Металлические и неметаллические материалы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Создателем структурной теории химического строения органических соединений является великий русский химик А. М. Бутлеров. Промышленное производство первых синтетических пластмасс (фенопластов) явилось результатом глубоких исследований, проведенных Г. С. Петровым (1907—'1914 гг.). Блестящие исследования позволили С. В. Лебедеву впервые в мире осуществить промышленный синтез каучука (1932 г.). Н. Н. Семеновым разработана теория цепных реакций (1930—1940 гг.) и распространена на механизм цепной полимеризации.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ___________________________________________________________ 3

1.Текстильные материалы ___________________________________________ 4
1.2. Классификация _________________________________________________ 5

1.3. Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей ______________ 12

1.3.1 Ассортимент и свойства химических волокон и нитей ______________ 13

1.3.2 Неорганические нити и волокно _______________________________ 15

2. Пластмасса, классификация и физические свойства пластмассы ________ 16

2.1 Технология изготовления пластмасс ____________________________ 17

3 Общие сведения, состав и классификация резин ______________________ 20

3.1 Каучук _____________________________________________________ 22

3.1.1 Природный каучук __________________________________________ 22

3.1.2 Синтетический каучук _____________________________________ 23

3.1.2.1 Основные типы синтетических каучуков _____________________ 24

4. Древесина. Виды древесины ______________________________________ 25

4.1 Физические свойства древесины _________________________________ 26

Заключение _______________________________________________________ 32

Список используемой литературы _____________________________________

Работа состоит из 1 файл

неметаллические материалы.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВВЕДЕНИЕ ______________________________ _____________________________ 3

  1. Текстильные материалы ______________________________ _____________ 4

1.2. Классификация ______________________________ ___________________ 5

1.3. Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей ______________ 12

1.3.1 Ассортимент и свойства химических волокон и нитей ______________ 13

1.3.2 Неорганические нити и волокно ______________________________ _ 15

2. Пластмасса, классификация и физические свойства пластмассы ________ 16

2.1 Технология изготовления пластмасс ____________________________ 17

3 Общие сведения, состав и классификация резин ______________________ 20

3.1 Каучук ______________________________ _______________________ 22

3.1.1 Природный каучук ______________________________ ____________ 22

3.1.2 Синтетический каучук ______________________________ _______ 23

3.1.2.1 Основные типы синтетических каучуков _____________________ 24

4. Древесина. Виды древесины ______________________________ ________ 25

4.1 Физические свойства древесины ______________________________ ___ 26

Заключение ______________________________ _________________________ 32

Список используемой литературы ______________________________ _______ 33

Понятие неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов таких, как пластические массы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и др.

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов.

Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.

Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Создателем структурной теории химического строения органических соединений является великий русский химик А. М. Бутлеров. Промышленное производство первых синтетических пластмасс (фенопластов) явилось результатом глубоких исследований, проведенных Г. С. Петровым (1907—'1914 гг.). Блестящие исследования позволили С. В. Лебедеву впервые в мире осуществить промышленный синтез каучука (1932 г.). Н. Н. Семеновым разработана теория цепных реакций (1930—1940 гг.) и распространена на механизм цепной полимеризации.

Успешное развитие химии и физики полимеров связано с именами видных ученых: П. П.. Кобеко, В. А. Каргина, А. П. Александрова, С. С. Медведева, С. Н. Ушакова, В. В. Коршака и др. Важный вклад внесен К. А. Андриановым в развитие химии кремнийорганических полимеров, широко применяемых в качестве термостойких материалов.

Первыми текстильными волокнами, вероятно, были почти не обработанные побеги трав. Из них в доисторические времена плели ширмы, сумки, рыболовные сети и веревки. Позднее люди научились использовать более тонкие материалы — льняное, конопляное, джутовое волокно, шерсть животных.

Древнейшие известные науке ткани появились в Древне м Египте — их ткали из льна более 7 тысяч лет назад.

С III тысячелетия до н. э. начали использовать другие волокна, в частности шёлк в Китае и хлопок в Индии . Вероятно, ещё раньше на Ближнем Востоке появились шерстяные ткани. Эти текстильные изделия были в древности важным предметом обмена и торговли.

