Структура и состав строительного стекла. Свойства строительного стекла.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

Стекло - твердый аморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава. Для придания стеклу нужных свойств ( цвета, прозрачности, химической и механической стойкости) используются химические соединения бора, алюминия, магния, кальция, бария, свинца, натрия, калия, железа, серы. Общая классификация стекла по назначению: строительное стекло; тарное стекло; техническое; сортовое. Строительным стеклом называют изделия из стекла, применяемые для остекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и др. частей зданий.СОСТАВ. Стекло не является химическим веществом с определенным составом, который может быть выражен химической формулой; поэтому состав стекол условно выражают суммой оксидов (например, состав обычного оконного стекла SiO, — 70..72 %; Na2O — 14...15 %; CaO — 6, 5...7 %; MgO - 4 %; Ai2O3 - 2 % ). Материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и вспомогательные. Главные сырые материалы содержат кремнезём, борный и фосфорный гидриды, окись алюминия, оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, окись свинца, цинка и др. Кремнезём - главная часть стекла, вводимая в видемолотого кварца. Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и зерновым составом. Вредными примесями являются соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный цвет. Размер зёрен песка для стекловарения должен находиться в пределах 0, 2-0, 5 мм. Окись алюминия Аl₂О₃ вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия или в виде чистого глинозёма. Окись натрия Na₂O вводится с одной кальцинированной содой либо (частично) с селитрой. Окись калия К₂О вводится в виде солей —кислой или азотнокислой (селитра); применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол. Окись лития используется при выработке опаловых инекоторых специальных стекол и даётся в виде содержащих литий минералов. Окись кальцияСаО вводится преимущественно в виде мелаили известняка; окись магнияMgO —в виде доломита, магнезита или жжёной магнезии. Окись бария применяется в виде углекислого, азотнокислого и сернокислого бария; используется при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах находит применение окись свинца, которая вводится в виде сурика или глёта. Окись цинка применяется в производство оптических, химико-лабораторных и некоторых других стекол. К вспомогательным сырым материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, а также восстановители. СТРУКТУРА. Стекло — аморфное вещество. По агрегатному состоянию занимает промежуточное положение между жидким и кристаллическим веществами. Однако упорядоченность расположения атомов существует и в стеклах. Для плавленого кварца и силикатных стекол остаются в силе общие законы кристаллохимии силикатов; каждый атом кремния в них тетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода, но эти тетраэдры сочетаются друг с другом беспорядочно, образуя непрерывную пространственную сетку, в пустотах которой тоже беспорядочно располагаются ионы металлов. Благодаря этому один «микроучасток» стекольной массы отличен по атомному строению от другого, соседствующего с ним. Этим и объясняется отсутствие у стекла постоянной точки плавления, постепенность перехода его из твердого в жидкое состояние и обратно.СВОЙСТВАСтроительное стекло чаще подвергается изгибу, растяжению и удару, поэтому главным показателем, прочность при растяжении и хрупкость.Расчетный теоретический предел прочности стекла при растяжении составляет 12 000 МПа, практически эта величина ниже в 200...300 раз, и колеблется от 30 до 60 МПа (при сжатии — 700... 1000 МПа и более). Это объясняется тем, что в стекле имеются ослабленные участки (трещины, внутренние напряжения). На прочность стекла оказывают влияние и технологические дефекты, инородные включения. Хрупкость — главный недостаток стекла, проявление хрупкости у материалов является следствием сочетания нескольких факторов: низкое значение отношения прочности материала на разрыв к его модулю упругости Rp/E и высокая скорость и отсутствие препятствий для распространения трещин.Оптические свойства стекла характеризуются светопропускаиием (прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием и др. Обычные силикатные стекла пропускают всю видимую часть спектра и не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Теплопроводностьразличных видов стекла составляет 0, 5... 1 Вт/(м*°С). Коэффициент линейного температурного расширения стекла относительноневелик. Звукоизолирующая способность стекла относительно высока. По этому показателю стекло толщиной 1 см соответствует кирпичной стене в полкирпича — 12 см.

