МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)


НазваМАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)
Сторінка9/19
Дата05.05.2013
Розмір2.31 Mb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Географія > Документи
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   19

Ситали, шлакоситали й ситалопласти

Ситали - це склокристалічні матеріали, отримані зі скляних розплавів шляхом їх повної або часткової кристалізації. За структурою ситали являють собою композиційні матеріали зі склоподібної аморфної безперервної фазоматриці, наповненої дрібними кристалами скла. Середній розмір кристалів у ситалах 1-2 мкм, а товщина прошарків склофази не перевищує десятих часток мікрона. Об’єм кристалічної фази в ситалах досягає 90-95 %. Сировиною для виробництва ситалів є ті ж природні матеріали, що й для скла, але до чистоти сировини пред'являються дуже високі вимоги. Крім того, у розплав уводять добавки, каталізуючі кристалізацію при наступній термообробці. Як каталізатори кристалізації застосовують сполуки фторидів або фосфатів лужних і лугоземельних металів. Технологія виробництва виробів із ситалів не відрізняється від технології виробництва виробів зі скла, потрібна лише додаткова термічна обробка скла в кристалізаторі. Маючи полікристалічну будову, ситали, зберігаючи позитивні властивості скла, позбавлені його недоліків: крихкості, малої міцності при вигині, низької теплостійкості. За фізико-технічними властивостями ситали витримують порівняння з металами. Твердість ситалів наближається до твердості загартованої сталі. Термостійкість виробів із ситалів досягає 1100 оС. Ситали мають високу стійкість до впливу сильних кислот (крім плавикової) і лугів. Окремі види ситалів відрізняються жаростійкістю і здатністю паятися зі сталлю. Міцність ситалів при стиску - до 500 МПа.

У будівництві ситали використовують для влаштування підлог промислових цехів, у яких можуть бути протоки кислот, лугів, розплавів металів, а також рух важких машин. Високу техніко-економічну ефективність дає застосування ситалів для виготовлення хімічних апаратур і труб для транспортування високоагресивних середовищ і теплообмінників. За зовнішнім виглядом ситали бувають темних, сірих, коричневих, кремових, світлих кольорів, глухі й прозорі.

Шлакоситали є різновидом ситалів, виробництво яких одержало широкий розвиток. Це склокристалічні матеріали, одержувані шляхом керованої кристалізації скла, отриманого на основі металургійних шлаків, кварцового піску й деяких добавок. За зовнішнім виглядом шлакоситали - щільні, тонкозернисті й непрозорі матеріали. Густина шлакоситалів - 2500-2700 кг/м3, межа міцності при стиску - до 650 МПа, термічна стійкість - до 750 оС. Можливе одержання також піношлакоситалу густиною 300-600 кг/м3, міцністю при стиску 6-14 МПа й термічною стійкістю до 750 оС, який може застосовуватися для теплової ізоляції трубопроводів теплотрас і промислових печей.

Ситалопласти - матеріали, виготовлені на основі фторопластів і ситалів, відрізняються більше високою хімічною стійкістю і зносостійкістю, ніж кожний з компонентів окремо. Застосовуються для виготовлення виробів, що працюють в умовах, де ні ситали, ні фторопласт не задовольняють за зносостійкістю до хімічного опору.
Вироби з кам'яних розплавів

Вироби з кам'яного лиття виготовляють із розплавів гірських порід або шлаків литтям у форми з наступною термічною обробкою. Вироби з кам'яних розплавів підрозділяються на щільні, ніздрюваті й волокнисті. За однорідністю й технічними властивостями вироби з лиття перевершують багато самих міцних природних кам'яних матеріалів. Залежно від вихідної сировини кам'яне лиття буває темного або світлого кольору. Для одержання виробів темних кольорів застосовують магматичні гірські породи - базальти й діабази. Для одержання світлого кам'яного лиття використають осадові гірські породи - доломіт, вапняк, мармур і кварцовий пісок.

Технологія одержання литих виробів включає операції дроблення, помелу, перемішування компонентів, плавлення, виливки виробів, кристалізації і відпалу. Плавлення діабазу й базальту найчастіше проводять у ванних печах або вагранках при температурі 1400-1500 °С, а при виготовленні світлого кам'яного лиття - в електропечах.

Щільні литі кам'яні вироби мають густину 2900­ 3000 кг/м3, високу морозостійкість, міцність при стиску - 200­-240 МПа, при розтягу - 20-30 МПа; їх стиранність до 5 разів менша, ніж у граніту, базальту й діабазу; висока хімічна стійкість, у тому числі до впливу концентрованих сірчаної й соляної кислот.

У будівництві литі кам'яні вироби використовують в особливо складних умовах експлуатації: брущатка для доріг, труби для агресивних середовищ, лицювальні плитки для підприємств хімічної промисловості.