Изобретение Джоном Кеем крутильной машины ( 1730 ) и самолетного челнока ( 1733 ), а затем прядильных машин Ричардом Аркрайтом и Сэмюэлем Кромптоном механизировало производство хлопковых тканей и стимулировало начало Промышленной революции в Великобритании .

С конца XIX века всё большее распространение получают искусственные (на основе природных полимеров) и синтетические (из углеводородного сырья) волокна, среди которых наиболее известны вискоза , нейлон и лайкра .

1.2 Классификация

Ткань — текстильное изделие, измеряемое соответствующей мерой (длина, ширина, площадь), образованное на ткацком станке переплетением взаимно перпендикулярных систем нитей.

Ткани различают в зависимости от сырья, из которого они выработаны, по цвету, на ощупь, по фактуре, по отделке.

По типу сырья

  • натуральные, которые называют также классическими. Они бывают:
    • растительного происхождения ( хлопок , лён , конопля , джут );
    • животного происхождения ( шерсть , натуральный шёлк );
    • минерального происхождения (ость, остистая ткань, асбест );
    • из природных веществ органического ( целлюлоза , белки) и неорганического (стекло, металлы) происхождения: вискоза , ацетат ; металлические нити, люрекс ;
    • полиамидные ткани ( дедерон , хемлон , силон ),
    • полиэстеры (диолен, слотера, тесил),
    • полипропиленовые ткани,
    • поливиниловые ткани ( кашмилон , дралон ).

    В промышленности и торговле используют различные обозначения для синтетических тканей. Например, РЕРs — полиэстеровый материал с начёсом, РАОН — полиамидная шёлковая ткань, РОРс — полипропиленовый кабель. В составе ткани могут быть однородные нити (100 %) или различной структуры, что указано на сопроводительной этикетке.

    • на гладкокрашеные однотонные (суровое полотно, белая ткань, цветная ткань);
    • на многоцветные (меланжевые ткани, мулированные, набивные , пестротканные ткани).
    • тонкие, приятные на ощупь,
    • толстые,
    • редкие,
    • мягкие,
    • грубые,
    • тяжёлые.
    • лёгкие

    По фактуре обработки поверхности ткани

    • сукно (прессованное, гладкое, ворсованное),
    • байка (вальцованная, ворсованная),
    • (вальцованные двухсторонние),
    • велюровая ткань (вальцованная, с выровненным ворсом).

    По назначению

    • Плательные
    • Блузочные
    • Костюмные
    • Пальтовые
    • Курточные
    • Подкладочные
    • Обивочные (мебельные)
    • Портьерные
    • Технические
    • Бельевые
    • Другие

    По особым требованиям

    Кроме приведённых выше типов тканей имеются такие материалы, фактура которых отвечает особым требованиям: ткани могут быть очень прочны, не требовать особого ухода (утюжки, например), многоразового использования и т. д. Ткани отличаются имеют определенные свойства, такие как: воздухопроницаемость, гигроскопичность, сминаемость, паропроницаемость, водоупорность, капиллярность, теплозащита, пылеёмкость, электризуемость и т. д. Водоупорность ткани — это способность ткани сопротивляться первоначальному прониканию воды. Гигроскопичность — это способность ткани впитывать влагу. Воздухопроницаемость — способность пропускать воздух. Паропроницаемость — способность ткани пропускать водяные пары. Электризуемость — это способность материала накапливать на своей поверхности статическое электричество. Антистатические препараты устраняют статическое электричество, которое накапливается в тканях при их изготовлении. Мерсеризация тканей (процесс кратковременной обработки ткани концентрированным раствором едкого натрия с последующей промывкой её горячей и холодной водой) предотвращает выцветание тканей, сохраняет первоначальный тон, гигроскопичность и прочность, придает материалу шелковистый блеск. К отделке внешнего вида тканей, придания им свойств, отвечающих их назначению, относится процесс печатания — получение узорчатых расцветок на белой или окрашенной ткани (прямая печать — печать по отбеленной или светлоокрашенной ткани; вытравленная печать — печать по окрашенной ткани, резервная печать — печать по неокрашенной ткани).

