5.2. Oțeluri structurale.
5.3. metale și aliaje neferoase.
5.4. Beton. Beton.
Dezvoltarea de componente și dispozitive specifice, prezintă o serie de probleme generale și specifice pentru materialele utilizate. În primul rând, acestea trebuie să îndeplinească acele funcții care sunt construite în cerințele inițiale. În al doilea rând, materialele trebuie să fie selectate mai ieftin, având în vedere complexitatea prelucrării și durata de funcționare prevăzută. În al treilea rând, produsele de consum de material trebuie să fie cât mai mic posibil. Pentru a asigura că toate aceste cerințe necesită o înțelegere a proprietăților materialelor.
Cele mai frecvente materiale de construcție sunt metale, și din metal - oțel. Acesta este de aproximativ 80-85% din producția totală de metal. Acest lucru se datorează prevalenței relative a fierului de prelucrare și de prelucrabilitate aliaje pe bază de fier.
Pe elementele prevalenței pot spune următoarele. După cum probabil știți, universul nostru a început în Big Bang. În acest caz, primele elemente luminoase formate de primul hidrogen, urmată de fuziunea reacțiilor fuziunii cu hidrogen - heliu, apoi litiu, beriliu, bor, carbon, azot, oxigen. În prim-planul - siliciu, aluminiu, magneziu și fier. O mai abundent în scoarța terestră, elementele cele mai comune sunt de siliciu și oxigen (75%) și fier (4%). Din punct de vedere global - acesta este viitorul materialelor.
Metalele sunt corp policristalin constând din cristale mici dimensiuni cuprinse între 1 mm până la 10 microni. Ele sunt numite boabe, sau cristalite.
Proprietățile generale ale metalelor:
- conductivitate termică ridicată și electrice
- capacitatea de a se deforma plastic a crescut
- reflectivitatea bun (luciu metalic)
- PTC
- emisie termionică atunci când este încălzit.
Metale pure au rezistență scăzută, acestea sunt prea flexibile și, prin urmare, nu sunt utilizate. folosesc de obicei aliaje de metale diferite, sunt utilizate ca aditivi și nemetale. Astfel, componentele pot fi amestecate unele cu altele, la nivel molecular, adică, se dizolvă reciproc unul în celălalt, sau nu pot fi amestecate pentru a forma cristalitelor individuale. În metalurgie acestea sunt numite faze. Forma cristalitelor, mărimea lor, poziția relativă a juca un rol important în stabilirea proprietăților necesare ale materialului. Fiecare cristal este un sistem uniform de structura sa cristalină. Acesta din urmă este format de ionii care formează scheletul unui grilaj și electroni socializate. De fapt, sunt necesare atracție între electroni și metalele de bază de ioni cu zăbrele pentru puterea sa. Majoritatea metalelor au zăbrele din următoarele tipuri: cubică, unde ionii sunt aranjate la colțurile cubului și un ion în centrul cubului cubice cu fețe centrate, în care 8 ionii sunt situate la colțurile cubului și șase ioni sunt situate pe centrul cubului, hexagonal, în care ionii sunt situate pe centrate corp prisme hexagonale colțuri și în centrul planului de prismă și trei ioni în planul central al prismei. Dacă ne imaginăm atomi de bile, aceste bile sunt de stabilire a structurilor aproape de ambalare densa.
Dacă un cristal perfect pentru a intra atomi ai unui alt tip sunt bine amestecate unele cu altele la nivel molecular (dizolvat), apoi formate în unele cazuri, așa-numitele „soluții solide“. Atomii introduse în cantități suficient de mari, astfel încât acestea sunt înconjurate fiecare atom -hozyaina, dar în cantități insuficiente pentru a schimba structura cu zăbrele, pentru a forma o soluție solidă. Există două tipuri de soluții solide: soluție solidă și introducerea de soluție solidă de substituție. În primul caz, se adaugă atomi în interstițiile zăbrele, în al doilea caz - înlocuiesc și atomii într-o rețea cristalină.
Oțeluri sunt sisteme multicomponente pe bază de fier. În funcție de aditivii proprietăților lor variază foarte mult. Mai întâi și bazic aditiv la fier este carbon.
Temperatura de topire fier 1539 ° C, densitatea de 7.68 T / m 3. Două modificări majore - a - fier și g - fier. Primul are un grilaj centrată pe corp și există în temperatura de până la 910 ° C, și după 1392 ° C la o temperatură de 768 ° C, această modificare este feromagnetic. În intervalul intermediar există g-fier, care are un grilaj centrată pe față. Această structură este paramagnetic.
Punct de topire carbon 3500 ° C, densitatea de 2,5 T / m 3 soluție de carbon în fier, în stare solidă și lichidă, se poate forma, de asemenea, un compus chimic cementită la concentrații mari pot exista sub formă de grafit.
Structura de bază a sistemului Fe-C
- o soluție solidă de carbon într-o - solubilitate de fier doar 0,02%, atomul de carbon este plasat în centrul feței grilajului. Această structură se numește ferită.
- o soluție solidă de carbon în g - solubilitatea de fier 2,14%, carbon este plasat în centrul cubului. Această structură numită austenită. Caracterizat de înaltă ductilitate.