14. 15. 15.Разновидности строительного стекла и их применение в строительстве. Понятие о ситаллах. Строительным стеклом называют изделия из стекла, применяемые для остекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и др.К этой же категории относят тепло- и звукоизоляционныематериалы (пеностекло и стекловата), а также стеклянныетрубы. Строительное стекло подразделяют на: Листовое оконное стеклоизготавливается в виде плоских листов, размер которыхколеблется от 400х400 мм до 1600х2200 мм при толщине от 2до 6 мм. Плотность от 2470 до 2500кг/м3. Средняя прочность при изгибесоставляет 400 кгс/см².Качественные листы оконного стекла прозрачны и бесцветны. К-Стекло (низкоэмиссионное энергосберегающеестекло)Высококачественное флоат-стекло со стойким, прозрачным покрытием и с низкой эмиссией.Покрытие пропускает солнечную коротковолновую энергиюв помещение, но не пропускает наружу длинноволновоетепловое излучение, например, от отопительного прибора.Применяется обычно в качестве внутреннего стекла в стеклопакетах, причем покрытие обращено в сторону межстекольного пространства. К-стекло может быть закалено и ламинировано.Полированное стекло. Прозрачное стекло, обе поверхности которого отшлифованы и отполированы для придания им плоскостности ипараллельности, с целью обеспечения четкого неискаженного изображения, востребовано в производстве светопрозрачныхконструкций (окон, витрин, в производствезеркал). Из полированного закалённого стекла толщиной10-20 мм изготовляют стеклянные полотна для дверей.Витринное стеклоПолированное прозрачное листовое стекло толщиной 6-10мм. Используется для оформления витрин и витражей.Армированное стеклоПлоское стекло с вмонтированной металлической сеткой сквадратными или шестиугольными ячейками, оно может быть полированным (полированноеармированное стекло) или полупрозрачным с шестиугольнойсеткой (узорчатое прокатное армированное стекло).Армирование не увеличивает механическую прочность стекла и даже снижает егопримерно в 1, 5 раза. Зато наличие сеткине позволит в результате удара осколкамразлетаться и выпадать из переплетов.Узорчатое стеклоЛистовое стекло, которое имеет с одной стороны рифлёнуюповерхность, предназначается для рассеяния света. Рисунокрельефа может быть выполнен как в процессе изготовления, так и в момент доработки. Узорчатое строительное стекло используют для остекления лестничных клеток, внутренних перегородок. Выпускается размерами от 400х400 до 1200х1800 мм при толщине 3-6, 5 мм.Цветное(тонированное) стекло. Это стекло получают путем внесения специальныхдобавок в процессе изготовления, в результате чегостекло окрашивается по всей толщине. Другой вариантцветного стекла состоит из 2 слоев – основногобесцветного и тонкого цветного. Такое стекло применяют для витражей, декорирования мебели, остекления зданий.Профилированное строительное стеклоПрозрачные или цветные стеклянные пластины спрофилем швеллерного или коробчатого типа.Толщина профилированного стекла 6 мм; На поверхности профилированного стекла, как правило, нанесен какой-либо рисунок, рассеивающий свет. Кроме того профилированное стекло может быть прозрачным или селективным (с нанесенным солнцезащитным покрытием). Профилированные стекла находят применение в стеновых конструкциях в виде одно- или двухслойныхконструкций.Стеклоблоки изделия с герметически закрытой полостью, образованной в результате соединения двух отпрессованных стеклянных пластин. Каждая половинка сделана из стекла толщиной 6-9 мм. Поверхность стеклоблока может быть рифленой, прозрачной, глянцевой и матовой, однотонной и разноцветной.СтеклопакетыЭлементы, в которых два стекла или более соединены герметично друг с другом с помощью рамки средника, огибающей края стекол, или с помощью эластичных масс, при этом теплоизолирующая способность элемента улучшается.Многослойное стеклоСостоит из двух и более стекол, которые склеены прочной промежуточной пленкой при высокой температуре и высоком давлении, образуя при этом монолитный лист. Многослойное стекло может быть изготовлено из обычного строительного стекла, а также закаленного или полузакаленного стекла. При разбивании кусочки стекла удерживаются на промежуточной пленке, что снижает возможность травм. Многослойное стекло можно сверлить и вырезать. Невидимая промежуточная пленка повышает звукоизоляцию и снижает воздействие ультрафиолетовых лучей.Марблитутолщенное плоское глушеное стекло от черного до зеленого цвета с блестящими переливающимися вкраплениями преимущественно с полированной поверхностью, выпускаемое в виде плиток различных размеров. Лицевая сторона марблита может быть гладкой, кованой, рифленой или мелкоузорчатой, тыльная - рифленая. Егоприменяют для облицовки наружных и внутренних стен лечебных помещений, магазинов, производственных помещений с повышенной влажностью, общественных зданий, мемориальных комплексов, витражей, взамен естественных каменных материалов.