    По структуре ткани, способу переплетения нитей

    • с простым (гладким или главным) переплетением — полотняные, саржевые, сатиновые (атласные),
    • со специальным переплетением — креповые, мелкозернистые ткани (канва),
    • с составным (комбинированным) переплетением (ткани в клетку, квадратами, полосами),
    • типа жаккардовых — с крупноузорчатым переплетением (простым и сложным),
    • с двухслойным переплетением — образуются два самостоятельных полотна ткани, расположенные одно над другим и связанные между собой одной из систем нитью, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка (износостойкие и теплозащитные тонкосуконные ткани типа драпа и некоторые шёлковые ткани),
    • с ворсовыми переплетениями — с уточноворсовым переплетением ( полубархат , вельвет ), с основоворсовым переплетением ( бархат , плюш ),
    • с обработанным краем — кромкой.

    При определении фактуры ткани необходимо различить правую сторону и изнанку. Правая сторона внешне выглядит значительно наряднее, приятнее на ощупь; цвета на правой стороне ярче и сочнее, рисунок проступает отчётливо. Существуют ткани с одинаковыми сторонами (с двухлицевым переплетением нитей — облегченные драпы , полотно , панама ), у которых трудно отличить правую сторону от изнанки. На шерстяных двухсторонних тканях на правой стороне ворс гораздо короче.

    По системе прядения пряжа может быть гребенной, кардной, аппаратной.

    Гребенная пряжа изготовляется из длинноволокнистого хлопка, из длинной шерсти различных видов. Гребенная пряжа отличается гладкостью, ровностью и прочностью. По гребенной системе прядения вырабатывают гладкую, ровную, прочную, эластичную, блестящую пряжу. Ткани из этой пряжи на ощупь очень приятные, мягкие, эластичные, не мнутся, особенно из тонкогребенной шерстяной пряжи (габардин, коверкот и др.). Из более грубых шерстяных тканей данной пряжи (грубогребенной) известен шевиот . Такой тип ткани эластичный, на ощупь жестковатый; поверхность готовой ткани отличается характерным блеском. По гребенной системе прядения вырабатывают и мохеровые ткани, которые значительно мягче и более гладкие, чем шевиот.

    • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
    • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

    ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

    ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

    ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

    МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛОВ

    Выполнил студент группы

    Педагогическое образование (с двумя профильными подготовками)

    1.1. Строение атомов металлов. Положение металлов в

    2.1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов.

    Нахождение в природе. Общие химический и

    Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов.

    Химический элемент – вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. (Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.)

    В настоящее время известно 107 элементов. Около 90 из них существуют в природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций. 104-107 элементы были синтезированы учеными - физиками в Объединенном институте ядерных исследований в городе Дубне. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми элементами.

    Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Из 107 элементов 85 относятся к металлам. Однако это деление условное. При определенных условиях некоторые металлы могут проявлять неметаллические свойства, а некоторые неметаллы – металлические свойства.

    1.1. Строение атомов металлов. Положение металлов в периодической

    системе. Группы металлов.

    Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств: Плотная кристаллическая структура, характерный металлический блеск, высокая теплопроводность и электрическая проводимость, уменьшение электрической проводимости с ростом температуры, низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны, ковкость и тягучесть, способность к образованию сплавов.

    Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали.

    Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску.

    Это деление на черные и цветные металлы условно.

    Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе.

    1. 2. Физические свойства металлов.

    Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.

    По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см 3 , и тяжелые металлы - все остальные.

    Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью.

    1.3.Химические свойства металлов.

    Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

    Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.

    Проведем опыт - опустим кусочек цинка в раствор какой - нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец.

    Реакция выражается уравнением: Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

    Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления - восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца.

    Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

    1. Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.

    2. Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.

    3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

    Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре.

    1.4. Коррозия металлов.

    Почти все металлы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называют коррозией.

