Сплав в строительстве это

В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т. д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.

В современном интерьере металлы заняли основательную позицию благодаря своей прочности, великолепному блеску, вариативности текстуры и проводимости тепла и электричества. Самым древним металлом интерьера считается медь. Еще в далекие времена люди научились применять медь для отделки своего жилья, уже тогда ее использовали как кровельный материал и материал для труб. Затем ее стали использовать, как элемент декора. Также популярны в наше время сталь и латунь.

В интерьерах промышленных и общественных зданий применяются профилированные и гладкие листы из стали и алюминиевых сплавов для стационарных и сборно-разборных перегородок, подвесных потолков, отделки стен, каминов. Они могут также применяться в виде профилей и профильных изделий для ограждения лестничных маршей, декоративных решеток, светильников, фурнитуры.

Строительство это сплав отваги и слабоумия

В последнее время в отделке интерьеров широко применяются декоративные и перфорированные листы, металлическая мозаика, металлическая плитка.

Основа металлической плитки — это керамогранит, поверхность плитки изготавливается из нержавеющей стали или других металлов, гладкой или текстурированной. Такая плитка используется для покрытия стен или пола, в зависимости от характера поверхности плитки.

Рис. 11.4. Отделочные металлические материалы и изделия:

а — перфорированные листы; б — мозаичные плитки; в — декоративная сетка; г — декоративные листы из нержавеющей стали

Источник: studme.org

Сталь и чугун в строительстве

Много веков назад металлы стали применяться в сфере строительства как один из основных материалов, сдвинув с лидирующих позиций камень и дерево. И это обосновано тем, что металлы имеют несколько прекрасных физико-технических показателей, к которым относятся:

• Высокая прочность;
• Пластичность;
• Тепло- и электропроводность;
• И необычный блеск, который создает своеобразие металлических изделий. Такой блеск впоследствии получил название металлический.

В настоящее время применению в строительстве углеродистых сталей и алюминиевых сплавов уделяется огромное значение. И это связано не только с превосходными качествами, но и с тем, что металлам на сегодняшний день достойной замены еще не нашлось.

В периодической таблице химических элементов Д.И.Менделеева почти 75% — это металлы. Некоторые из них считаются очень редкими. Но не все металлы пригодны и используются в строительстве.

Про сплавы металлов на понятном языке

Хотя список основных достаточно большой, и перечислять весь реестр нет необходимости, нужно отметить, что все металлы делятся на две группы: черные и цветные. В строительстве они используются только как металлопрокат и металлические изделия.

Черные и цветные металлы

Рассматривать черные и цветные металлы нужно в отдельности, хотя многие эксплуатационные характеристики двух групп во многом совпадают.

К группе черных металлов относятся:

• Железо;
• Сталь;
• Чугун;
• Хром;
• И так далее.

К цветным металлам относятся:

Если сравнивать две группы, то в современном строительстве большее предпочтение отдается черным металлам за их прочность, надежность и долговечность. Сегодня железо, сталь и чугун в строительстве используются достаточно широко. Это связано с высокими эксплуатационными показателями, которые год от года улучшаются, потому что наука предлагает совершенно новые методы выплавки и процессы обработки металлов.

Цветные же металлы нашли свое применение в строительной сфере как материалы, используемые в электропроводке, и как элементы дизайна, к которым относятся всевозможная фурнитура, осветительные приборы, вазы, подсвечники, сантехническое оборудование и многое другое.

И все же многие специалисты, а это подтверждается практикой и статистикой, утверждают, что основным металлом, который больше других используется в строительстве, является сталь.

Марка стали зависит от классификации

Чтобы правильно разобраться в маркировке сталей, необходимо знать их классификацию. Сегодня сталь имеет большое количество классов и видов. Здесь все зависит не только от метода ее плавления и добавок, которые улучшают качество, но и от назначения самой стали. Поэтому разделение стали по назначению происходит по следующим группам:

• Конструкционная;
• Инструментальная;
• Железнодорожная;
• Броневая;
• Подшипниковая;
• И так далее.

В строительстве в основном используется обычная углеродистая сталь и изделия из нее. Кстати, углеродистая сталь, как и многие другие виды, делится на две группы, все зависит от способа ее производства. Это горячекатаная и холоднокатаная стали.

Чугунные перила для входа

Углеродистая сталь попадает в классификацию, которая делит сталь на две группы. Основой для сравнения здесь выступает химический состав. Итак, первая группа – это углеродистая сталь, вторая группа – сталь легированная.

Легированные стали нашли свое применение в основном в машиностроении из-за своих высоких физико-технических качеств, которые возникают при добавлении в металл при его плавке легированных элементов. Но и в строительстве этот вид сталей часто используется, особенно в тех местах, где необходима повышенная коррозионная стойкость.

Углеродистая сталь марки Ст.3 в настоящее время самая распространенная. Обычно из нее изготавливают большое количество всевозможных изделий, которые нашли свое применение в строительстве зданий и сооружений. Ассортимент достаточно широк, необходимо привести несколько основных, это

• Трубы;
• Арматура;
• Всевозможные металлические профили (уголок, швеллер, двутавр);
• Листы.

