Методические указания (часта 3)

7.1 Металлические материалы и изделия

Металлы и их сплавы сохраняют в технике, в том числе в строительстве, передовые позиции вследствие непрерывного совершенствования технологии их производства, создания новых сплавов и расширения круга элементов, используемых в качестве основы или легирующих веществ (добавок) в новых конструкционных материалов.

В настоящее время существенное внимание уделяется не только объемам производства металлов, но и его качеству, то есть производству сталей и сплавов с определенными свойствами.

Совершенствование технологии основывается на внедрении выплавки стали в кислородных конвертерах, 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. Основным агрегатом для производства сталей вместо мартеновских печей становится конвертер вместимостью З00...400 т с продувкой чугуна кислородом, а для легированных сталей - дуговая электропечь. Процесс вертикальной разливки стали должен быть заменен горизонтальной, что позволит соединить разливку с операцией прокатки (непрерывный процесс).

Совершенствуя изготовление стальных строительных конструкций, металлы и сплавы остаются важнейшими строительными материалами. В целях экономии металла увеличено производство сталей повышенной и высокой прочности, эффективных профилей проката.

Приступая к изучению этого раздела программы, необходимо рассмотреть две основные части: 1) основы металловедения и термической обработки; 2) обработка металлов давлением.

В первой части студент узнает, что свойства металлов и сплавов обусловлены не только химическим составом, но и их строением.

В процессе изучения учебника студент должен обратить внимание, что для изображения изменения свойств металлов и сплавов под действием различных причин широко применяется графический метод (путем построения диаграмм состояния). Наиболее важной является диаграмма состояния сплавов железа с углеродом. Эта диаграмма применяется при изучении термической обработки, литейного производства, обработки металлов давлением, сварки и огневой резки металлов.

Основная задача термической обработки - тепловое воздействие на металлы и сплавы с целью изменения их внутреннего строения и свойства.

С помощью диаграммы состояния железо углерод можно назначить температуры нагрева стали в зависимости от содержания углерода и вида термической обработки. Знание термической обработки и закономерностей, лежащих в ее основе, позволяет выбирать необходимый режим обработки стали для достижения требуемых свойств с учетом строения и свойств перлита, сорбита, троостита, мартенсита, изотермического превращения аустенита и других структурных составляющих сталей.

Необходимо изучить сущность химико-термической обработки стали, в частности цементации, азотирования, цианирования, диффузионной металлизации, а также влияние легирующих элементов на структуру и свойства стали и систему обозначения марок легированных сталей.

Студенту следует усвоить не только черные, но и цветные металлы и сплавы, в том числе хорошо разобраться в диаграммах состояния сплавов меди с цинком и оловом, сплавов алюминия.

Важно усвоить различие между свойствами сплавов меди и алюминия и их компонентами, разобраться в классификации и маркировке цветных сплавов.

На заключительном этапе этого раздела курса изучаются общие Сведения по обработке металлов давлением. Необходимо при этом обратить внимание на влияние химического состава, температуры, скорости и степени деформации на пластичность металлов и сплавов, особенно влияние Схемы напряженного состояния (главные напряжения и главные деформации) при прокатке, прессовании, волочении, ковке и штамповке. На этой стадии изучения раздела металлов и сплавов важно ознакомиться с сортаментом прокатных изделий, тонкостенными фасонными профилями для строительной промышленности и др.

Литература: [5].

Вопросы для самопроверки

1 Начертите кривые охлаждения чистых металлов, аморфных тел и сплавов; 2 Какие имеются основные типы элементарных кристаллических решеток? 3 Какие модификации имеет железо? 4 Начертите диаграммы состояния сплавов железа с углеродом. Покажите на этих диаграммах линии ликвидуса и солидуса. Объясните линии вторичной кристаллизации; 5 Каково содержание углерода в перлите, ледебурите, цементите и аустените (входящем в состав ледебурита)? 6 Как классифицируются стали и чугуны? 7 Как классифицируются и маркируются стали? 8 Дайте определение термической обработке стали и перечислите ее виды; 9 Назовите марки качественных углеродистых сталей, применяемых в строительной технике; 10 В чем заключается химико-термическая обработка стали? 11 Назовите состав низколегированной строительной стали; 12 Влияние легирующих элементов на положение критических точек; 13 Какие легирующие элемент образуют с углеродом карбиды, и в чем состоят особенность стали карбидного класса? 14 Назовите марки алюминиевых сплавов, применяемых в строительстве; 15 Диаграммы состояния сплавов меди, а также алюминия; 16 Назовите основные способы обработки металлов давлением; 17 В чем заключается различие между холодной и горячей обработкой металлов давлением? 18 В чем состоит сущность наклепа металла и как влияет наклеп на структуру и механические свойства металла? 19 Характер влияния химического состава и структуры на пластичность металла и скорость деформации;

20 Укажите Сортамент прокатных изделий; 21 Какие существуют новейшие способы производства стали, и какое влияние они оказывают на свойства этого металла.