Стемалит-стекло закаленное эмалированное покрыто с одной стороны эмалевой краской и подвергнуто термообработке с целью упрочнения стекла и закрепления краски на его поверхности, применяется для наружной и внутренней отделки стен и перегородок зданий и сооружений. Имеет высокую термостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, сохраняет постоянный цвет.Увиолевое стекло, стекло, пропускающее ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 400 нм (в биологической области спектра). Используется для остекления школ, детсадов, лечебных учреждений, парников, для оболочек бактерицидных и люминесцентных ламп и т.д.Плитки облицовочные, часто используются в виде мозайкисложенное в ковер, они применяются для наружной и внутренней облицовки зданий, изготовления декоративно-художественных панно. Плитки могут быть непрозрачными, белого или другого цвета, с гладкой или рифленой, матовой или блестящей поверхностью.Ситаллыпредставляют собой стеклокристаллические материалы, получаемые из стекла в результате его полной иличастичной кристаллизации. Сырьем для получения ситаллов служат те же природныематериалы, что и для стекла.Особенность структуры ситаллов характеризуется тем, что между весьма мелкими кристаллами (несколько мкм) равномерно распределена стекловидная фаза (прослойкой около 1 мкм).Ситаллы получают методом вытягивания, выдувания, прокатки и прессования, добавляя к стеклянным расплавамспециальные добавки (минерализующие катализаторы), улучшающие кристаллизацию. По сравнению с производством изделий из стекла получение ситаллов требует дополнительной термической обработки, в процессе которой происходит превращение стекла встеклокристаллическое состояние.Ситаллы имеют большую прочность (до 500 МПа) и высокую стойкость к химическим и тепловым воздействиям. Повнешнему виду ситаллы могут быть темного, коричневого, серого, кремового, светлого цветов, глухие и прозрачные. Онимогут использоваться в виде конструктивного и отделочного материала.Шлакоситалл- это стеклокристаллический материал, на основеметаллургическогошлака, кварцевого песка и некоторых добавок и характеризуемый мелкозернистой кристаллической структурой. Листовой шлакоситалл производят белого и серого цветов с гладкой или рифленой поверхностью. При необходимости поверхность шлакоситалла шлифуют, полируют ифрезеруют; обладает высокой химической стойкостью, износостоек, водонепроницаем, отличается повышенноймеханической прочностью и твердостью по сравнению состеклом.Плотность — 600-2700 кг/м3; Прочность при изгибе — 65-110 МПа; Прочность на сжатии — 250-550 МПа. 16. 16. Основы технологии производства изделий строительного стекла. Технология получения стекла состоит из двух циклов. Цикл технологии стекломассывключает: а) подготовки сырых материалов; б) смешивания их в определённых соотношениях в шихту; в) варки шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой стекломассы. Цикл технологии получения стеклянных изделийскладывается из операций: а) доведения стекломассы до температуры, требуемойусловиями формования; б) формования изделий; в) постепенного охлаждения изделий до комнатной температуры; г) термической, механической или химической обработки отформованных изделий для придания им заданных свойств. Массовое производство стекла стало возможным только в конце XIX века благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XX в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла, методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко, Питтсбурга.По способу Эмиля Фурко стекло вытягивалось повертикали из стекловаренной печи через прокатные вальцы в виде непрерывной ленты наружу, поступая в шахту охлаждения, в верхней части которой оно резалось на отдельные листы.Толщина стекла регулировалась изменением скоростивытягивания.Метод Фурко находит применение вплоть до настоящего времени. Стекло, получаемое этим методом, называетсятянутым стеклом. Для изготовления витринных и зеркальных стекол тянутое и прокатное листовое стекло подвергают шлифовке и полировке.Наиболее передовым является флоат-метод, разработанный и запатентованный в 1959 году английским изобретателем Пилкингтоном. Стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом для дальнейшего охлаждения и отжига.Преимуществом флоат-метода является более высокаяпроизводительность, стабильная толщина и качествоповерхности. По качеству поверхности такое стекло не уступает полированному—флоат-процесс вытесняет технику шлифовки и полировки стекла. Наибольший размер получаемого стекла, как правило, составляет 5100-6000 мм х 3210 мм, при этом толщина листа может быть даже меньше 2 мм и достигать 25 мм. Получаемое стекло может быть прозрачным, окрашенным или иметь специально нанесенное покрытие. Стекло, получаемое при помощи флоат-метода, называется флоат-стекломи в настоящее время является наиболее распространенным типом стекла.

