Металлические материалы

Металлы — кристаллические вещества, характеризующиеся вы­сокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфиче­скими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свой­ствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с угле­родом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэ­тому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: чер­ные и цветные.

К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

К цветным металлам относятся все металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана и др.

Широкое использование металлов в строительстве и других отраслях экономики объясняется сочетанием у них высоких фи­зико-механических свойств с технологичностью.

Изготовление стальных изделий. Стальные слитки — полуфабри­кат, из которого различными методами получают необходимые изде­лия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретен­ную форму. Различают следующие виды обработки металла давлени­ем: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка. Наиболее распространенный метод обработки — прокатка; им обрабатывается более 70 % получаемой стали.

Плотность стали — 7850 кг/м3, что приблизительно в 3 раза выше плотности каменных материалов (например, обычный тяжелый бе­тон имеет плотность 2400 ±50 кг/м).

Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом копре. Удар­ная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элемен­тов и заметно меняется при изменении температуры.

Углеродистые стали — это сплавы, содержащие железо, углерод, марганец и кремний, а также вредные примеси — серу и фосфор, снижающие механические свойства стали (их содержание не должно превышать 0, 05...0, 06 %). В зависимости от содержания углерода та­кие стали делятся на низко- (до 0, 25 % углерода), средне- (0, 25...0, 6 %) и высокоуглеродистые (> 0, 6 %). С увеличением содер­жания углерода уменьшается пластичность и повышается твердость стали; прочность ее также возрастает, но при содержании углерода более 1 % вновь снижается. Повышение прочности и твердости стали объясняется увеличением содержания в стали твердого компонен­та — цементита.

Углеродистые стали по назначению подразделяют на стали общего назначения и инструментальные. Углеродистые стали общего назначения подразделяют на три группы: А, Б и В.