Почему именно сталь марки Ст.3 стала так востребована в строительных работах? На данный вопрос можно ответить так: сталь Ст.3 обладает прекрасными физико-техническими и эксплуатационными показателями, к которым можно отнести высокую прочность, совмещенную с пластичностью, кстати, не каждая марка стали обладает сразу двумя этими показателями и способностью выдерживать достаточно высокие нагрузки.

К тому же, Ст.3 обладает качествами, которые на сегодняшний день входят в основной список улучшенных характеристик, – это стойкость к коррозии и разрушениям.

Листовая сталь

Есть один показатель, который можно отнести к минусам металлических изделий, это коррозия металлов, с которой испокон веков ведут борьбу на всех стройплощадках мира. Кстати, данный показатель относится только к черным металлам.

Методов борьбы с коррозией металлов достаточно много, разработаны и используются они давно, но все опять-таки связано с расходами и качеством покрытий. Научно-технический прогресс не стоит на месте, и уже сегодня можно говорить о новейших методах защиты металлов от коррозии, которые продлевают их эксплуатацию.

Покраска горячекатаной стали порошковой краской – это на сегодняшний день дешево и надежно

Современные методы защиты различных видов металлов постепенно вытесняют с рынка традиционные методы, к которым относятся обработка поверхностей металлов жидкими лакокрасочными материалами.

В настоящее время все больше специалисты используют совершенно новые материалы, которые отвечают всем современным нормам и требованиям. К таким материалам можно сегодня отнести порошковые краски, которые позволяют создать на поверхности обрабатываемого материала полимерные покрытия, относящиеся к высокотехнологичной категории. Особенно востребована покраска горячекатаной стали порошковой краской.

Процесс нанесения порошковой краски состоит из нескольких этапов:

• Очистка поверхности металла от ржавчины, грязи и пыли и других загрязнений;
• Сам процесс опыления, где необходимо отметить, что частички краски предварительно заряжаются электрическим током с минусовым показателем. А металл имеет положительный заряд. Происходит взаимодействие. Те частицы, которые не соединились с поверхностью металла, собираются для повторного использования;
• Полимеризация окрашенного металла, где под воздействием высокой температуры (200°С) окрашенный слой превращается в монолит.
  Гараж из стальных листов

Этот вид защиты металлов не только качественней, но дешевле, прочнее, чем покраска жидкими красками. К тому же необходимо отметить экологичность этого вида покрытия.

Одним из видов стали является нержавеющая сталь, которой не страшны ни коррозия, ни перепады температур, ни высокая влажность.

Горячекатаная нержавеющая сталь

• Горячекатаный или холоднокатаный прокат в виде круга;
• То же самое в виде листа.

Горячекатаные нержавеющие листы производятся толщиною 3-100 миллиметров и используются практически во всех областях промышленности и быта.

Сегодня современные заводы по производству горячекатаной нержавейки все больше вкладывают денежные средства в развитие производства, где приобретение новейших технологий и нового вида оборудования считается основным.

Так все больше на производствах устанавливают специальные прокатные станы, которые работают по методу непрерывного или полунепрерывного производства. Во-первых, происходит увеличение производительности. Во-вторых, снижается себестоимость продукции. В-третьих, повышается качество. Эти три составляющие являются критериями производства и выпуска конкурентноспособной продукции.

А на сегодняшний день это самый важный показатель. Развитие производства горячекатаного листа из нержавеющей стали происходит достаточно высокими темпами. Компании-производители прекрасно понимают, что небольшое отставание от современных тенденций в сталеварении может привести к большим финансовым потерям.

Использование чугуна в строительстве

Стальные перила для лестницы

Чугун, как строительный материал, используется уже очень давно. Он обладает превосходными качествами, если изделия из него изготовлены строго по технологии. Ведь чугун производится литьем, и здесь необходимы некоторые требования, которые влияют на качество. Формовочные линии, трещины и воздушные раковины, а точнее сказать их наличие, влияют на качество изделий из чугуна.

В недавнем прошлом чугунные изделия использовались в строительстве как несущие конструкции, собранные подетально. То есть отливались части конструкции, которые соединялись между собой болтами или винтами. Чаще такой метод использовался при строительстве арочных конструкций. Также чугун использовался для прокладки труб канализации, в основаниях столбов и всевозможных стоек, как различные фигурки для дизайна.

Особенно в прошлых столетиях популярными были решетки из чугуна. Разнообразие форм и конструкций данного изделия сделали чугун одним из самых востребованных материалов. Сегодня можно наслаждаться красотою набережных и дворцовых ограждений, выполненных по эскизам знаменитых в то время мастеров. Неповторимость линий и узоров возвели чугунные изделия в ранг искусства.

Делится чугун на две группы: белый и серый. Здесь все зависит от цвета излома чугуна. Белый чугун очень твердый, но достаточно хрупкий. Поэтому его часто используют для получения ковкого чугуна или он идет на переплавку для стали. Серый является тем чугуном, который и используется в различных отраслях промышленности, и в строительстве в том числе.

С появлением на современном рынке строительных материалов новых материалов изменили отношение к чугуну. Все больше в жизнь внедряются изделия, изготовленные из пластика. Так практически вышли из бытового употребления

• Чугунные канализационные трубы;
• Сантехнические фитинги;
• Водопроводная арматура;
• И тому подобное.

