Значение строительных материалов и изделий в техническом процессе строительной индустрии. Краткий исторический обзор производства и применения строительных материалов.

По способу происхождения строительные материалы подразделяют на природные и искусственные.

-Природные материалы — это древесина, горные породы (природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.

-К искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья, как по строению, так и по химическому составу, что обусловлено коренной переработкой его в заводских условиях.

По сырьевому признаку строительные материалы подразделяют:

- на органические (древесина, битум, пластмассы)

- минеральные (силикатные и керамические материалы, бетон, природный камень)

- металлические (сталь, чугун, цветные металлы).

У каждой из этих групп материалов есть свои специфические свойства. Так, органические материалы не выдерживают высоких температур и горят; минеральные, напротив, хорошо противостоят действию огня, а металлы очень хорошо проводят электричество и теплоту.

По способу изготовления материалы подразделяют на следующие группы:

- получаемые спеканием (керамика, цемент),

- получаемые омоноличиванием (бетон, растворы),

- получаемые плавлением (стекло, металлы),

- получаемые механической обработкой (природный камень, древесина).

 

Основные направления развития прогрессивных материалов и меры по снижению материалоемкости при их производстве и применению. Влияние качества материала на надежность и долговечность строительных конструкций и сооружений.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.

Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

 

Система технических нормативно-правовых актов на строительные материалы и изделия и ее роль в повышении качества продукции стройиндустрии.

Технические нормативные акты:

ГОСТ - межгосударственный стандарт

СТБ - стандарты Беларуси

СНиП - строительные нормы и правила

СНБ- строительные нормы Беларуси

ТУ- технические условия

ТКП-технический кодекс проектирования

Ес-еврокод

Сертификация - это признание соответствия, какого-либо изделия или продукции, или вида работ соответствующему техническому нормативно-правовому акту(СТНА).

Техническое сведетельство выдается на материалы и изделия, которые невозможно сертифицировать, или новые, иликоторых в стране никогда не было.

В большинстве случаев(90%) основным показателем качества материала или изделия является его класс или марка по назначению предела прочности на сжатие.

На каждый строительный материал имеются ГОСТы или ТУ, в которых даются определение (название) материала, важнейшие свойства и требования, предъявляемые к нему, методы испытаний (установление свойств и их показателей), правила приемки, транспортирования и хранения. Наряду с ГОСТами или ТУ строители пользуются также строительными нормами и правилами (СНиП).

По мере совершенствования технологии и строительного производства повышаются требования к качеству материалов, расширяется ассортимент их. В связи с этим указанные документы периодически пересматриваются.

Значение стандартизации огромно. Оно определяет выпуск материалов и изделий качеством не ниже обусловленного, что позволяет уже при проектировании создавать надежные и долговечные конструкции независимо от технологии изготовления материалов. Однако значение стандартизации не ограничивается только этим фактором, а является важнейшим стимулом совершенствования промышленных предприятий, каждый новый или пересмотренный стандарт предъявляет более высокие требования к материалам, чем предыдущий. В результате для обеспечения выпуска материалов стандартного качества должна соответствующим образом перестраиваться промышленность.

Таким образом, развитие промышленности строительных материалов происходит не только количественно, но и качественно — с ростом производства традиционных материалов возникает производство новых, более эффективных изделий. Важной задачей является технико-экономическое сопоставление (в заданных конкретных условиях их применения) конкурирующих видов изделий, с тем чтобы обеспечить наиболее экономически эффективным из них преобладающее развитие.

 

Принципы деления материалов на классы, марки и сорта.

В стандартах и СНиПах требования к свойствам материалов выражены в виде марок и классов на эти материалы. Признаком деления на марки обычно является показатель основного свойства материала, обусловленный условиями эксплуатации материала в конструкциях и сооружениях.

Деление на марки по прочности является основным для материалов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции. СНиП устанавливает единую шкалу марок по пределу прочности при сжатии (МПа): 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5;...; 100. Для теплоизоляционных материалов ведущим признаком деления на марки принята плотность (кг/м3): 10; 15; 25;...; 600. Для ряда материалов предусмотрена маркировка по показателю морозостойкости — количеству циклов, которое должен выдержать материал без допустимых признаков разрушения: F10, F25 и т. д.

