- •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
Коэффициенты теплопроводности материалов
№ |
Материалы |
Коэффициенты теплопроводности , Вт / (мК) |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Гранит Бетон тяжелый Кирпич керамический Ячеистый бетон Дерево Минеральная вата Тисма Пеноплэкс Воздух Вода Лед |
3,2…3,5 1,0…1,5 0,8…0,85 0,3 0,2 0,06…0,09 0,04 0,03 0,023 0,59 2,1 |
Чем материал более пористый (менее плотный, см. рис. 2.3), тем меньше коэффициент теплопроводности . Воздух имеет одно из самых низких значений для всех материалов: =0,023 Вт/ (мК) при атмосферном давлении и температуре +20 оС, но уже при +100оС значение его повышается до =0,036 Вт/(мК), а при +1000 оС существенно увеличивается, составляя уже значение =0,0788 Вт (мК).
Отсюда следует, что воздух является основным теплоизолирующим материалом. Чем больше пор в материале, тем больше находится в нем воздуха, поэтому и ниже будут значения коэффициента теплопроводности.С повышением температуры коэффициент теплопроводности не только воздуха, но и большинства строительных материалов увеличивается.С увлажнением материала теплопроводность повышается (см. рис.2.3), т.к. значение для воды равняется 0,590 Вт/(м К), т. е. на порядок выше значений для воздуха - 0,023 Вт/(мК).
Из рис. 2.6 видно, что современные теплоизоляционные материалы (пеноплэкс, минеральная вата и др.) намного эффективнее ранее традиционно используемых материалов (кирпич, дерево, бетон и др.).
Подбор материалов с наименьшими потерями тепла очень важен при создании ограждающих конструкций и перекрытий зданий, для изоляции холодильников и тепловых агрегатов (котлов, теплосетей и др.).
Теплоемкость характеризует способность материалов аккумулировать теплоту при нагревании. Количество отдаваемой (при охлаждении) или получаемой (при нагреве) телом теплоты Q зависит от массы m тела, разности начальной T1 и конечной T2 температур (T1-T2) и природы вещества, из которого состоит телоQ= с m (T2-T1).
К оэффициент удельной теплоемкости с показывает, какое количество теплоты Q необходимо для нагрева 1кг материала на 1оС:
с = Q / m (T2-T1) .
В метрической системе измерений используется единица теплоты - калория, т.е. количество теплоты, которое необходимо подвести для нагрева 1 г воды на 1С, и одна Ккал - затраты тепла для нагрев 1 кг воды на 1С. Вода имеет наибольшую теплоемкость среди всех жидких и твердых веществ (табл.2.6). Поэтому с увлажнением материала коэффициент теплоемкости возрастает.
Теплота плавления
Удельной теплотой плавления какого либо вещества называется количество тепла, необходимое для того, чтобы 1 г твердого вещества превратить в жидкое состояние без изменения его температуры (табл. 2.7). При отвердевании каждый грамм вещества выделяет такое же количество тепла, какое поглощает при плавлении.
Таблица 2.6