Но еще используются чугунные канализационные трубы больших размеров, канализационные колодцы, различные ограждения и крышки.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы стали применяться в строительстве достаточно давно. Можно вспомнить многие здания и сооружения, где не только ограждающие и отделочные элементы из алюминиевых сплавов были использованы при их строительстве, но и несущие конструкции. Особенно большое применение они нашли в сборно-разборных сооружениях.

В настоящее время компании-производители конструкций из алюминиевых сплавов выделяют большие средства на изучение и внедрение в производство новейших технологий. Хотя стоимость данного материала достаточно высока, но учитывая все экономические факторы применения алюминиевых сплавов в строительстве, можно с большой долей уверенности сказать, что использование их в строительстве определенной категории зданий и сооружений считается эффективной.

Алюминиевые сплавы делятся на две группы:

1. Литейные в виде отливок, обычно используются в машиностроении;
2. Деформируемые в виде различных профилей и листов. Именно эта группа используется в сфере строительства.

Деформируемые алюминиевые сплавы имеют свою классификацию, где основными элементами являются алюминий и добавочный элемент, который создает определенные качества сплаву. К примеру, марка АМц – это сплав алюминия и марганца, АМr – алюминиево-магниевый сплав, Д – дуралюмин и так далее.

Рассмотрим несколько марок алюминиевых сплавов на наличие положительных характеристик. АМr отличает высокий показатель стойкости к коррозии. Эти сплавы занимают первое место по данному показателю.

К тому же, они хорошо свариваются, причем, не изменяя своих технических характеристик. Данная марка алюминиевых сплавов обычно используется для изготовления ответственных сварных конструкций, которые выдерживают высокие нагрузки.

АМц имеет низкий предел прочности, поэтому его используют для изготовления только ограждающих конструкций. Хотя надо отдать должное, что данный сплав хорошо сваривается.

Эти две марки относятся к группе термически неупрочняемых алюминиевых сплавов. Их прочность оставляет желать лучшего, хотя использовав некоторые технологические операции, можно довести данный показатель до максимального уровня.

Авиаль или алюминиево-кремниевый сплав АВ-Т1 отличает высокая прочность, которую можно сравнить с прочностью низколегированных сталей. Специалисты рекомендуют использовать данный сплав для ответственных конструкций, которые будут размещены в агрессивных средах.

Высокопрочные сплавы марки В имеют также высокий предел прочности. Хотя данный показатель резко снижается, если сплав нагревать свыше +150°С. Сегодня говорить о частом использовании этого сплава не приходится, слишком высокая стоимость.

Один из показателей алюминиевых сплавов, который относится к ценным качествам, это его небольшой вес при высокой прочности изделия. При расчете строительных конструкций обычно используется коэффициент, который отображает зависимость расчетного показателя к объемному весу. К примеру, этот коэффициент для железобетонных конструкций равен 410 м, для древесины – 2160 м, для стали – 2680 м, для дуралюмина – 9460 м.

Как и все металлы, алюминиевые сплавы подвержены влиянию температуры. И здесь, если сравнивать сплавы и сталь, соотношение не в пользу сплавов. Коэффициент удельного расширения у алюминиевых сплавов почти в два раза выше, чем у стали. Но это если конструкции из сплавов подвергаются влиянию высоких температур. Если температуры низкие, то алюминиевые сплавы наоборот приобретают повышенную прочность, что делает их использование в северных районах и для полярных экспедиций предпочтительнее.

И немного о коррозии. Алюминиевые сплавы могут гордиться своими коррозионостойкими характеристиками, которые в 20 раз выше, чем у стали. Это достигается тем, что на поверхности сплавов образуется пленка толщиною меньше одного микрона. Это высокопрочный окисел алюминия, которая надежно защищает поверхность сплава от дальнейшего окисления. О том, что дуралюмин имеет самый низкий показатель коррозионной стойкости, было сказано выше.

И все же основное применение в современных условиях алюминиевые сплавы нашли в производстве различных профилей, которые используются при изготовлении окон, дверей, натяжных потолков, для карнизов и так далее. Это отрасль промышленности больше всего использует этот вид сплавов. Хотя необходимо отметить, что кровельные материалы из алюминиевых сплавов все больше находят свое применение в строительстве как жилых, так и коммерческих зданий.

Медные сплавы

Если алюминиевые сплавы относятся к легким сплавам, то медные – к тяжелым. В настоящее время медные сплавы используются в основном в кабельной промышленности, которая поставляет на строительные площадки различные марки кабельной продукции. Некоторые компании-производители сантехнического оборудования использует в качестве деталей и узлов изделия, изготовленные из медных сплавов. Но больше всего прекрасные характеристики медных сплавов оценили дизайнеры, которые все чаще используют этот вид материала в своих творческих изысканиях.

Подведя итог об использовании металлов в строительстве, необходимо отметить, что алюминиевые сплавы, чугун и сталь, применяемая в строительстве, являются востребованными материалами, которые все чаще заменяют такие традиционные материалы, как древесина и железобетон. суммируя все выше написанное, можно сделать вывод, что применение: сталь в строительстве — это настолько важно, что без этого элемента большинство процессов бы даже и получило развития!

Источник: brotom.ru

Цветные металлы и сплавы, применяемые в строительстве

Значение металлов в качестве материалов для изготовления строительных конструкций. Состав, строение и свойства металлов. Добыча руды. Металлический прокат. Области применения строительных материалов из металла.