Термозит (шлакова пемза) – ніздрюватий матеріал, одержаний у результаті спучування розплаву шлаків при швидкому охолодженні струменем води. Насипна густина щебеню з термозиту - 300­-1100 кг/м3 дозволяє його використовувати як ефективний легкий заповнювач для бетонів. Вартість такого заповнювача в 2-3 рази нижча вартості керамзиту.

Мінеральна ватаце волокнистий матеріал, отриманий з розплаву гірських порід або металургійних шлаків. Вату з розплаву гірських порід називають гірською, а з розплаву шлаків - шлаковою. Висока пористість вати, що містить порожнечі до 95 % за об’ємом, забезпечує їй відмінні тепло- і звукоізоляційні властивості. Довжина волокон у ваті від 2 до 60 мм. Виробництво мінеральної вати й виробів з неї не відрізняється від описаної вище технології виробництва скловати й виробів з неї. Ці вироби виготовляють марок від 50 до 250, мають теплопровідність від 0,032 до 0,077 Вт/(м оС). Мінераловатні вироби застосовують для теплоізоляції будівельних конструкцій при температурі ізолюємих поверхонь від -180 до +600 оС, а мінераловатні утеплювачі посідають перше місце серед всіх інших теплоізоляційних матеріалів.
Шлакове лиття

Відходи скла у різних країнах складають 28-38 % всіх побутових відходів. Крім того значні відходи скла утворюються на самих скляних заводах й у будівництві. У зв'язку з цим їх утилізація з метою захисту довкілля є важливим екологічним завданням, що в промисловості будівельних матеріалів знаходить певне вирішення. У наш час деякі фірми для виробництва склотари використовують 90 % скляного бою. У США й Канаді побудовано більше 30 експериментальних доріг з використанням більше 50 % склобою як заповнювача. Ця добавка поліпшує гальмування і збільшує довговічність доріг. Значне застосування відходів скла знайшли у виробництві оздоблювальних скляних матеріалів і виробів, а також блокового й гранульованого піноскла. Відходи шліфування скла застосовують як кремнеземистий компонент для заміни меленого піску при виробництві автоклавних силікатних виробів. Відходи каменездобичі й каменепилення найбільш значні у використанні за обсягом в порівнянні з іншими відходами промисловості. Використання їх у виготовленні виробів з кам'яних розплавів є важливим напрямком їх раціонального застосування. На металургійних заводах країн СНД щорічно утворюється більше 90 млн. т доменних шлаків. Значна частина їх використовується у виробництві шлакопортландцементу, шлакової пемзи, шлакового щебеню, шлаковати, шлакосилікатів.


4.3 Металеві матеріали й вироби
Метали - найпоширеніші й широко використовувані матеріали у виробництві й в побуті людини. Особливо велике значення металів у наш час, їх використовують у машинобудівній промисловості, на транспорті, у промисловому, житловому й шляховому будівництві, а також в інших галузях народного господарства.

Метали, застосовувані в будівництві, розділяють на чорні й кольорові. У будівництві звичайно застосовують не чисті метали, а їхні сплави. Найбільше поширення одержали сплави на основі чорних металів (приблизно 94 %) і незначне - сплави кольорових металів.

Фізичні властивості

Електричні властивості. Питома електропровідність металів при кімнатній температурі σ~10-6–10-4 ом-1 см-1, тоді як у діелектриків, наприклад, у сірки, σ~10-17 ом-1 см-1. Проміжні значення σ відповідають напівпровідникам. Характерною властивістю металів як провідників електричного струму є лінійна залежність між густиною струму й напругою прикладеного електричного поля. Носіями струму в металах є електрони провідності, що мають високу рухливість. Відповідно до квантово-механічної теорії, в ідеальному кристалі електрони провідності (при повній відсутності теплових коливань кристалічної решітки) взагалі не зустрічають опору на своєму шляху. Існування в реальних металах електроопору є результатом порушення періодичності кристалічної решітки. Ці порушення можуть бути пов'язані як з тепловим рухом атомів, так і з наявністю примісних атомів, вакансій, дислокацій та ін. дефектів у кристалах. На теплових коливаннях і дефектах (а також один на одного) відбувається розсіювання електронів.

При нагріванні металів до високих температур спостерігається «випар» електронів з поверхні металів (термоелектронна емісія). Емісія електронів з поверхні металів відбувається також під дією сильних електричних полів ~ 107 в/см у результаті тунельного просочування електронів через знижений полем потенційний бар'єр. У металах спостерігаються явища фотоелектронної емісії, вторинної електронної емісії та іонно-електронної емісії. Перепад температури викликає в металах появу електричного струму або різниці потенціалів

Теплові властивості. Теплоємність металів обумовлена як іонним кістяком (решіткова теплоємність Ср), так й електронним газом (електронна теплоємність Сэ). Хоча концентрація електронів провідності в металах дуже велика й не залежить від температури, електронна теплоємність мала й у більшості металів спостерігається тільки при температурах у кілька градусів Кельвіна. Теплопровідність металів здійснюється головним чином електронами провідності.