    Проще всего протекает коррозия при соприкосновении металлов с газами. Иначе обстоит дело при соприкосновении металла с жидкой средой - водой и растворенными в ней веществами. Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря чему коррозия распространяется дальше вглубь металла.

    Чистые металлы в большинстве случаев почти не подвергаются коррозии. Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде почти не ржавеет.

    Убытки, причиняемые коррозией металлов, огромны. Вычислено, например, что вследствие коррозии ежегодно гибнет такое количество стали, которое равно приблизительно четверти всей мировой добычи его за год. Поэтому изучению процессов коррозии и отысканию наилучших средств ее предотвращения уделяется очень много внимания.

    2.1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и

    физические свойства.

    Неметаллических элементов по сравнению к металлическими элементами относительно немного. Их размещение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева отражено в таблице №1.

    расположены в правой верхней части периодической системы. В связи с этим у неметаллов преобладают окислительные свойства. Особенно сильные окислительные свойства, т.е. способность присоединять электроны, проявляют неметаллы, находящиеся во 2-ом и 3-м периодах VI-VII групп. Самым сильным окислителем является фтор. В соответствии с численными значениями относительных электроотрицательностей окислительные способности неметаллов увеличивается в следующем порядке:

    Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

    Фтор - самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные свойства, т.е. способность отдавать электроны в химических реакциях.

    Кислород же, судя по его соединениям с фтором, может проявлять и положительную степень окисления, т.е. являться восстановителем.

    Все остальные неметаллы проявляют восстановительные свойства.

    Перейдем к рассмотрению строения молекул неметаллов. Неметаллы образуют как одноатомные, так и двухатомные молекулы.

    К одноатомным неметаллам относятся инертные газы, практически не реагирующие даже с самыми активными веществами.

    Некоторые неметаллы образуют двухатомные молекулы. Это H3, F2, Cl2, Br2, I2 (элементы VII группы Периодической системы), а также кислород O2 и азот N2. Из трехатомных молекул состоит газ озон (O3).

    Неметаллы в виде простых тел находятся в твердом или газообразном состоянии (исключая бром - жидкость). Они не имеют физических свойств, присущих металлам. Твердые неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, они обычно хрупки, плохо проводят электрический ток и тепло (за исключением графита).

    2.2. Общие химические свойства неметаллов.

    С водородом неметаллы образуют летучие соединения, как, например, фтороводород HF, сероводород H3S, аммиак NH4, метан CH5. При растворении в воде водородные соединения галогенов, серы, селена и теллура образуют кислоты той же формулы, что и сами водородные соединения: HF, HCl, HCl, HBr, HI, H3S, H3Se, H3Te.

    С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних оксидах они проявляют максимальную степень окисления, равную номеру группы (например, SO2, N2O5), а других - более низкую (например, SO2, N2O3).

    2.3. Строение и свойства простых веществ - неметаллов.

    Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение, а менее типичные - немолекулярное. Этим и объясняется отличие их свойств.

    Наглядно это отражено в схеме №2.

    Простые вещества

    С немолекулярным строением

    С молекулярным строением

    F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8

    У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают большой твердостью и очень высокими температурами плавления.

    У этих неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. При обычных условиях это газы, жидкости или твердые вещества с низкими температурами плавления.

    Кристаллический бор В (как и кристаллический кремний) обладает

    очень высокой температурой плавления (2075°С) и большой твердостью. Электрическая проводимость бора с повышением температуры сильно увеличивается, что дает возможность широко применять его в полупроводниковой технике. Добавка бора к стали и к сплавам алюминия, меди, никеля и др. улучшает их механические свойства.

    Как видно из схемы №2, углерод С, кремний Si, бор В имеют сходное строение и обладают некоторыми общими свойствами.

    2.4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств.

    С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних оксидах они проявляют максимальную степень окисления, равную номеру группы (например, SO2, N2O5), а других - более низкую (например, SO2, N2O3).

    Характеристики кислородных соединений неметаллов:

    1. Свойства высших оксидов (т.е. оксидов, в состав которых входит элемент данной группы с высшей степенью окисления) в периодах слева направо постепенно изменяются от основных к кислотным.