Строительные изделия из алюминиевых сплавов.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.11.2017
Размер файла	32,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова»

Кафедра «Геотехника и строительные материалы»

по дисциплине «Строительные материалы»

на тему «Цветные металлы и сплавы, применяемые в строительстве.»

Выполнил: Чигвинцев И. О.

Проверил: к.т.н., доцент Гордина А. Ф.

Черные и цветные металлы

Состав и строение

Металлы применяемые в строительстве

Цветные металлы и сплавы

Список использованной литературы

Введение

Металлы — наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.

Термин «металл» произошёл от греческого слова mеtallon (от metalluф — выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально рудники. То, что добывалось в рудниках, Платон называл metallia. В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы — вещества сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести» (серы).

М.В. Ломоносов насчитывал 6 металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 в. А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу Флогистона и показал, что металлы — простые вещества. В 1789 Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17 металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn).

По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало.

Основы современного металловедения были заложены выдающимися русскими металлургами П.П. Аносовым (1799-1851) и Д.К. Черновым (1839-1921), впервые установившими связь между строением и свойствами металлов и сплавов. Наука о металлах развивается широким фронтом во вновь созданных научных центрах с применением электронных микроскопов и другой современной аппаратуры, с использованием достижений рентгенографии и физики твердого тела. Все это позволяет более глубоко изучить строение металлов и сплавов и находить новые пути повышения механических и физико-химических свойств. Создаются сверхтвердые сплавы, сплавы с заранее заданными свойствами, многослойные композиции с широким спектром свойств и многие другие металлические, алмазные и керамико-металлические материалы .

Все металлы состоят из частиц и делятся на черные и цветные. Они различаются не только по цвету, но и по составу частиц, которые определяют их химические свойства. Например, черные металлы являются более прочными и твердыми, цветные, напротив, более пластичны и податливы. Отличаются металлы и по тому, как их добывают и обрабатывают, и как их в дальнейшем используют.

Черные и цветные металлы

Черные металлы — это железо и его сплавы. Черные металлы используются в промышленности гораздо больше, чем цветные. Из них изготавливают чугун и сталь, причем, для производства используются различные составы сплавов железа и углерода.

Цветные металлы — медь, алюминий, никель, свинец, и др., то есть все нежелезные металлы. Они более трудоемки по добыче, их меньше в целом в природе, используются они также более точечно. К примеру, добавляются к некоторым железным сплавам, для повышения стойкости производимой из них продукции.

Цветные металлы, в свою очередь, делятся на легкие и тяжелые. При этом производство тяжелых металлов требует больше затрат энергии, чем легких.

Легкие металлы — это, например, титан, алюминий, магний. Металлы очень ценные, к примеру, легкий алюминий — один из ключевых материалов для проводников, а из тугоплавких титановых сплавов производят детали и двигатели самых современных самолетов и химическое оборудование. Тяжелые металлы — медь, олово, никель, свинец, цинк.

Стойкий к действию воздуха и воды никель позволяет увеличить прочность, износостойкость, коррозионную стойкость, повышает тепло- и электропроводность, улучшает магнитные и каталитические свойства, его используют практически во всех отраслях промышленности. А, скажем, из долговечного и прочного свинца изготавливают батареи и аккумуляторы. Есть также так называемые малые тяжелые металлы — ртуть, кадмий, кобальт — и легирующие — молибден, вольфрам, кремний. Легирование — это их введение в состав сталей и сплавов для придания сплавам необходимых физических, химических или механических свойств. Например, молибден повышает прокаливаемость стали.

Россия является лидером по запасам железной руды, в нашей стране огромное количество месторождений руды — например, Курская аномалия, Карельское и Костомукшское месторождения, гора Магнитная, Кузбасс, Красноярский край, и др. На этих территориях, в основном, добывают ископаемые для развития черной металлургии, в данных регионах базируются металлургические предприятия черных металлургов.

Ископаемые для цветной металлургии добывают преимущественно на Урале, Северном Кавказе, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке. Базы по переработке «цветных» ископаемых находятся чаще всего рядом с каждым месторождением.

Ранее руды добывались исключительно путем проведения подземных горных работ, сегодня для того, чтобы их найти, используются несколько способов добычи, в том числе, шахтовый, его еще называют подземным, и открытый, или так называемый карьерный.

Карьерные работы ведутся прямо на поверхности земли — с помощью экскаваторов. Сначала горные породы готовят к выемке — проводят вскрышные работы, отделяют эти породы от массивов, рыхлят, затем происходит непосредственно процесс добычи. Если руды надо получить из скал, производят бурильно-взрывные работы.

После того, как руда получена, ее транспортируют, а «отработанную» землю рекультивируют. Подземные работы проводятся в недрах земли, в шахтах. При применении подземного подхода месторождение сначала вскрывают, затем готовят ископаемые к выемке, затем добывают их — валовым или селективным методом (когда ископаемые сразу отделяют друг от друга).

Безусловно, сегодня, помимо людских ресурсов и тяжелой бурильной техники, для добычи руд используется современное оборудование и компьютерные технологии, которые позволяют максимально эффективно планировать и проектировать все работы по добыче ископаемых.