Магнітні властивості. Перехідні метали з недобудованими f- і d-електронними оболонками є парамагнетиками. Деякі з них при певних температурах переходять у магнітовпорядкований стан. Магнітне впорядкування істотно впливає на всі властивості металів, зокрема на електричні властивості: до електроопору вносить вклад розсіювання електронів на коливаннях магнітних моментів. Гальваномагнітні явища при цьому також здобувають специфічні риси.
Застосування металів у будівництві

Чорні сплави - сплав заліза з вуглецем. Залежно від вмісту вуглецю вони підрозділяються на сталі (вміст вуглецю < 2 %) і чавуни (вміст вуглецю  2 %). Крім того, у них можуть знаходитися в більшій або меншій кількості й інші хімічні елементи (кремній, марганець, сірка, фосфор). З метою надання чорним металам специфічних властивостей до їх складу додають легуючі добавки (нікель, хром, мідь та ін.).

Сталь за хімічним складом поділяють на вуглецеву й леговану. У будівництві сталь використають для виготовлення конструкцій, армування залізобетону, виготовлення покрівельних матеріалів, риштовання, огорож, форм залізобетонних виробів і т.д. Правильний вибір марки сталі забезпечує ощадливу її витрату й успішну роботу конструкції.

Для виготовлення несучих (розрахункових) зварених і клепаних конструкцій рекомендують наступні види сталей: мартенівську - марок ВМСтЗпс (сп, кп), низьколеговану - марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД; природно-леговану - марок 15ХСНД, 10ХСНД; киснево-конверторну - марок ВКСтЗсп (пс, кп).

Сталі марок Ст4 і Ст5 рекомендують для конструкцій, що не мають зварених з’єднань і для зварених конструкцій, що сприймають лише статичні навантаження. Сталь для конструкцій, що працюють на динамічні й вібраційні навантаження й призначених для експлуатації в умовах низьких температур, повинна додатково перевірятися на ударну в'язкість при негативних температурах.

До сталі для мостових конструкцій висувають спеціальні вимоги (ГСТУ 6713-75) з однорідності й дрібнозернистості, відсутності зовнішніх дефектів, показника міцності і деформаційних властивостей.

Для армування залізобетонних конструкцій сталь застосовують у вигляді стрижнів, дроту, зварених сіток, каркасів. Арматурна сталь може бути гарячекатаною (стрижнева) і холоднотянутою (дротова). За формою сталь найчастіше буває кругла, а для поліпшення зчеплення - періодичного профілю. В окремих випадках для підвищення механічних властивостей сталь обробляють наклепом і застосовують термічну обробку.

Стрижневу арматуру залежно від механічних властивостей ділять на класи: A-I, A-II, A-III, A-IV й ін. При позначенні класу термічно зміцненої арматурної сталі додають індекс «т» (наприклад, Ат-III), зміцнену витяжкою – «в» (наприклад, А-Шв).

Арматурний дріт може бути холоднотянутий класу B-I (низьковуглецевий) для ненапруженої арматури і класу В-II (вуглецевий) для напруженої арматуры. Для звичайного армування переважно застосовують арматурну сталь класів A-III (марок 25Г2С, 35ГС та ін.), А-II (марок Ст5) і звичайний арматурний дріт, а при особливому обґрунтуванні також A-I (марки Стз) і А-IIв. Для попередньо напруженого армування використовують високоміцний дріт, арматурні пасма й арматури класу A-IV (марок ЗОХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц та інші низьколеговані сталі), а також зміцнену витяжкою сталь класу А-IIIв (марок 35ГС, 25Г2С).

Сортамент прокатного металу й металовиробів у будівництві різноманітний: сортова сталь, прокатна сталь листова, куточки, швелери, двотаври, труби та ін. є основою для виготовлення металевих конструкцій (балки, колони, ферми й т.д.). На сортаменти є ДСТУ найбільш раціональних типів профілів і частоти їх градацій.

Сортова сталь: кругла (діаметром 10...210 мм) застосовується для виготовлення арматури, скоб, болтів; квадратна (сторона квадрата 10...100 мм); смугова (шириною 12...20 мм) - для виготовлення з'єднань, хомутів, бугелів.

Сталь листова включає листову товщиною від 4…160 мм, шириною 600...3800 мм; тонколистова покрівельна - чорна й оцинкована товщиною до 4 мм; широкополочна товщиною 6...60 мм, шириною 200...1500 мм, довжиною 5...12 м.

Кутові профілі (рівнополичкові й нерівнополичкові) випускають площею перерізу 1,0...140 см2.