Некоторые материалы и изделия (отделочные материалы, лесные материалы и др.) по наличию внешних дефектов делят на сорта.

Определение показателей технических свойств связано с измерениями, т. е. со сравнением с другой, однородной величиной, принятой за единицу. Совокупность единиц, образованная по определенному принципу, называется системой единиц. В нашей стране принята /Международная система единиц (СИ). Наряду с СИ еще используют и прежние системы — СГС и МКГСС

 

Технологические св-ва

Технологические св-ва характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающую нужную форму и размеры, и т.п.

Формуемость – способность материала принимать заданную форму с минимальными затратами труда (бетон смесь)

Дробимость – способность в основном минеральных материалов при ударе делиться на части определенной конфигурации и размеров (гранит, щебень).

Свариваемость – способность материала нагреваться до расплавленного или размягченного состояния, после остывания прочно и монолитно соединяться с аналогичными материалами.

Ковкость – св-во метала в нагруженнлм состоянии деформироваться под действием метала.

Спекайность – способность материала за счет частичного расплавления легкоплавких составляющих в определенном температурном интервале, уплотняться и при охлаждении приобретать новые св-ва (керамика).

Слеживаемость – способность рыхлых минеральных смесей сорбировать на себе водяные пары из окружающей среды и образовывать при этом на поверхности комья или флокумы

 

Назовите и опишите горные породы. Применяемые в качестве заполнителя для легких и тяжелых бетонов. Перечислите горные породы применяемые для производства минеральных вяжущих, укажите их состав и свойства.

Тяжелые бетоны: щебень - неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления, гравий - горная порода, рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) твёрдых горных пород, гравий состоит из зёрен округлой формы размером 5-70 мм в поперечнике, может быть горным речным и морским,

горный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины и органических веществ. Речной и морской гравий чище горного, но его зёрна имеют гладкую поверхность, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором в бетоне, природный песок - рыхлая смесь зёрен крупностью 0,10—5 мм, образовавшаяся в результате разрушения твёрдых горных пород, природные пески в зависимости от генезиса могут быть аллювиальными, делювиальными, морскими, озёрными, эоловыми. Пески, возникшие в результате деятельности водоёмов и водотоков, имеют более округлую, окатанную форму, песок из отсевов дробления пород на щебень и их смеси.

Легкие бетоны: пемза – весьма легкая пористая порода, встречается в природе в виде отдельных обломков, благодаря наличию крупных и замкнутых пор не гигроскопична и морозостойка, большая пористость придает низкую теплопроводность и малую насыпную плотность, предел прочности при сжатии до 2,4 МПа, вулканический шлак - пузыристые и пористые куски лавы, выброшенные из кратера вулкана при взрывах и вспученные выделявшимися при застывании газами, образуются также из лавовых потоков, застывающих с бурным выделением газов, вулканический туф – образовывается из вулканических пеплов, имеют малую плотность, малое водопоглощение, высокая морозостойкость, диатомит – богата аморфным кремнеземом, рыхлая и землистая масс состоит из опала, образовался из водорослей диатомей, радиолярий и губок, между которыми осаждалась глина и ил, трепел – похож на диатомит, но содержит аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала, керамзит - искусственный пористый материал ячеистого сложения, получаемый из легкоплавких глин или глинистых сланцев, способных вспучиваться, или из слабовспучиваемых глин с добавками при специальном режиме обжига, аглопорит - искусственный пористый заполнитель, продукт дробления шихты, изготовленной методом агломерации (спекания) из глинистых пород или глиносодержащих отходов добывающей промышленности, вспученный перлит — высокопористый каменный материал, получаемый путем нагрева до 850—1250° С изверженной водосодержащей горной породы —перлита, при нагревании перлита он вспучивается, увеличивается в объеме до 20 раз, вспученный вермикулит — пористый материал в виде чешуйчатых частиц, получаемый путем обжига дробленой горной породы—вермикулита при температуре 800—1000° С, при нагревании вермикулита происходит его дегидратация, сопровождаемая вспучиванием, при котором его объем увеличивается в 15—20 раз и более.

Особо тяжелые бетоны: барит, железные руды, дробь.