17. 18. 19. 20. 17.Особенности поведения металлов при их деформировании. Обработка металлов давлением. Качество металлов и изделий из них оценивают по результатам механических, химических, технологических испытаний и наружного осмотра. Испытание на растяжение.Изготовливают стандартные образцы с установленной расчетной длиной, диаметром образца, площадью поперечного сечения. Испытания проводят на специальной машине путем осевого растяжения образца до разрыва, с автоматической записью диаграммы зависимости деформации от нагрузки. Испытание на изгиб. Испытание на изгиб в холодном или нагретом состоянии проводится для определения способности листового металла принимать заданный по размерам и форме изгиб. Образцы для испытания вырезают из листа без обработки поверхностного слоя и подвергают пробе на изгиб. Испытание на удар.Так определяют способность работы металла в условиях динамических нагрузок или хрупкость. Чем пластичнее металл, тем лучше он переносит ударные нагрузки. Испытание на удар производят на специальных маятниковых копрах с применением стандартных образцов с надрезом. Ковка—обработка металла давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, приобретает заданную форму. По способу обработки ковка бывает горячейи холодной. Температура ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла. Идеальный материал для ковки — мягкая сталь, которая в разогретом состоянии практически течет. Холодная ковка требует от металла высокой степени ковкости— определенной степени вязкости, пластичностии текучести. В современных условиях холодная ковкаприменяется главным образом в ювелирном деле — дляобработки золота, серебра, меди и платины.Неотъемлемая часть холодной ковки — гнутье. Прутья, декоративные элементы, вырезанныевручную или машинным способом, гнут, придавая имнеобходимую форму, после чего все детали спаивают междусобой. В настоящее время таким образом собираются заборы, ворота, балконные и лестничные ограждения и т. д.Еще одна из разновидностей холодной ковки — штамповка, тоесть обработка металлов давлением на прессах с помощьюформообразующего приспособления. 21. 22. 23. 19.Термическая и химико-термическая обработка металлов. В целях получения более высоких или специально заданных свойств изделия из металлов и сплавов подвергают термической обработке. Такая обработка заключается в изменении структуры сплава путем его предварительного нагрева до заранее определенных температур, некоторой выдержке при этих температурах и последующего охлаждения по заданному режиму. Шире всего применяют отжиг, нормализацию, закалку и отпуск стали. Отжиг стали производят в тех случаях, когда необходимо уменьшить твердость, повысить пластичность и вязкость, улучшить обрабатываемость. Отжиг стали производят путем нагрева ее до температуры выше верхних критических точек на 20...50 СС выдержки при такой температуре до полного прогрева слитка с последующим очень медленным охлаждением. Нормализация заключается в нагреве стали на ЗО...5О°С выше критических точек, непродолжительной выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе. Нормализацию стали применяют в тех случаях, когда необходимо получить мелкозернистую однородную структуру с более высоким твердостью и прочностью, но с несколько меньшей пластичностью, чем после отжига. Закалка стали заключается в нагреве ее до температуры образования аустенита, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении. Закалке подвергают готовые изделия с целью повышения твердости, и прочности. Изделия, от которых требуются высокое сопротивление истиранию и повышенная вязкость, подвергают поверхностной закалке; При поверхностной закалке повышаются твердость и износостойкость только поверхностных слоев изделия. Отпуском называют термическую обработку, при которой закаленную сталь нагревают до температуры ниже критических точек, выдерживают при этой температуре, а затем охлаждают. Цель отпуска — уменьшение внутренних напряжений, снижение твердости и хрупкости, повышение пластичности. Химико-термическая обработка стализаключается в изменении химического состава стали на поверхности изделия и последующем проведении термообработки. Цель ее — упрочнение поверхностных слоев стали (повышение твердости, усталостной прочности, износостойкости), изменение физико-химических и других свойств (коррозионных, фракционных). От поверхностной закалки данный вид обработки отличается тем, что предварительно производят насыщение поверхности обрабатываемых изделий различными элементами (С, N, Al, Si, Cr