Как получается металл. Чтобы получился тот или иной металл, нужен различный тип руды. Можно выделить, например, руды:

* медная. Руда, позволяющая произвести черновую и рафинированную медь, а также редкие металлы, если в руде есть их примеси, серную кислоту, и др.;

* железная. Из это руды сегодня добывается не только железо, но и другие металлы, так как в ней могут содержатся их примеси;

* вольфрамо-молибденовая — очень ценная руда, дающая возможность создавать вольфрамовые и молибденовые концентраты;

* золотосодержащая. Из такой руды можно получать редкие металлов и полупроводниковые материалы, а также интерметаллические соединения из них.

Это далеко не все виды руд в природе.

Все процессы с ископаемыми и металлами производятся на металлургических комбинатах, как правило, в различных по специализации цехах.

Например, есть основные заводы, а также филиалы, которые непосредственно занимаются обработкой металлов или их прессованием. Есть также цеха, которые проверяют металл на прочность, испытывают его характеристики — растяжение, пластичность, и др.

После всех этих действий и проверок металл отправляется в другие цеха или на другие предприятия для того, чтобы из него изготавливалась продукция — трубы, станки, машины, и многое другое.

Состав и строение

Металлы представляют собой кристаллические тела с закономерным расположением атомов в узлах пространственной решетки.

Решетки состоят из ряда кристаллических плоскостей, расположенных друг от друга на расстоянии нескольких нанометров (1 нм=10 -9 м). Большинство металлов имеет пространственные решетки в виде простых геометрических фигур.

Отдельные участки кристаллической решетки прочно связаны между собой в комплексы — зерна. Взаимное расположение зерен отдельных элементов и сплавов определяет структуру металлов и их свойства.

Черные металлы имеют простые кубические ячейки решеток двух видов:

· центрированный или объемно-центрированный куб (9 атомов в ячейке), объем шаров занимает 68 %;

· гранецентрированный или куб с центрированными гранями (14 атомов), объем шаров занимает 74 %. Некоторые цветные металлы и их сплавы имеют шестигранную решетку.

Железо, олово, титан и другие металлы обладают свойствами аллотропии, т.е. способностью одного и того же химического элемента при различной температуре иметь разную кристаллическую структуру. Аллотропические превращения сопровождаются выделением или поглощением теплоты. Температура, при которой происходит переход металла из одного аллотропического вида в другой, называется критической.

При нагреве металла амплитуда колебания атомов достигает некоторой критической величины, при которой происходят разрушение кристаллической решетки и переход металлов из твердого в жидкое состояние. Процесс кристаллизации заключается в росте кристаллов путем отложения новых кристаллических групп вокруг возникших зародышей. Рост кристаллических образований происходит в определенных направлениях. Вначале образуются главные оси кристалла путем роста в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а затем от каждой из этих осей образуются новые и возникает не полностью завершенный кристалл, называемый дендритом. В дальнейшем все промежутки между осями дендрита заполняются упорядоченно расположенными атомами.

В условиях несвободной кристаллизации образующиеся кристаллы получают неправильные очертания и форму и называются кристаллитами или зернами. Величина зерен оказывает существенное влияние на механические свойства металлов: чем мельче зерна, тем прочнее металл.

Химические свойства. В соответствии с местом, занимаемым в периодической системе элементов, различают металлы главных и побочных подгрупп. Металлы главных подгрупп (подгруппы а) называются также непереходными. Эти металлы характеризуются тем, что в их атомах происходит последовательное заполнение s-и p-электронных оболочек. В атомах металлов побочных подгрупп (подгруппы б), называемых переходными, происходит достраивание d- и f-оболочек, в соответствии с чем их делят на d-группу и две f-группы -лантаноиды и актиноиды.

Металлам присущи многие общие химические свойства, обусловленные слабой связью валентных электронов с ядром атома: образование положительно заряженных ионов (катионов), проявление положительной валентности (окислительного числа), образование основных окислов и гидроокисей, замещение водорода в кислотах и т.д. Металлические свойства элементов можно сравнить, сопоставляя их электроотрицательность [способность атомов в молекулах (в ковалентной связи) притягивать электроны, выражена в условных единицах]; элементу присущи свойства металла тем больше, чем ниже его электроотрицательность (чем сильнее выражен электроположительный характер).

Физические свойства. Большинство металлов кристаллизуется в относительно простых структурах — кубических и гексагональных ЛГУ, соответствующих наиболее плотной упаковке атомов. Лишь небольшое число металлов имеет более сложные типы кристаллических решёток. Многие металлы в зависимости от внешних условий (температуры, давления) могут существовать в виде двух или более кристаллических модификаций.

Электрические свойства. Удельная электропроводность металлов при комнатной температуре у~10 -6 -10 -4 ом -1 см -1 , тогда как у диэлектриков, например, у серы, у~10 -17 ом -1 см -1 . Промежуточные значения удельной электропроводности у соответствуют полупроводникам.

Характерным свойством металлов как проводников электрического тока является линейная зависимость между плотностью тока и напряжённостью приложенного электрического поля. Носителями тока в металлах являются электроны проводимости, обладающие высокой подвижностью.

Согласно квантово-механическим представлениям, в идеальном кристалле электроны проводимости (при полном отсутствии тепловых колебаний кристаллической решётки) вообще не встречают сопротивления на своём пути. Существование у реальных металлов электросопротивления является результатом нарушения периодичности кристаллической решётки. Эти нарушения могут быть связаны как с тепловым движением атомов, так и с наличием примесных атомов, вакансий, дислокаций и др. дефектов в кристаллах. На тепловых колебаниях и дефектах (а также друг на друге) происходит рассеяние электронов.