Минеральные вяжущие: известняк (осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая почти на 100 % из CaCO₃ (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера, цвет белый или светлый с оттенками, по структуре бывают плотные, пористые, мраморовидные, ракушечники, оолитовые, землистые (мел)), м агнезит (распространённый минерал, карбонат магния MgCO₃, Цвет — белый, желтоватый, серый. Кристаллы ромбовидные или столбчатые. Агрегаты зернистые, шестоватые. Встречается в гидротермальных месторождениях или в качестве продукта выветривания ультраосновных горных пород, С разбавленными кислотами магнезит реагирует без вскипания, чем отличается от похожего на него кальцита, Блеск - Стеклянный или тусклый, Прозрачен до просвечивающего, Твёрдость 4—4,5, Спайность - Совершенная в кристаллических разностях, Излом раковистый; хрупок), гипс (минерал из класса сульфатов, по составу CaSO₄•2H₂O. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая —алебастром, Блеск стеклянный или шелковистый (у волокнистых разностей), спайность весьма совершенная в одном направлении (расщепляется на тонкие пластинки). Цвет белый, серый, иногда красноватый. Волокнистые разности дают занозистый излом. Черта белая. Система моноклинная. Плотность — 2,3 г/см³, твёрдость по шкале Мооса — 2. Текстура — массивная, излом неровный), кварц (SiO₂ один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород, В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску, Блеск стеклянный, в сплошных массах иногда жирный, Излом неровный или раковистый, Спайность отсутствует, Твердость 7).

 

Причины разрушения природных каменных материалов. Назовите способы повышения долговечности изделий из природного камня. В чем сущность химических способов повышения долговечности каменных конструкций?

Непременным условием длительной службы каменных материалов в сооружениях является правильный их выбор с учетом эксплуатационной среды, минерального состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы при постоян­ном химическом воздействии атмосферных факторов и различ­ных микроорганизмов разрушаются, т.е. происходит процесс выветривания. Основные причины выветривания природных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутренние напряжения; чередующиеся изменения температуры и влажности, вызывающие появление микротрещин; растворяющее действие воды. Активное влияниена разрушениеприродного камня оказывает химическая коррозия под действием газов (О₂, СО₂, SО₃ и др.), содержащихся в атмосфере, растворенных в грунтовой или морской воде. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь впорахи трещинах камня, извлекают для своего питания щелочныесоли, выделяя при этом органические кислоты, которые, взаимодействуя с некоторыми составляющими компонентами камня, вызывают его разрушение. Такой вид коррозии называется биологическим разрушением.

Стойкость материалов против выветривания тем выше, чем меньше ихпористость и растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и химическими.

Конструктивно защиту от увлажнения осуществляют путем устройства надлежащих стоков воды, придания изделиям гладкой поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, незадерживается и не проникает внутрь материала.

Физико-химические методы защиты природного камня сводятся к гидрофобизации его поверхности кремнийорганическими жидкостями: уплотнению поверхностного слоя камня путем его пропитки мономером с последующей полимеризацией в порах при термокаталитической или радиационной обработке.

Для защиты карбонатных пород наиболее эффективным методом является флюатирование. В результате взаимодействия с поверхностным слоем камня происходит следующая реакция:

2СаС0₃ + MgSi F₆ = 2 CaF₂ + Si0₂ + 2C0₂ + MgF₂.

Получающиеся новообразования практически не растворимы в воде. Они отлагаются в порах, уменьшая пористость и смачивае­мость поверхности, скорость капиллярного подсоса воды, кроме того, препятствуют загрязнению облицовки пылью.

34. Керамические материалы и изделия. Классификация (с примерами).перспективы развития строительной керамики.

