Металлы и сплавы

Строение и свойства чистых металлов и металлических сплавов. Затвердевание и строение литого металла. Металлические сплавы. Классификация. Основные виды диаграмм состояния сплавов.

Строение и свойства железоуглеродистых сплавов. Цементная диаграмма состояния сплавов железо-углерод. Структура сталей в равновесном состоянии. Структура белых чугунов. Влияние углерода и нормальных примесей на механические свойства сталей.

Классификация сталей по химическому составу и назначению. Классификация конструкционных углеродистых сталей. Марки стали.

Термическая обработка стали. Структура сталей в неравновесном состоянии. Свойства сталей в неравновесном состоянии. Виды термической обработки стали: закалка, отпуск, нормализация и отжиг. Химико-термическая обработка стали (цементация и азотирование).

Механические свойства мягких сталей при наклепе и старении. Наклеп стали. Структура стали в состоянии наклепа. Влияние наклепа на механические свойства мягких сталей. Понятие о механическом старении мягких сталей. Механические свойства мягких сталей после быстрого охлаждения и естественного старения.

Легированные стали. Классификация легирующих элементов.

Классификация легированных сталей по назначению, химическому составу и структуре. Марки легированных сталей. Легированные стали, применяемые в транспортном строительстве и, в частности, в мостостроении.

Чугуны. Классификация чугунов (белые, серые и ковкие чугуны). Серые (литейные) чугуны. Происхождение графита всерых чугунах. Классификация серых чугунов. Механические свойства серых чугунов. Высокопрочные (модифицированные) серые чугуны. Марки серых чугунов и применение их в строительстве. Ковкие чугуны.

Коррозия металлов и металлических сплавов. Электрохимическая коррозия металлов. Основные виды коррозии (атмосферная, подводная, почвенная и др.). Факторы, определяющие стойкость металлов против коррозии. Понятие о пассивном состоянии металла. Способы защиты металлических конструкций от коррозии. Защита неметаллическими покрытиями. Защита металлическими покрытиями.

Методические указания:

В современной технике и строительстве металлы и их сплавы имеют огромное значение благодаря их высокой прочности на растяжение, способности к упругопластическим деформациям и другим свойствам.

Металлы применяются как для изготовления специально металлических деталей и конструкций различного назначения, так и в качестве арматуры для производства железобетонных изделий.

Изучение этого раздела необходимо начать с ознакомления с основами технологии получения и строением металлов, влиянием их структуры и химического состава на основные свойства.

Совершенствование технологии основывается на внедрении выплавки стали в кислородных конверторах, электропечах, внедрении вакуумного, электрошлакового, плазменного, электролучевого переплавов, непрерывной разливки, обработки жидкой стали синтетическими шлаками, инертными газами, а также на других прогрессивных способах производства и улучшения качества металла.

Необходимо подробно изучить свойства строительной стали, ее марки и требования к ней.

Изучая свойства металлических сплавов, студент узнает, что свойства металлов и их сплавов обусловлены не только химическим составом, но и их строением. В настоящее время для изучения строения металлов применяются рентгеновский метод и электронный микроскоп. Нужно обратить особое внимание на графическое изображение изменения свойств металлов и сплавов под действием температуры и химического состава, выражающееся в построении диаграмм состояния. Наиболее важной является диаграмма состояния сплавов железа с углеродом, которая используется при изучении литейного производства, термической обработки, сварки, обработки металлов давлением.

Изучая различные способы производства чугуна и стали, студент должен понять, как можно улучшить свойства этих металлов с помощью легирующих добавок, а также то, какие примеси в черных металлах являются вредными.

Поскольку огромные потери металлов происходят из-за недостаточной химической стойкости, необходимо изучить сущность процессов коррозии металлов, ознакомиться с основными мерами защиты металлов и их технико-экономическими характеристиками.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вы знаете металлические сплавы на основе железа?

2. Какие марки стали применяются в строительстве, и каковы основные требования, предъявляемые к этим сталям?

3. Какие марки и виды чугунов применяются для строительных конструкций?

4. Какие эффективные виды стальной арматуры вам известны?

5. Как изменяются свойства железоуглеродистых сплавов по мере увеличения в них углерода?