    2. В группах сверху вниз кислотные свойства высших оксидов постепенно ослабевают. Об этом можно судить по свойствам кислот, соответствующих этим оксидам.

    3. Возрастание кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.

    4. В главных подгруппах периодической системы химических элементов в направлении сверху вниз кислотные свойства высших оксидов неметаллов уменьшаются.

    С металлами водород образует (за некоторым исключением) нелетучие соединения, которые являются твердыми веществами немолекулярного строения. Поэтому их температуры плавления сравнительно высоки.

    С неметаллами водород образует летучие соединения молекулярного строения. В обычных условиях это газы или летучие жидкости.

    Металлические строительные материалы и изделия, из которых наибольшее применение получили стали и чугуны, широко используются в городском хозяйстве. Использованию металла в городском хозяйстве способствует ряд его ценных технических свойств: высокая прочность, пластичность, повышенная электропроводность и т. д. Наряду с металлическими материалами большое распространение получили и неметаллические материалы. Они являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные материалы. Неметаллические материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью и т. д. Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.

    Чтобы здание и сооружения имели оптимальные технические и экономические показатели инженеры-экономисты должны располагать широкими знаниями в области номенклатуры металлических и неметаллических материалов, их важнейших свойств, оптимальных условий их применения. Поэтому особое место в подготовке инженеров экономических специальностей отводится курсу "Материаловедение".

    Основные задачи курса: изучение технологических методов обработки металлических и неметаллических материалов, их технико-экономических показателей и областей применения в городском хозяйстве.

    Значение применения металлов и сплавов в городском хозяйстве. Понятие о металлических и неметаллических материалах. Способы их изготовления и области применения. Основные направления технического прогресса в технологиях производства,обработки и использования указанных материалов. Важнейшие факторы, определяющие материалоемкость конструкций и пути снижения материалоемкости. Классификация и стандартизация конструкционных материалов,методы контроля и оценки их качества. Экономическая эффективность применения различных конструкционных материалов и методов повышения их долговечности.

    Раздел I. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

    Теория сплавов. Металлические состояние и кристаллическое строение металлов. Кристаллическая решетка и её дефекты. Монокристалл и поликристалл. Кристаллизация. Полиморфизм и анизотропия металлов. Фазы в металлических сплавах: твердые растворы и соединения. Двойные системы.

    Раздел II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

    Пластическая деформация металлов. Напряжения и деформация. Явление наклепа. Структура и механические свойства металла после холодной деформации. Стандартные характеристики механических свойств металлов: прочность, твердость, пластичность, вязкость, усталость, ползучесть. Хрупкое и вязкое разрушение, конструктивная прочность металлов и методы её определения. Основные параметры, определяющих надежность и долговечности металлов.

    Раздел III. ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ

    Железо и его сплавы. Диаграммы состояния железо-углерод и железо-цементит. Стали и чугуны. Фазы и структурные составляющие в сталях и чугунах. Основные классификации и маркировки углеродистых сталей их назначение, сортамент и стоимость.

    Чугуны (серые, ковкие, высокопрочные, белые). Структура, методы получения, маркировка и области применения.

    Раздел IV.ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

    Превращения в стали при нагреве и охлаждении. Виды термической обработки (отжиг I и II рода, закалка и отпуск). Выбор режима отжига I рода, его основные, параметры и разновидности. Отжиг II рода, его назначение и разновидности. Закалка стали. Закаливаемость и прокаливаемость. Виды закалки. Механические свойства закаленной стали. Виды отпуска. Влияние отпуска на механические свойства стали. Старение закаленных сталей. Химико-термическая обработка. Способы совмещения обработки давлением и термической обработки. Контролируемая прокатка. Термомеханическая обработка, управление структурой при охлаждении. Термическая обработка проката и её влияние на технологические и эксплуатационные свойства. Технико-экономические показатели. Экономическая эффективность термической обработки проката. Структура себестоимости термической обработки.

