряют устойчивость и деформируются. Большой ущерб народному хозяйству наносит коррозия металлов. И наконец, металлы широко применяют в других отраслях промышленности, поэтому их использование в строительстве должно быть обосновано экономически.

    Облицовка камнем - Металлы и сплавы

    gardenweb.ru