и др.). Цементация — поверхностное насыщение малоуглеродистой стали (С< 0, 3 %) углеродом с последующими закалкой и отпуском с целью получения детали с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной. Цементацию можно проводить в твердой, жидкой или газообразной среде. При закалке сердцевина цементированных изделий будет мягкой и вязкой, а поверхностный слой — твердым и прочным. Азотирование — процесс поверхностного насыщения стали азотом путем выдержки стали, нагретой до 500...650°С, в атмосфере аммиака NH3. Азотирование стали значительно повышает ее поверхностную твердость увеличивает износоустойчивость и предел усталости стали, повышает сопротивление коррозии. Цианирование -одновременное насыщение поверхности стального изделия азотом и углеродом, производится для повышения твердости, износоустойчивости и усталостной прочности деталей. Диффузионная металлизация — процесс поверхностного насыщения стали алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами. Его осуществляют путем нагрева и выдержки стальных изделий в контакте с одним или несколькими из элементов. Такая обработка изделия придает поверхностным слоям стали жаростойкость, износоустойчивость, сопротивление коррозии. 24. 22.Известь строительная воздушная: сырье, производство, технические свойства, применение в строительстве. Твердение известкового теста. Воздушная известь – продукт умеренного обжига кальциево – магниевых карбонатных горных пород: мела, ракушечник, известняка, доломита, содержащих примеси глины не более6%. Основной составляющей известняка является карбонат кальция CaCO₃. Обжиг сырья: CaCO₃= CaO+CO₂ при t=1000-1500 ⁰C. Продукт обжига содержит кроме СаО также некоторое количество оксида магния: MgCO₃=MgO+CO₂. Чем выше содержание основных оксидов (СаО, MgO), тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт. Обжиг известняка производят в шахтных печах, в которых известняк поступает в виде кусков размеров 8-20см. При обжиге удаляется углекислый гази получается негашеная известь в виде пористых кусков. Гашение воздушной извести заключается в гидратации оксида кальция CaO+H₂O=Ca(OH)₂ с выделением тепла 950кДж/кг, т. е. выделяют гашеную ( пушенка(И: В=1: 1), известковое тесто(И: В=1: 3), известковое молоко(И: В=1: 5-10)) и негашеную известь(комовая, молотая). Производство: добыча сырья, дробление, классификация, обжиг, комовая известь, помол (для молотой негашеной извести) или гашение ( для гашеной извести). Строительные растворы на воздушной извести имеют невысокую прочность (при сжатии для гашеной извести 0, 4-1МПа; для негашеной извести до5МПа), поэтому сорт устанавливают не по прочности, а по характеристикам ее состава. По виду содержащегося основного окисла воздушная известь подразделяется на: Кальциевую(70-96% СаО и до 5% MgO); Магнезиальную(MgO содержится в пределах - 5-20%); Доломитовую(MgO содержится в пределах - 20-40%). По времени гашения подразделяют на три группы: быстрогасящаяся(время гашения не более 8 мин); среднегасящаяся(время гашения не более 25 мин); медленногасящаяся(время гашения не менее 25 мин). В зависимости от вида извести и условий, в которых протекает процесс ее твердения, различают три вида твердения: карбонатное; гидратное. Карбонатное твердение складывается из двуходновременно протекающих процессов: 1) испарение физически связанной воды, кристаллизация Ca(OH)₂, 2) образование карбоната кальция по реакции: Са(ОН)₂ + СО₂= СаСО₃ + Н₂О. Гидратным твердениемназывают процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых смесей на молотой негашеной извести, в результате взаимодействия извести с водой и образования Ca(OH)₂. Строительную известь применяют для: приготовления строительных растворов; производства известково-пуццолановых вяжущих; производства термоизоляционных материалов; изготовления искусственных каменных материалов (силикатного кирпича, шлакобетонных блоков, газобетона); производства сухих строительных смесей. Преимущества применения молотой негашеной извести перед гашеной известью: Для приготовления растворов и бетонов используется вся известь, включая отходы в виде непогасившихся зерен. При гидратном твердении молотой негашеной извести выделяетсязначительное количество тепла, что ускоряет процессы твердения извести. Молотая негашеная известь характеризуется меньшейводопотребностью, чем гашеная известь. Изделия на негашеной извести имеют повышенную плотность, прочность, водостойкость и долговечность по сравнению с полученными на гашеной извести.Недостатки: «пыление», вредность и др.