Швелери характеризуються перерізом швелерів і визначаються його номером, що відповідає висоті стінки швелера в сантиметрах.

Двотаври – основний балковий профіль – різноманітні за типами; позначаються номером, що відповідає їх висоті в сантиметрах. Труби круглі мають діаметр 8-1620 мм. Труби можуть бути квадратного й прямокутного перерізу.

У будівництві також широко застосовують спеціальні профілі й металеві матеріали: сталеві канати й дріт, профільовані настили і т.д.

Чавуни - це залізовуглецеві сплави, що містять більше 2 % вуглецю. Чавун має більш низькі механічні властивості, ніж сталь, але є дешевшим й добре відливається у вироби складної форми. Розрізняють кілька видів чавуну.

Білий чавун, в якому весь вуглець (2,0...3,8 %) перебуває у зв'язаному стані у вигляді Fe3C (цементити), що й визначає його властивості: високу твердість і крихкість, гарний опір зношуванню, погану оброблюваність різальними інструмент. Білий чавун застосовують для одержання сірого й ковкого чавуну й сталі.

Сірий чавун містить вуглець у зв'язаному стані тільки частково (не більше 0,5 %). Інший вуглець перебуває в чавуні у вільному стані у вигляді графіту. Графітові включення роблять кольори зламу сірими. Чим злам темніше, тим чавун м'якше. Утворення графіту відбувається в результаті термічної обробки білого чавуну, коли частина цементиту розпадається на м'яке пластичне залізо й графіт. Залежно від того, яка структури переважає, розрізняють сірий чавун на перлітнії, феритній або феритоперлітній основі.

Властивості сірого чавуну залежать від режиму охолодження і наявності домішок. Наприклад, чим більше кремнію, тим більше виділяється графіту, тому чавун робиться м'якіше. Сірий чавун має помірну твердість і легко обробляється різальним інструментом. Сірий чавун, застосовуваний у будівництві, повинен мати межу міцності при розтягу не менше 120 МПа, а межу міцності при вигині 280 МП.

Із сірого чавуну відливають елементи конструкцій, що добре працюють на стиск: колони, опорні подушки, башмаки, тюбінги, опалювальні батареї, труби водопровідні каналізаційні, плити для підлог, станини й корпусні деталі верстатів, голівки й поршні двигунів, зубчасті колеса та інші деталі.

Ковкий чавун одержують після тривалого відпалу білого чавуну при високих температурах, коли цементит майже повністю розпадається з виділенням вільного вуглецю на феритній або перлітній основі. Вуглецеві включення мають округлу форму. На відміну від сірих ковкі чавуни є більше міцними і пластичними й легше обробляються.

Високоміцні (модифіковані) чавуни значно перевершують звичайні сірі за міцністю й мають пластичні властивості. Їх застосовують для виливки відповідальних деталей.

При випробуванні сірого й високоміцного чавунів визначають межу міцності при розтяганні, вигині й стиску, а при випробуванні ковкого чавуну - межу міцності при розтяганні, відносне подовження і твердість.

При маркуванні сірого й модифікованого чавуну, наприклад СЧ12-28, перші дві цифри позначають межу міцності при розтяганні, наступні дві - межу міцності при вигині.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   19

Схожі:

Яцківський Л. Ю., Зеркалов Д. В. З57 Транспортне забезпечення виробництва. Навчальний посібник
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму “Транспортні технології” вищих навчальних...
ББК Ш 141. 14 9
...
ЗАГАЛЬНИЙ КУРС Рекомендовано Міністерством освіти і науки України...
Маляренко В. А. Енергетичні установки. Загальний курс: Навчальний посібник. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 287с з іл
ПРАКТИЧНИЙ КУРС АНГЛІЙСЬКОЇ МОВИ Навчальний посібник з практики усного...
Практичний курс англійської мови (англійською та українською мовами). Навчальний посібник з практики усного та письмового мовлення...
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Рекомендовано...
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Є. Тихомирова Зв’язки з громадськістю Рекомендовано Міністерством...
Посібник містить питання до самоконтролю та список літератури, що сприятиме глибшому засвоєнню матеріалу
Демський Е. Ф. Адміністративне процесуальне право: Навчальний посібник...

Цукровий діабет, класифікація, етіологія, патогенез, клініка, діагностика
НАВЧАЛЬНИЙ МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК ДЛЯ СТУДЕНТІВ 4 КУРСУ ЗА ПРОГРАМОЮ ВНУТРІШНЯ МЕДИЦИНА
№1: Сутність, роль та методологічні основи менеджменту 9
Навчальний посібник для студентів напрямів 100400 «Транспортні технології» і 050200 «Менеджмент організацій»
П. С. Дудик Комунікативно- стилістичні якості мовлення
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка