ЛЕКЦИЯ № 5

– большой прочностью, пластичностью, свариваемостью, выносливостью, способностью упрочняться и улучшать

другие свойства при термомеханических и химических воздействиях

В чистом виде металлы, вследствие недостаточной прочности, твердости и высокой пластичности применяются редко.
Главным образом они используются в виде сплавов с другими металлами и неметаллами, например углеродом

(сталь С≤2,14 %, чугун С2,14 %) называют черными металлами, остальные

(Ве, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn и др.) и их сплавы – цветными
Сырьем для получения черных металлов служат руды железа

Согласно действующей классификации сталь по составу делится на углеродистую и легированную.

Решающее влияние на механические свойства углеродистых сталей оказывает содержание в них углерода.

При увеличении содержания углерода повышаются прочность, твердость и износоустойчивость, но понижаются пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается свариваемость.

различных марок стали допустимое содержание фосфора составляет 0,04-0,09 %, а

серы 0,04-0,07 %

Вредное влияние на свойства стали оказывает кислород; если его содержание превышает 0,03 %, он вызывает старение стали, а более 0,1 % - красноломкость.

Примеси Мn и Si в пределах 0,8-1% не оказывают практически влияния на механические свойства углеродистых сталей.

Содержание азота повышает прочность и твердость стали, но снижает пластичность.

вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (хром, никель, молибден, вольфрам,

ванадий, алюминий, бор, титан и др.), а также марганец и кремний в количествах, превышающих обычное их содержание (1 % и выше).

Легированная сталь в зависимости от содержания легирующих элементов делится на низколегированную (с содержанием легирующих элементов в сумме не более 2,5 %), легированную (с содержанием легирующих элементов 2,5—10 %) и высоколегированную (с содержанием легирующих элементов свыше 10 %)

твердость, уменьшает ржавление;
никель создает прочность и пластичность, коррозионную стойкость;

вольфрам увеличивает твердость и красностойкость;
ванадий повышает плотность, прочность, сопротивление удару, истиранию;
кобальт повышает жаропрочность, магнитопроницаемость;
молибден увеличивает красностойкость, прочность, сопротивление окислению при высоких температурах;
марганец при содержании свыше 1 % увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок;

кислотостойкость;
медь уменьшает коррозию.

В сталь вводят также бор, селен,

азот, цирконий.
В легированной стали может находиться одновременно несколько легирующих элементов.
По назначению легирования сталь делится на три группы: конструкционная, инструментальная и сталь с особыми физическими и химическими свойствами.

сталь поставляется (А – по механическим свойствам, Б - по

химическому составу, В - по механическим свойствам и дополнительному требованию в отношении химического состава); метод производства (М - мартеновский, Б - бессемеровский, К - кислородно-конверторный); дополнительные индексы (сп - спокойная сталь, пс - полуспокойная сталь, кп - кипящая сталь).

В группе А обозначение «М» часто опускается, однако имеется в виду сталь мартеновская, а при отсутствии обозначений сп, пс, кп подразумевается сталь спокойная.

В маркировке легированной стали приняты следующие буквенные обозначения легирующих элементов: X — хром, Н — никель, А — азот, В — вольфрам, Е — селен, Г — марганец, Д — медь, Б — ниобий, Р — бор, П — фосфор, Ю—алюминий, М — молибден, К—кобальт, Ц — цирконий, Ф — ванадий. Эти буквы в сочетании с цифрами образуют марку стали.

марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в

сотых долях процента. Одна цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента.
Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1 % и выше.
Цифры, следующие за буквами, показывают среднее содержание данного элемента в процентах. Если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1 %.

Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше cepы и фосфора. Например, 12Х2Н4А — это легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода 0,12 %, хрома 2 %, никеля 4 %

проката. Она обладает рядом преимуществ по сравнению с обычной углеродистой

сталью.

В строительстве наиболее широко используют низкоуглеродистые и низколегированные стали. Они применяются для изготовления металлических конструкций мостов, опор, транспортных галерей, подкрановых балок, мостовых кранов, шпунтовых свай, для армирования железобетонных конструкций и др.

Строительные стали поставляют в виде прутков, профилей, листов и широких полос

чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита.

Белые чугуны очень твердые и хрупкие, с трудом отливаются и обрабатываются инструментом. В основном эти чугуны идут на переплавку в сталь или используются для получения ковкого чугуна.
При замедленном охлаждении расплавленного чугуна цементит может подвергнуться разложению с образованием феррита и графита. В результате получается серый чугун, имеющий благодаря графиту серый излом.
Серые чугуны — это литейные чугуны: они обладают хорошими литейными качествами — жидкотекучестью, мягкостью, хорошо обрабатываются, сопротивляются износу.

5 % мирового производства металлов. Это объясняется их небольшим содержанием

в земной коре, малым содержанием в рудах, а также сложностью производства.

Широко применяемые цветные металлы называют техническими. К ним относятся медь, алюминий, магний, титан, никель, свинец, цинк, олово. Остальные цветные металлы относятся к редким. В чистом виде цветные металлы применяют редко, чаще — в виде сплавов.

Большое распространение получили медные сплавы: латуни и бронзы.

Латунь — это сплав меди с цинком. Кроме двухкомпонентной латуни в промышленности применяют сплавы, содержащие Al, Pb, Ni, Sn, Mn. Латуни в зависимости от химического состава подразделяются на марки: томпак Л96 и Л90 (88-97% Си), полутомпак Л80 и Л85 (79-86% Си), латунь Л62, Л68 и Л70 (цифры 62, 68 и 70 показывают содержание меди, %), алюминиевая латунь ЛА77-2, марганцовистая латунь ЛМц58-2, железомарганцовистая ЛЖМц59-1-1 и никелевая латунь ЛН65-5.

кремнием, бериллием и другими элементами.

Различают бронзы оловянистую (устойчива против

действия атмосферы, морской воды, растворов солей и кислот), алюминиевую (очень прочна, химически стойка, обладает антифрикционными свойствами), кремнистую (хорошо работает в условиях трения и высокой температуры) и бериллиевую (искробезопасна).

Алюминий — один из распространенных металлов в земной коре.
Применение алюминия и его сплавов наиболее эффективно при возведении легких конструкций зданий и сооружений, конструкций, подверженных действию агрессивной коррозионной среды, а также конструкций и изделий, к внешнему виду которых предъявляются повышенные требования — элементы, выставочных павильонов, рамы и переплеты высотных зданий и т. п.