25. 18.Кристаллизация металлов, типы структур, дефекты кристаллов. Металлы, простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью. Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. Сплавы – это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более элементов (металлов, реже - металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами. Металлы обладают рядом ценных для строительства свойств: большая прочность, пластичность, свариваемость, способность упрочняться при термомеханических и химических воздействиях. Этим обуславливается их широкое применение в строительстве. В чистом виде металлы применяются редко, они используются в виде сплавов. Железо и его сплавы (сталь С< =2, 14%; чугун С> 2, 14%) называются черными металлами, остальные (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn и др.) и их сплавы называются цветными. Наибольшее применение в строительстве имеют черные металлы, их стоимость ниже цветных, но цветные металлы более прочны, пластичны, стойки против коррозии. Сырьем для получения черных металлов служат руды железа: магнетит(FeFe₂O₄), гематит(Fe₂O₃), хромит(FeCr₂O₄). Для производства цветных металлов используются бокситы, руды меди, цинка и др. Процесс восстановления руды выражается уравнением: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 Сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: 1)Конвекторах 2)Мартеновских печах 3)Электрических печах. В процессе продувки воздухом жидкого чугуна в конвекторе выгорают кремний, марганец, углерод и частично железо. В мартеновском процессе (в отличие от конвертерных) тепла, выделяющегося в результате химическихреакций окисления примесей, недостаточно для плавки. Поэтому в печь дополнительно подаётся тепло, получаемое в результате сжигания топлива. Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговыеи индукционные(высокочастотные). Металлы и сплавы в твердом состоянии – кристаллические тела. Атомы в них расположены закономерно в узлах кристаллической решетки и колеблются с частотой порядка 10¹³Гц. Связь электростатическая, обусловленная силами притяжения и отталкивания между положительно заряженными ионами и электронами проводимости. Большинство металлов имеет пространственные решетки в виде простых геометрических фигур. Взаимное расположение зерен отдельных элементов и сплавов определяет структуру металлов и их свойства. Кристаллическая решетка металлов и сплавов далека от идеального строения. В ней имеются дефекты – вакансии и дислокации. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей и продолжается при их росте. В зависимости от условий кристаллизации образуются кристаллы разных размеров неправильной формы. Стали являются многокомпонентными сплавами. Кроме основы – железа (от 97, 0 до 99, 5% Fe) и углерода (до 2, 14%), имеются ряд примесей: Mn, Si, S, P, O, N, H и др. Наличие Mn, Si обусловлено технологическими особенностями производства. Наличие P, S, O, N, H обусловлено невозможностью полного удаления их из металла при выплавке. Случайные примеси Ni, Cr, Cu и др. – попадают из легированного металлического лома.Влияние углерода на свойства сталиОтносительное удлинение, по мереувеличения углерода непрерывно снижаются. Твердость линейно повышается с увеличением углерода, предел прочности до 0, 8-0, 9% С растёт линейно, при дальнейшем увеличении углерода снижается предел прочности. Ударная вязкость по мере увеличения содержания углерода до 0, 6% резко снижается Влияние кремния и марганца.Кремний и марганец раскисляют сталь, т.е. соединяясь скислородом закиси железа FeO, в виде окислов переходят вшлак: 2FeO + Si = 2Fe + SiO; FeO + Mn = Fe + MnO.Удаляя О2– Siи Mnповышают плотность металла. Si– сильно повышает предел текучести, снижает пластичность. Mn– заметно повышает прочность, не снижая пластичности. Влияние серыСера (S) является вредной примесью. Попадает в сталь из чугуна(из золы и руды).Содержание серы: S– 0, 035-0, 06%.Выводят серу из стали с помощью марганца. Марганец образует соединение MnS: FeS + Mn → MnS + Fe. Сера и её соединения при комнатных и пониженных температурах способствует снижению ударной вязкости стали. Также сера снижает пластичность. Влияние фосфора(Р) является вредной примесью. Содержится в пределах0, 025–0, 045%. Попадает в сталь в процессе производства из руды, топлива. Растворяясь в железе, фосфор сильно искажает решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшаетпластичность и вязкость. Фосфор – усиливает ковалентную (хрупкую) связь и ослабляет металлическую. С понижением температуры хрупкость металла увеличивается, облегчает обрабатываемость стали режущим инструментом. Влияние азота, кислорода и водорода Кислород (О2): образует неметаллические включения оксиды –FeO, MnO, Al2O3, SiO2.Азот (N2): образует нитриды – Fe4N, Fe2N, AlN.Кислород и азот в свободном виде располагаются в трещинах и др. Эти включения значительно уменьшают ударнуювязкость, повышают порог хладноломкости и уменьшаютпластичность, при этом повышается прочность стали.Водород (Н2): при затвердевании часть водорода в атомарномсостоянии остаётся в стали, способствуя сильномуохрупчиванию стали. Примеси цветных металлов Примеси: Cu, Pb, Zn, Sb, Snи др. попадают в сталь в процессе переплавки лома. Их содержание невелико и оказывают незначительное влияние на механические свойства.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 Следующая ⇒