- •Н.В. Храмцов Основы материаловедения
- •Введение
- •Общие понятия о материалах
- •Исходные понятия
- •1.2. Классификация материалов
- •1. 3. Качество материалов
- •2. Свойства материалов
- •2.1. Химический состав. Макро и микроструктура металлов
- •2.2. Физические свойства материалов
- •Значения плотности некоторых материалов*
- •Взаимосвязь плотности с другими показателями
- •Где ф и o - прочность пористого (фактического) и беспористого материала;
- •Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор. Температурные характеристики
- •Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
- •Коэффициенты теплопроводности материалов
- •Теплота плавления
- •Коэффициенты теплоемкости материалов
- •Коэффициенты линейного расширения материалов
- •Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами
- •Коэффициенты водопоглащения материалов
- •Электромагнитные свойства
- •Магнитные свойства материалов
- •2.3. Механические характеристики материалов
- •У сталостные испытания
- •2.4. Технологические свойства
- •Потребительские показатели качества материалов
- •Влияние воздуха и воды на свойства материалов
- •Влажность воздуха
- •Точка росы
- •2.7. Экологическая безопасность строительных материалов
- •Средние затраты энергии на производство единицы продукции
- •3. Металлы и сплавы
- •3.1. Кристаллическая структура металлов
- •3.2. Чугуны и стали
- •Сравнительные показатели чугунов и сталей
- •3.3. Углеродистые и легированные стали
- •Легированные стали
- •Арматурные стали
- •3.4. Жаростойкие и тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.5. Термообработка сталей
- •Закалка сталей
- •3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов
- •Свойства цветных металлов
- •3.7. Алюминиевые сплавы
- •3.8. Медные сплавы
- •3.9. Свинец, олово, серебро и цинк
- •3.10. Титан и его сплавы
- •4. Каменные строительные материалы
- •4.1. Природные каменные материалы
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы
- •Определение марки цемента в результате испытаний
- •4.3. Искусственные каменные материалы
- •Классификация бетонов
- •Классификация керамики
- •Основные различия между силикатными и керамическими кирпичами
- •4.3. Современные стеновые строительные материалы
- •5. Органические материалы
- •5.1. Лесоматериалы
- •Защита древесины от гниения и возгорания
- •5.2. Строительные изделия из древесины
- •Изделия из древесины
- •5.3. Использования древесных отходов
- •5.4. Органические вяжущие
- •5.5. Современные технологии деревянного домостроения
- •Клееные брусья
- •Термодревесина
- •6. Порошковые и композиционные материалы
- •6.1. Классификация порошковых материалов
- •Классификация порошковых материалов
- •Конструкционные металлические порошковые материалы по назначению могут быть:
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей
- •6.3. Композиционные материалы
- •Примерами композиционных материалов являются:
- •7. Полимерные и пластические материалы
- •7.1. Общие свойства
- •Классификация полимерных материалов
- •Достоинства пластмасс:
- •Недостатки пластмасс:
- •7.2. Термопластичные полимеры
- •Группы полимерных материалов
- •Классификация наполнителей полимерных материалов
- •7.3. Изготовление и ремонт деталей
- •Сварка полимерных материалов
- •Способы сварки пластмасс