При нагревании металлов до высоких температур наблюдается «испарение» электронов с поверхности металлов (термоэлектронная эмиссия). Эмиссия электронов с поверхности металлов происходит также под действием сильных электрических полей примерно 10 7 в/см в результате туннельного просачивания электронов через сниженный полем потенциальный барьер. В металлах наблюдаются явления фотоэлектронной эмиссии, вторичной электронной эмиссии и ионно-электронной эмиссии. Перепад температуры вызывает в металлах появление электрического тока или разности потенциалов

Тепловые свойства. Теплоёмкость металлов обусловлена как ионным остовом (решёточная теплоёмкость Ср), так и электронным газом (электронная теплоёмкость Сэ). Хотя концентрация электронов проводимости в металлах очень велика и не зависит от температуры, электронная теплоёмкость мала и у большинства металлов наблюдается только при температурах в несколько градусов кельвина. Теплопроводность металлов осуществляется главным образом электронами проводимости.

Магнитные свойства. Переходные металлы с недостроенными f- и d-электронными оболочками являются парамагнетиками. Некоторые из них при определённых температурах переходят в магнитоупорядоченное состояние. Магнитное упорядочение существенно влияет на все свойства металлов, в частности на электрические свойства: в электросопротивление вносит вклад рассеяние электронов на колебаниях магнитных моментов. Гальваномагнитные явления при этом также приобретают специфические черты.

Магнитные свойства остальных металлов определяются электронами проводимости, которые вносят вклад в диамагнитную и парамагнитную восприимчивости металлов, и диамагнитной восприимчивостью ионного состава. Магнитная восприимчивость X большинства металлов относительно мала (X ~ 10 -6 ) и слабо зависит от температуры.

Эксплуатационно-технические Средняя плотность, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, антимагнитность, высокая стойкость при низких отрицательных температурах.

Металлы, применяемые в строительстве

Широкому использованию металлов в строительстве способствует ряд ценных технических свойств: высокая прочность, пластичность, повышенная теплопроводность, электропроводность и свариваемость.

Область применения строительных материалов из металла:

Подвесные системы, каркасы зданий, мосты и путепроводы, радио и телевизионные башни, фермы, пространственные ячейки, ванты, В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий .

Данные металлы подразделяют на 2 группы:

1. Черные — сплав железа с углеродом — чугун и сталь. На долю черных металлов приходится около 95 % производимой в мире металлопродукции.

2. Цветные металлы — алюминий, медь, цинк, олово, никель, титан, магний и др.

Чугун. Это строительные материалы: опорные части колонн, трубы, радиаторы, санитарно-технические, посуда, ограды, лестницы. Чугун это сплав железа с углеродом при содержании углерода более 2,14%. обладает хорошими литейными свойствами и малой способностью к пластической деформации.

В его структуре содержатся графитовые включения — размер и форма, которые определяют тип чугуна и его применение для изготовления различных изделий. Серый чугун — это чугун, в котором углерод находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита. Высокопрочный чугун, в котором углерод находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита, применяется для изготовления деталей, подвергающихся значительным механическим нагрузкам. Ковкий чугун имеет более высокие характеристики пластичности по сравнению с вышеуказанным чугуном и применяется при изготовлении деталей, где требуются более высокие показатели механических свойств.

Виды стали. По составу различаются нелегированные и легированные стали, по применению их различают на инструментальную и строительную сталь. Также существует и оружейная сталь. Стали поставляются в различных торговых формах.

Инструментальная сталь — это закаленная сталь. Перед закалкой инструментальную сталь можно обрабатывать резанием. Различают нелегированные и легированные инструментальные стали.

Бетонная арматура. Применяемая для армирования железобетона сталь называется арматурной сталью (BSt). Арматурная сталь подразделяется на прутковую арматуру, арматуру в бухтах, арматурные стальные сетки и напрягаемую арматуру.

Цветные металлы и сплавы

Это защитные покрытия, черепица, герметизация стыков, профильные и декоративно-художественные изделия. Добыча цветного металла ограниченна природными источниками и является трудоемким и длительным процессом. В чистом их виде весьма редко используют в строительстве. Значительно чаще находят применение сплавы цветных металлов, которые по плотности разделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы высокой прочности, обладающих хорошими высокотемпературными механическими свойствами. Основными металлами легких сплавов являются алюминий, магний, титан и бериллий. Однако сплавы на основе алюминия и магния не могут применяться в условиях высокой температуры и в агрессивных средах.

Тяжелые сплавы получают на основе меди, олова, цинка, свинца. Среди тяжелых сплавов в строительстве применяют бронзу (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком). Из этих сплавов изготовляют архитектурные детали и санитарно-техническую арматуру. Цветные металлы и сплавы на их основе применяют в специальных случаях, так как производятся они в значительно меньших количествах, чем черные, а стоимость их существенно выше. Их используют в основном, когда требуется высокая коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, повышенные декоративные качества, а для сплавов на основе алюминия — малый вес конструкций.

В строительстве в основном применяют сплавы меди и алюминия; перспективны также сплавы на основе титана.