Керамическими называют материалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния. Такая обработка носит название обжига. Среди сырьевых порошкообразных материалов -- глина, которая имеет преимущественное применение при производстве строительной керамики. Она большей частью содержит примеси, влияющие на ее цвет и термические свойства. Наименьшее количество примесей содержит глина с высоким содержанием минерала каолинита и потому называемая каолином, имеющая практически белый цвет. Кроме каолинитовых глин разных цветов и оттенков применяют монтмориллонитовые, гидрослюдистые. Кроме глины к применяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природного происхождения -- кварциты, магнезиты, хромистые железняки. Для технической керамики (чаще именуемой специальной) используют искусственно получаемые специальной очисткой порошки в виде чистых оксидов, например оксиды алюминия, магния, кальция, диоксиды циркония, тория и др. Они позволяют получать изделия с высокими температурами плавления {до 2500... 3000В°С и выше), что имеет важное значение в реактивной технике, радиотехнической керамике. Материалы высшей огнеупорности изготовляют на основе карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов и других соединений металлов как безглинистых сырьевых веществ. Некоторые из них имеют температуры плавления до 3500... 4000В°С, особенно из группы карбидов.

Классификация: По структуре различают керамические изделия с пористым черепком, имеющим водопоглощение более 5 %, и со спекшимся черепком, водопоглощение менее 5 %. по однородности и зернистости керамического черепка различают изделия грубой (кирпич), имеющей на изломе зернистое строение – макронеоднородное, и тонкой (сантехника) керамики. По конструктивному назначению керамические изделия делят на художественно-бытовые (посуда, изделия бытового и художественного назначения, сувенирные изделия и др.), стеновые (кирпич, камни, блоки, панели), кровельные (черепица), облицовочные (плитка), керамические трубы и др. По способу производства различают изделия пластического формования, полусухого прессования и литьевые.

Перспективы развития: Некоторые виды керамических материалов досего времени являются незаменимыми и наиболее распространенными в строительстве. Так, несмотря на гигантское развитие в последний период стеновых материалов, особенно железобетонных, выпуск глиняного кирпича составляет очень большую долю в производстве всех стеновых материалов. Керамические облицовочные плитки, несмотря на развитие производства облицовочных плиток на основе полимеров, все еще остаются основным материалом для отделки санитарных узлов и других помещений с режимом повышенной влажности, химической агрессивности и высоких гигиенических требований. Для облицовки зданий керамические материалы также не потеряли своего значения, хотя появилось много новых видов облицовочных материалов. Особенно велик рост выпуска таких керамических материалов, как керамзит. Штучный не индустриальный кирпич пока остается основным стеновым материалом, составляя половину всех стеновых материалов, применяемых в настоящее время.

Элементы и изделия из стекла и стеклянных расплавов: профилированное строительное стекло, блоки стеклянные пустотелые, стеклянные трубы, ячеистое стекло, стекложелезобетон, стекловолокно и изделия из него: получение и применение в стоительстве

Блоки стекл пустотелые: Получают прессование, а затем свариванием 2х половинок, внутр пов-ть которых рельефна. Бывают бесцветные или окрашенные. Обладают невысокой теплопроводностью (λ=0,5). Применяются с целью сохранения освещенности (50-60%), но при этом огр-ют видимость, освещение – мягче. Светорассеивание 25% (Наружные ограждения, перегородки).ρ_ср=800кг/м³. Размеры 194х194х98 и более.

Стеклопакеты Изделия для стекления.Состоят из 2-ух и более листов стекла, которые соединяют, чтобы обеспечить герметичность, которая заполняется сухим воздухом или др. газом. Бывают склеенные, спаянные или сварные. Толщина прослойки может быть 9, 12, 15 мм.

Стекл.трубы - благодаря высокой хим.стойкости прим-ся на предприятиях пищевой пром-ти,выдерживают перепады t. Применяются в зависимостиот диаметра. Бывают тонкостенные (до 40 мм) и толстостенные (50-200 мм).

Дверные полотна. Это листы закаленного стекла (полированного).поставляются с обработанными кронками и деталями для крепления.

Стекложелезобетонные конструкции: Основа Ж/б каркас но заполнение стеклянное. Так изготавливают стеклоблоки, оболочки, линзы. Применяется для общественных или уникальных зданий.

Стекловолокно. Из стеклянных расплавов получают тончайшее волокно, d=5-6, из которого изготавливают стеклянную вату, стекловолокнистые плиты, стеклосетку, стеклоткань и стеклохолст. Это теплоизоляционные, а также специальные материалы:

Стекловолокнистый анизотропный материал СВАМ. R_раст=1200МПа вдоль волокон. Идут как основа для рулонных, кровельных и гидроизоляционных материалов (техноэласт), как наполнители для полимерных материалов (стеклопластик, стеклотекстолит), а также как упрочняющие прослоичные материалы.