- Cementita - compus Fe 3 C. Există 6,67% carbon. La o temperatură de 210 ° C, cementita este feromagnetic. Caracterizat de duritate mare.
Mai mult, ca o anumită fază poate fi grafit, și ca structură eutectică (amestec de două structuri) - Ledebur. Este o structură compusă din plăci de cementită germinate (dendrite) structuri arborescente cristale de austenită.
La răcirea foarte lentă a cementita topiturii nu este format, dar în schimb au format grafit + austenitei la o temperatură de 700-1200 ° C + ferită și grafit, la o temperatură sub 700 ° C. Uscarea aliajului la temperaturi ridicate, de asemenea, are ca rezultat descompunerea cementita și grafit pentru a doua soluție solidă (ferita sau austenită).
Influența diferiților aditivi pentru oțel.
4. Fosforul ca o impuritate dăunătoare. Se dizolvă parțial în oțel, parțial asamblate la limitele granulelor. Prin urmare, reduce ductilitatea, duritatea, rezistența la fisuri.
Dopanți. De obicei, este nichel, mangan. De obicei, ele cresc rezistența la curgere a oțelului și contribuie la stabilitatea austenitei în regiunea de temperatură joasă. Acesta este fabricat din oțel inoxidabil. Rețineți că oțelul inoxidabil este paramagnetic, într-adevăr, așa cum ar trebui să fie în austenitei.
Luați în considerare cele mai populare mărci de oțel.
Au fost de calitate comună: St.0, articolul 1, articolul 2, articolul 3, articolul 4, articolul 5, articolul 6.
Cele mai comune metale neferoase sunt cupru, aluminiu, staniu, titan și metale refractare molibden și wolfram. Pentru caracteristici mecanice, cum ar fi materiale structurale, metale neferoase, în mod tipic inferior la oțelurile. Mai mult decât atât, ele sunt mai rare și scumpe. Prin urmare, acestea sunt utilizate în cazul în care anumite caracteristici necesare. Structuri de greutate, de exemplu rezistența la coroziune, conductivitate electrică, plasticitate, etc.
Pentru construcția de aeronave, construcții navale, echipament aerospațial aliaje de aluminiu utilizate și titan. aliaje de aluminiu au o durabilitate caracteristică aproximativ nivelul oțelurilor obișnuite în s
00 3 MPa, greutatea specifică (densitatea) este de aproximativ trei ori mai mic decât d
2.7 T / m 3 vs. 7,9 T / m 3 pentru fier. „Duraluminiu“, care reprezintă un aliaj de aluminiu, cupru și magneziu și „silumin“, care reprezintă un aliaj de aluminiu cu siliciu, cu adaos de magneziu și mangan, două grupe principale pot fi distinse din aliaje de aluminiu. Primele sunt aliaje durabile deformabile potrivite pentru ștanțare și utilizate pentru fabricarea de foi, profile, etc. Un aliaje populare D16 are o rezistență temporară 540 MPa, alungire la rupere de 11%. Silumin numai potrivit pentru injectare, deoarece ele sunt suficient de lichide, au fisuri mici de contracție și de contracție nu se formează. Durabilitate le mică in s
2 00 MPa, o alungire la rupere de 2-4%.
Bronzul este un aliaj cu multe alte componente. De obicei, este staniu, aluminiu, siliciu și zinc. Ele sunt rezistente la coroziune, durabil, au caracteristici tehnice ridicate. Un număr de bronz are elasticitate ridicată și este utilizat pentru a face arcuri. bronzuri de plumb au proprietăți ridicate antifricțiune și sunt utilizate în lagăre.
Beton este o compoziție formată dintr-un amestec de ciment intarit, agregate, apa. El este un material din piatră artificială. Principalul avantaj ca material structural - ieftinătate sale. Betoanele sunt diferite, în funcție de tipurile de componente: low-poros, cu pori mari, tubulare (în structura agregatului), brută și fină, naturală și autoclavă etc. Brand beton este de obicei numit prin rezistența la compresiune axială, de exemplu, M400 înseamnă rezistență la compresiune de 400 kgf / cm2 (40 MPa). Rezistența la tracțiune a betonului este de obicei de 10-20 de ori mai puțin. Rezistența la încovoiere este de asemenea mic, de aproximativ 5-10 ori mai mică decât rezistența la compresiune. Acest lucru nu este surprinzător, pentru că în îndoire o parte este comprimat, iar a doua întindere. Faptul că betonul nu are practic nici o rezistență la tracțiune reduce foarte mult posibilitatea de utilizare a acestuia. Pentru a ieși din situația și să-l lucreze la construirea de tensiune pe bază de beton, am venit cu pentru a utiliza beton armat, și în consolidarea tensiunii pre-construite în timpul solidificării. După întărire o astfel de structură de beton capabilă să reziste la eforturile de tracțiune și, pentru că de fapt nu betonul este comprimat și sub sarcini de tracțiune doar presiunea scade în aceasta.
5-6. aditivi pulbere feroelectrice se poate ridica la 50-60. Puterea folosită și betonul ca material structural (mai ales), și ca un material dielectric și un material conductor ambele.
literatură
1. Umplutură pentru materiale compozite polimerice. Spr.posobie / sub red.G.S.Katsa și D.V.Milevski. M :. Chemistry, 1981.736 cu.