- •Клеевые составы на основе эпоксидных смол
- •7.5. Резиновые материалы
- •8. Основы получения сырья, обработки материалов, изготовления деталей и сборки конструкций
- •8.1. Добыча сырья
- •8.2. Изготовление материалов
- •Поризация строительных материалов
- •8.3. Обработка камня
- •8.4. Обработка древесины
- •8.5. Литье и прокатка металлов
- •Технология изготовления бесшовных труб
- •8.6. Резка металлов
- •Причины затрудненной резки некоторых сплавов
- •8.7. Антикоррозионная защита металлов и сплавов
- •8.8. Механическая обработка металлов
- •8.9. Сборка деталей
- •9. Сварка металлов
- •9.1. Классификация способов сварки
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки
- •9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка
- •9. 5. Особенности сварки чугуна и алюминия
- •9.7. Газовая сварка и наплавка
- •9.8. Оценка качества сварки
- •Методы контроля с разрушением сварного соединения
- •10. Перспективные технологии
- •10.1. Нанотехнологии
- •Размерные приставки для единиц измерения
- •Фуллерены
- •Нанотрубки
- •Шунгиты
- •Шунгит имеет следующие замечательные свойства:
- •Нанобетоны и наноасфальты
- •Полимерцементогрунт
- •Области применения наноматериалов
- •Научные перспективы
- •10.2. Фаббер-технологии в производстве деталей и строительных конструкций
- •10.3. Лазерные технологии
- •Характеристики резки материалов лазером мощностью 1,5 кВт
- •Литература
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
- •5. Органические материалы -102
- •6. Порошковые и композиционные материалы - 111
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
- •7. Полимерные и пластические материалы -120
- •9. Сварка металлов - 163
- •Механические свойства арматурной стали по классам
4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
4.3. Искусственные каменные материалы -86
4.4. Современные стеновые строительные материалы -96
5. Органические материалы -102
5.1. Лесоматериалы -102
5.2. Строительные изделия из древесины -105
5.3. Использование древесных отходов -106
5.4. Органические вяжущие -107
5.5. Современные технологии деревянного домостроения -108
6. Порошковые и композиционные материалы - 111
6.1. Классификация порошковых материалов -113
6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
6.3. Композиционные материалы -117
7. Полимерные и пластические материалы -120
7.1. Общие свойства -120
7.2. Термопластичные полимеры -123
7.3. Изготовление и ремонт деталей -126
7.4.Сварка полимерных материалов -129
7.5. Резиновые материалы -135
8. ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЯ, ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРКИ КОНСТРУКЦИЙ -137
8.1. Добыча сырья -138
8.2. Изготовление материалов -139
8.3. Обработка камня -141
8.4. Обработка древесины -141
8.5. Литье и прокатка металлов -143
8.6. Резка металлов -148
8.7. Антикоррозийная защита металлов и сплавов -150
8.8. Механическая обработка металлов -156
8.9. Сборка деталей -159
9. Сварка металлов - 163
9.1. Классификация способов сварки -163
9.2. Тепловые процессы при сварке -165
9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки -169
9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка -170
9.5. Особенности сварки чугуна и алюминия -175
9.6. Механизированная наплавка и сварка -179