Ячеистое стекло. Изготавливают изз зстекломассы, в которую вводят добавки – известняк + уголь В результате получается пористо-ячеистая структура. Обладает высокой прочностью.5 и более МПа, ρ_ср=200-600 кг/м³. Очень прочный и теплостойкий мат-л.

Стеклопрофилит – формуют на прокатных установках из бесцветного или цв.стекла в виде изделий разной длины, но одинакового профиля: открытого или замкнутого. Исп-ют для светопроницаемых ограждений (перегородок).

 

Производство чугуна

Чугуном называют сплав железа с углеродом (2... 6,67 %), кроме них в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера, фосфор и др. Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Наиболее часто применяемые железные руды: красный (Fe2O3), магнитный (Fe3O4), бурый (Fe2O3-nH2O), шпатовый (РеСОз) железняки, содержащие 30...70 % железа и пустую породу из различных природных химических соединений (SiO2, А12Оз и др.) и вредные примеси (серы, фосфора). Топливом служит кокс — продукт сухой перегонки (без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы (плавни) — известняки, доломиты, кварц, песчаники применяют для понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы топлива в шлак. Основным способом производства чугуна из руд в настоящее время является доменный процесс, заключающийся в восстановлении железа из руд (оксидов) при высокой температуре и отделении его от пустой породы руды.

Чугун выплавляют в доменных печах (9.2) объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися слоями, опускающимися вниз печи под влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия — фурмы подают под давлением нагретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива.

Кокс, сгорая в верхней части горна, образует СО2;ij[C+O2 = CO2), который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3->-F3O4-»-FeO-> -HFe. Этот процесс может быть представлен следующими реакциями: 3F9Q3+;+ СО = 2F3O4 + СО2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO>; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2.

В нижней части печи часть восстановленного железа соединяется с углеродом и образуется карбид железа Fe3C (науглероживание железа). Затем происходит расплавление науглерржен-ного металла, который стекает в горн доменной печи, при этом насыщение железа углеродом продолжается. В результате плавления происходит восстановление не только железа, но и других элементов, находящихся в руде (Si, Mn, P), которые, а также часть серы в виде FeS переходят в чугун. В горн стекает также расплавленый шлак и всплывает над чугуном, так как его плотность меньше, чем

чугуна. Расплавленные чугун и шлак периодически выпускают через специальные отверстия — чугунную и шлаковую летки, сначала шлак, а затем — чугун.

К прогрессивным процессам развития доменного производства следует отнести улучшение подготовки шихты за счет дробления, тщательной промывки, сортировки и обогащения железных руд, которое производится, например, путем магнитной сепарации. Широко развивается производство агломерата путем спекания мелочи руды в более крупные куски. Объем доменных печей достиг 5 тыс. м3, что обеспечило улучшение коэффициента использования полезного объема, снижение расхода топлива на 1 т передельного чугуна. Получают большое развитие механизация и автоматизация основных процессов при производстве чугуна. В доменном процессе широко используется повышенное давление и более высокий нагрев дутья, автоматическое регулирование температур, снижение влажности дутья, промывка углей перед коксованием, а также кислород для интенсификации процессов производства.

В результате доменной плавки могут быть получены различные виды чугунов: передельные (80...90%), идущие в основном на производство стали; литейные (8...18 %), предназначаемые для получения чугунных отливок; ферросплавы. (2...3%), содержащие повышенное количество марганца, кремния. Ферросплавы применяют как добавки при производстве стали.

Цветные металлы и сплавы

К цветным металлам* и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

Выражение «цветной металл» объясняется цветом некоторых тяжёлых металлов: так, например, медь имеет красный цвет.

Если металлы соответствующим образом смешать (в расплавленном состоянии), то получаются сплавы. Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

- тяжёлые металлы — медь, никель, цинк, свинец, олово;

- лёгкие металлы — алюминий, магний, титан, бериллий, кальций,стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;

- благородные металлы — золото, серебро, платина, осмий, рутений,родий, палладий;

- малые металлы — кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;

- тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий,хром, марганец, цирконий;

- редкоземельные металлы — лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий;

- рассеянные металлы — индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур;

- радиоактивные металлы — уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, эа счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Медь и её сплавы.