Алюминий лёгкий (плотность 2,7 г/см 3 ) серебристо-белый металл с температурой плавления 657°. Алюминий на воздухе моментально покрывается очень тонкой и прочной оксидной пленкой А12О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и действия воды. Вода не действует на алюминий даже при повышенной температуре. Поэтому он устойчив к атмосферной коррозии.

Однако алюминий разрушается и щелочами, и кислотами. По объему производства алюминий занимает второе место среди металлов, после железа. В строительстве и машиностроении используется около половины получаемого алюминия.

В чистом виде алюминий применяют для изготовления фольги, проволоки, порошка. Алюминиевую фольгу используют в качестве эффективного утеплителя или декоративного материала. Проволоку используют для изготовления электрических проводов, алюминиевый порошок — в качестве наполнителя в красках или газообразователя при изготовлении ячеистых бетонов. Чистый алюминий из-за невысокой прочности в качестве конструкционного материала в строительстве практически не используют. В этих целях обычно применяют сплавы алюминия.

Алюминиевые сплавы сохраняют легкость (плотность до 3,0 г/см 3 ), коррозионную стойкость и пластичность при низких температурах. При этом прочность некоторых марок алюминиевых сплавов сопоставима с прочностью сталей. Сплавы легко обрабатываются резанием и свариваются контактной сваркой.

Недостатками алюминиевых сплавов являются сравнительно низкий модуль упругости, высокий коэффициент линейного расширения и относительная сложность соединения элементов конструкций. В зависимости от состава алюминиевые сплавы делят на: Al — Si (силумины); А1 — Mg (магналии); А1 — Сu — Mg (дюралюмины); Al — Mg — Si (авиали) и более сложные (многокомпонентные) с улучшенными свойствами: высокопрочные (А1 — Zn — Mg — Сu, Al — Сu — Li или Al — Сu — Mg — Li), жаропрочные (Al — Сu — Мn или Al — Сu — Mg — Fe — Ni), коррозионностойкие (для работы в морской воде и агрессивных средах). Для производства таких сплавов в качестве легирующих металлов используют хром, цирконий, цинк, никель, литий и др.

Для изготовления строительных изделий из алюминиевых сплавов наиболее широко применяются сплавы с магнием, медью, кремнием, марганцем.

По способу обработки алюминиевые сплавы делят на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы используют для получения изделий методами литья в различные формы. Наиболее распространенными литейными алюминиевыми ставами являются сплавы с кремнием или магнием — силумины или магналии.

Деформируемые сплавы подвергают горячей и холодной обработке давлением: прессованию, штамповке, ковке, прокатке. Так получают листы, профили, проволоку, прутки и т.д.

Алюминиевые деформируемые сплавы подразделяют на сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Высокопрочные не упрочняемые термически сплавы Al — Mg — Mn могут содержать 2 — 7% магния и 1,0 — 1,6% марганца. Их упрочняют деформацией в холодном состоянии.

В строительстве не упрочняемые термически алюминиевые сплавы применяют как для изготовления несущих конструкций (балки, арки, фермы, рамы), так и для малонагруженных и ненагруженных элементов (дверные и оконные переплеты, стеновые панели, арматурные детали).

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой, приобретают высокие механические свойства и коррозионную стойкость только в результате термической обработки.

Чистая медь — мягкий (НВ 400 МПа) пластичный металл красноватого цвета, плотностью 8960 кг/м , отличающийся высокой теплопроводностью [X — 400 Вт/(м * К)] и электропроводностью. Прочность меди невысока: 180…240 МПа; температура плавления — 1080 С. У меди большой температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР= 17 * 10” КГ (т. е. в 1,7 раза выше, чем у железа).

Медь — коррозионно-устойчивый металл: в сухом воздухе медь не окисляется, во влажном — покрывается коричневой оксидной пленкой, защищающей от дальнейшего окисления. При длительном (годы) нахождении меди во влажном воздухе на поверхности образуется устойчивый голубоватый слой основного карбоната меди, называемый патиной.

Медь и ее сплавы относят к числу металлов, известных с глубокой древности, так как встречались в природе в виде самородков, а также достаточно просто выплавлялись из медных руд.

Около 50% меди применяют в электротехнике. В строительстве медные листы толщиной 0,4…0,6 мм используют для устройства красивых и долговечных кровель, водосточных систем и водопроводных труб. Большая часть меди применяется в виде сплавов — латуней и бронз.

Латуни — сплавы меди с цинком (10…40%); хорошо поддаются, прокату, штамповке и вытягиванию. Прочность и твердость более высокая, чем у меди: Rp = 250…600МПа; НВ = 500…700. В строительстве латунь используют для декоративных элементов (поручни, накладки и т. п.) и для санитарно-технических устройств. В некоторых странах (например, Англии) латунные трубы, характеризующиеся высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью, применяют в отопительных и водопроводных системах; такие системы отличаются очень высокой долговечностью.

Бронзы — сплавы меди с оловом (до 10%), алюминием, свинцом и др. Их прочность почти такая же, как у меди, твердость же существенно выше — НВ = 600… 1600. Бронзы обладают хорошими литейными свойствами и коррозионноустойчивы. Применяют для декоративных целей (арматура для дверей и окон и др.), в сантехнике и для специальных целей.