9.7. Газовая сварка и наплавка -187
9.8. Оценка качества сварки -190
10. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - 196
10.1.Нанотехнологии -196
10.2. Фаббер - технологии в производстве деталей
и строительных конструкций -205
10.3. Лазерные технологии -209
Литература -211
Содержание - 212 Приложения -214
Приложение 1
Механические свойства сталей группы А
Марка стали |
в, МПа |
т, МПа, для толщины в мм |
, %, для толщины в мм |
Изгиб на 180 для толщины до 20 мм |
|||||
до 20 |
21–40 |
41–100 |
> 100 |
до 20 |
21–40 |
> 40 |
|||
Ст 0 |
< 300 |
— |
— |
— |
— |
23 |
22 |
20 |
d = 2a |
Ст1кп |
300–390 |
— |
— |
— |
— |
35 |
34 |
32 |
d = 0,5a |
Ст1пс, Ст1сп |
310–410 |
— |
— |
— |
— |
34 |
33 |
31 |
d = 0,5a |
Ст2кп |
320–410 |
215 |
205 |
195 |
185 |
33 |
32 |
30 |
d = a |
Ст2пс, Ст2сп |
330–430 |
225 |
215 |
205 |
195 |
32 |
31 |
29 |
d = a |
Ст3кп |
360–460 |
235 |
225 |
215 |
195 |
27 |
26 |
24 |
d = a |
Ст3пс, Ст3сп |
370–480 |
245 |
235 |
225 |
205 |
26 |
25 |
23 |
d = a |
Ст3Гпс |
370–490 |
245 |
235 |
225 |
205 |
26 |
25 |
23 |
d = a |
Ст3Гсп |
390–570 |
— |
245 |
— |
— |
— |
24 |
|
d = a |
Ст4кп |
400–510 |
255 |
245 |
235 |
225 |
25 |
24 |
22 |
d = 2a |
Ст4пс, Ст4сп |
410–530 |
265 |
255 |
245 |
235 |
24 |
23 |
21 |
d = 2a |
Ст5пс, Ст5сп |
490–630 |
285 |
275 |
265 |
255 |
20 |
19 |
17 |
d = 3a |
Ст5Гсп |
450–590 |
285 |
275 |
265 |
255 |
20 |
19 |
17 |
d = 3a |
Ст6сп, Ст6сп |
> 590 |
315 |
305 |
295 |
295 |
15 |
14 |
12 |
— |
a — толщина образца, мм; d — диаметр оправки
Приложение 2
Химический состав сталей группы Б, % (ГОСТ 380 – 71*)
Марка стали |
Углерод, С |
Кремний, Si |
Марганец ,Mn |
БСт0 |
Не более 0,23 |
— |
— |
БСт1кп |
0,06 …0,12 |
Не более 0,05 |
0,25 … 0,5 |
БСт1пс |
0,05 …0,17 |
||
БСт1сп |
0,12 …0,3 |
||
БСт2кп |
0,09 …0,15 |
Не более 0,07 |
|
БСт2пс |
0,09 …0,15 |
0,05 …0,17 |
|
БСт2сп |
0,12 …0,3 |
|
|
БСт3кп |
0,14 …0,22 |
Не более 0,07 |
0,3 …0,6 |
БСт3пс |
0,05… 0,17 |
0,4…0,65 |
|
БСт3сп |
0,12… 0,3 |
||
БСт3Гпс |
Не более 0,15 |
0,8 …1,1 |
|
БСт3Гсп |
0,14 …0,2 |
0,12 …0,3 |
|
БСт4кп |
0,18 …0,27 |
Не более 0,07 |
0,4 … 0,7 |
БСт4пс |
0,05… 0,17 |
||
БСт4сп |
0,12 … 0,3 |
||
БСт5пс |
0,28 … 0,37 |
0,05 …0,17 |
0,5 … 0,8 |
БСт5сп |
0,15 … 0,35 |
||
БСт5Гпс |
0,22 … 0,3 |
Не более 0,15 |
0,8 ….1,2 |
БСт6пс |
0,38 …0,49 |
0,05 …0,17 |
0,5 … 0,8 |
БСт6сп |
0,15 … 0,35 |
|
Примечание: 1. В стали марки БСт0 — фосфора не более 0,07, серы — 0,06%. 2. Во всех марках стали, указанных в таблице, кроме БСт0, фосфора не должно быть больше 0,04%; серы — 0,05; хрома, никеля, меди — 0,3 каждого элемента; мышьяка — 0,08%.
Приложение 3
Классы строительных сталей
-
Уровни прочности
Класс стали
Предел текучести (не ниже), МПа
Марки сталей
Обычной
-/-
-/-
-/-
-/-
Повышенной
-/-
-/-
-/-
-/-
-/-
Высокой
-/-
-/-
С-235
С-245
С-255
С-275
С-285
С-345
С-345Т
С-345К
С-375, С-375Д
С-390, С=390Т
С-390К
С-440
С-590
С-590К
235
245
255
275
285
345
-/-
-/-
375
390
-/-
440
590
-/-
Ст3кп2, 18кп
Ст3пс6, Ст3сп5,18пс
Ст3Гпс5,Ст3Гсп6,18Гсп
Ст3пс6
Ст3сп5, Ст3Гсп5
09Г2С, 12Г2С, 14Г2
15ХСНД, Ст3Тпс
10ХНДП
12Г2С,12Г2СД
14Г2АФ,10Г2С1,10ХСНД
15Г2АФД
16Г2АФ
12Г2СМФ
12ГН2МФАЮ
- буквенные обозначения в классах: С - сталь строительная; К и Д – варианты химического состава.
Приложение 4