Технически чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью. По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ 859-78):

Марка	МВЧк	MOO	МО	Ml	М2	МЗ
Содержание Cu+Ag, не менее %	99,993	99,99	99,95	99,9	99,7	99,5

После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к - катодная, б – бес кислородная, р - раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.

МООк - технически чистая катодная медь, содержащая не менее 99,99% меди и серебра.

МЗ - технически чистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5%меди и серебра.

Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни. Бронзы- это сплавы меди с оловом (4 - 33% Sn хотя бывают без оловянные бронзы), свинцом (до 30% Pb), алюминием (5-11% AL), кремнием (4-5% Si), сурьмой и фосфором (ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78).

Латуни - сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Медные сплавы предназначены для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием - сплавами, обрабатываемыми давлением.

Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия (Бр или Л), после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав, и цифры, указывающие кол-во элемента в процентах. Приняты следующие обозначения компонентов сплавов:

 

А – алюминий Мц - марганец С - свинец Б - бериллий

Мг – магний Ср – серебро Ж - железо Мш - мышьяк

Су – сурьма К – кремний Н – никель Т – титан

Кд – кадмий О – олово Ф – фосфор Х – хром

Ц - цинк

Примеры:

БрА9Мц2Л - бронза, содержащая 9% алюминия, 2% Mn, остальное Cu ("Л"' указывает, что сплав литейный);

ЛЦ40Мц3Ж - латунь, содержащая 40% Zn, 3% Mn, ~l% Fe, остальное Cu;

Бр0Ф8,0-0,3 - бронза на ряду с медью содержащая 8% олова и 0,3% фосфора;

ЛАМш77-2-0,05 - латунь содержащая 77% Cu, 2% Al, 0,055 мышьяка, остальное Zn (в обозначении латуни, предназначенной для обработки давлением, первое число указывает на содержание меди).

В несложных по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди:

Л96 - латунь содержащая 96% Cu и ~4% Zn (томпак);

Лб3 - латунь содержащая 63% Cu и -37% Zn.

 

Алюминий и его сплавы.

Алюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло- и электропроводностью, стойкий к коррозии. В зависимости от степени чистоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.). Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква "Е" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.

А999 - алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;

А5 - алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al-Mn и AL-Mg:Aмц; АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюмины, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.

Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами "АД" и условным обозначением степени его чистоты: АДоч (>=99,98% Al), АД000(>=99,80% Аl), АД0(99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД(>=98,80% Аl).

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладает хорошей жидко-текучестью, имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются буквами "АЛ" с последующим порядковым номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.

Иногда маркируют по составу: АК7М2; АК21М2, 5Н2,5; АК4МЦ6. В этом случае "М" обозначает медь. "К" - кремний, "Ц" - цинк, "Н" - никель; цифра - среднее % содержание элемента.

Из алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют подшипники и вкладыши как литьем так и обработкой давлением. Такие сплавы маркируют буквой "А" и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. В первые два сплава входят в указанное количество олова и меди (первая цифра-олово, вторая-медь в %), в третий 2,7-3,3% Ni и в четвертый медь сурьма и теллур.

 

Титан и его сплавы.

Титан - тугоплавкий металл с невысокой плотностью. Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна. Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом. Титан и его сплавы маркируют буквами "ВТ" и порядковым номером:

ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.

Пять титановых сплавов обозначены иначе:

0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

 

Магний и его сплавы.

Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью(1700 кг/м³). Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры магний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется. Для повышения химико-механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и другие легирующие добавки.

Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79). Первые маркируются буквами "МА", вторые "МЛ". После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.

Например:

МА1-деформируемый магниевый сплав №1;

МЛ19-литейный магниевый сплав №19

Легирование

Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите. Этим способом является получение сплавов, которое называется легирование. В настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной, но их поверхностная коррозия имеет место, хотя и с малой скоростью. Оказалось, что при использовании легирующих добавок коррозионная стойкость меняется скачкообразно. Установлено правило, названное правилом Таммана, согласно которому резкое повышение устойчивости к коррозии железа наблюдается при введении легирующей добавк