Оловянная бронза — это древнейший из сплавов, полученных людьми. Однако специальные (не содержащие олова) бронзы имеют лучшие механические свойства, дешевле и находят широкое применение. Так, алюминиевые бронзы (содержат 4-11,5% А1) обладают повышенной коррозионной стойкостью; бериллиевые бронзы (содержат от 1,6 до 2,2% Be) имеют высокую прочность и стойкость к коррозии, хорошую пластичность и антифрикционные свойства.

Титановые сплавы приобретают в последнее время все большую популярность; они сочетают в себе низкую плотность (4500 кг/м3); высокую прочность (Rp = 700… 1200 МПа) и твердость (НВ > 1000) и высокую коррозионную стойкость. Из-за очень высокой стоимости и дефицитности титан в строительстве применяют только для Уникальных сооружений (например, памятник космонавтам у станции метро «ВДНХ» в Москве).

строительный материал металл сплав

Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, листовая или профильная, которая вырабатывается на металлургических заводах. Из этих элементов на заводах — изготовителях стальных конструкций собираются конструктивные элементы (балки, колонны и т. п.), целые конструкции или их отдельные части. Наличие готовых прокатных профилей, наряду с машинной обработкой их на заводах, обеспечивает индустриальное и быстрое изготовление стальных конструкций.

Металлический прокат — обжатие металлов между вращающимися валиками.

Листовой металлопрокат используется как материал для производства металлической продукции, например такой, как гнутые профили, профнастил. Кроме того, листовой металлопрокат (стальной лист) имеет широкое применение в области строительства теплообменной и химической аппаратуры.

Из стального листа производятся кузова автомобилей и летательных аппаратов.

Основные виды проката:

1. Штамповка и прессование. Получение рельефных облицовочных материалов, элементов оборудования.

2. Сортамент: трубы, листы для обшивок панелей, ограждений балконов, наружной облицовки, подвесных потолков

3. Сортовой прокат: несущие и ограждающие конструкции, окна, витрины, для подвесных потолков, плинтусов, раскладок и т.д.

Коррозия — самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

4. Химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия. Это коррозийный процесс, протекающий в средах, не проводящий электрический ток. Химическая коррозия имеет место, например при высокотемпературном нагреве стали для горячей обработки давлением или термической обработки. При этом на поверхности металла образуются различные химические соединения — оксиды, сульфиды и другие — в виде пленки.

В отдельных случаях образовавшиеся при хим. коррозии пленки, особенно сплошные, предохраняют металл от дальнейшей коррозии. Например алюминий, олово, свинец, никель и хром способны к образованию на поверхности металлов плотных защитных пленок. пленки же на поверхности стальных и чугунных изделий непрочны, способны к растрескиванию и проникновению коррозии в глубь металла.

Электрохимическая коррозия. Данная коррозия обычно сопровождается протеканием электрического тока. Примерами могут служить ржавление металлических конструкций и изделий в атмосфере, корпусов судов и стальной арматуры гидросооружений в речной и морской воде и т. п. Методы защиты:

1. применяют защитные лакокрасочные покрытия

2. электрохимическую защиту и замедлители коррозии, изменяющие состав коррозионной среды.

Металлы имеют большое значение в качестве материалов для изготовления строительных конструкций. Также и все инструменты и машины, применяемые в строительстве, сделаны преимущественно из металлов. Различают железные и не железные конструкционные материалы.

В современном строительстве металлы занимают одну из ведущих позиций, т.к. являются важнейшими материалами для строительства многих сооружений.

Список использованной литературы

1.Технология металлов и сварка. Под ред. П.И. Полухина. М. Высшая школа.

1977.

2.Строительные материалы. А.Г. Домокеев. М. Высшая школа. 1989

3.Real-cottage. Режим доступа: http://real-cottage.ru/569/- металлы в строительных конструкциях

4.Stroy-server. Режим доступа: http://stroy-server.ru/notes/tsvetnye-metally-i-splavy — цветные металлы и сплавы

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Состав, строение, свойства строительных металлов. Поведение металлических строительных конструкций при пожаре. Методы огнезащиты металлических конструкций. Применение низколегированных сталей. Расчет предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия.

курсовая работа [94,9 K], добавлен 30.10.2014

Общие сведения о строительных материалах. Влияние различных факторов на свойства бетонных смесей. Состав, технология изготовления и применение в строительстве кровельных керамических материалов, дренажных и канализационных труб, заполнителей для бетона.

контрольная работа [128,5 K], добавлен 05.07.2010

Свойства строительных материалов, области их применения. Искусство изготовления изделий из глины. Классификация керамических материалов и изделий. Цокольные глазурованные плитки. Керамические изделия для наружной и внутренней облицовки зданий.

презентация [242,9 K], добавлен 30.05.2013

Характеристика материалов, применяемых в строительстве и ремонте, пожароопасность строительных материалов. Вредны химические и физические факторы воздействующие на человека. Воздействие строительных материалов на человека. Химический состав материалов.

контрольная работа [30,0 K], добавлен 19.10.2010

История строительных алюминиевых сплавов, их физико-механические свойства, сортаменты, средства соединения. Основные принципы проектирования алюминиевых конструкций в строительстве. Особенности сварочных, заклепочных, болтовых и клеевых соединений.

Источник: revolution.allbest.ru