    Раздел V. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

    Назначение, классификация и маркировка легированных сталей и сплавов. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Экономическое обоснование применения легированной стали. Стандарты и технические условия. Нормируемые показатели качества. Общие принципы выбора стали. Цены стали в зависимости от состава сортамента и технологии обработки. Легирование как народнохозяйственная проблема.

    Раздел VI. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

    Алюминий и его сплавы. Классификация алюминиевых сплавов и термическая обработка. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. Литые алюминиевые сплавы.

    Медь и сплавы. Основные группы медных сплавов и их классификация. Область применения медных сплавов в строительстве, их технико-экономические показатели. Биметаллы и плакированные материалы. Коррозия металлов и методы борьбы с ней. Технико-экономическое обоснование применения металлических материалов в городском хозяйстве.

    Раздел VII. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

    Классификация пластмасс по физико-механическим свойствам, структуре и отношению к нагреванию. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Экономическая эффективность применение пластмасс.

    Композиционные материалы (карбоволокниты, бороволокниты, органоволокниты и металлы, армированные волокнами).

    Раздел VIII. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ. МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩИЕ И БЕЗОТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

    Понятие об экономической эффективности применения материала в строительных конструкциях. Влияние выбора марки материала на технико-экономические показатели эксплуатации готовых изделий. Надежность и техническое совершенство — важнейшие составляющие качества изделий.

    Важнейшие пути снижения материалоемкости машин и конструкций (совершенствование методов расчета и проектирования; улучшение методов контроля и оценки качества материалов; использование рациональных видов сортамента; повышение физико-механических свойств микролегированием ​ термоупрочнением; применение защитных покрытий и т. д.).

    Пути снижения материалоемкости конструкций на основе использования новых металлических материалов — аморфных микрокристаллический, превышающих показатели традиционных металлов по прочности примерно в 10 раз. Основные виды пластмассовых строительных материалов, их свойства и значение для строительства.

    Методика расчета годового экономического эффекта от применения новых марок материалов и прогрессивных технологий их изготовления и обработки.

    Металлические строительные материалы и изделия, из которых наибольшее применение получили стали и чугуны, широко используются в городском хозяйстве. Использованию металла в городском хозяйстве способствует ряд его ценных технических свойств: высокая прочность, пластичность, повышенная электропроводность и т. д. Наряду с металлическими материалами большое распространение получили и неметаллические материалы. Они являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные материалы. Неметаллические материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью и т. д. Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.

    Основные задачи курса: изучение технологических методов обработки металлических и неметаллических материалов, их технико-экономических показателей и областей применения в городском хозяйстве.

    Значение применения металлов и сплавов в городском хозяйстве. Понятие о металлических и неметаллических материалах. Способы их изготовления и области применения. Основные направления технического прогресса в технологиях производства, обработки и использования указанных материалов. Важнейшие факторы, определяющие материалоемкость конструкций и пути снижения материалоемкости. Классификация и стандартизация конструкционных материалов, методы контроля и оценки их качества. Экономическая эффективность применения различных конструкционных материалов и методов повышения их долговечности.

    Раздел I. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

    Теория сплавов. Металлические состояние и кристаллическое строение металлов. Кристаллическая решетка и её дефекты. Монокристалл и поликристалл. Кристаллизация. Полиморфизм и анизотропия металлов. Фазы в металлических сплавах: твердые растворы и соединения. Двойные системы.

    Раздел II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

    Пластическая деформация металлов. Напряжения и деформация. Явление наклепа. Структура и механические свойства металла после холодной деформации. Стандартные характеристики механических свойств металлов: прочность, твердость, пластичность, вязкость, усталость, ползучесть. Хрупкое и вязкое разрушение, конструктивная прочность металлов и методы её определения. Основные параметры, определяющих надежность и долговечности металлов.

    Раздел III. ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ

    Железо и его сплавы. Диаграммы состояния железо-углерод и железо-цементит. Стали и чугуны. Фазы и структурные составляющие в сталях и чугунах. Основные классификации и маркировки углеродистых сталей их назначение, сортамент и стоимость.

    Чугуны (серые, ковкие, высокопрочные, белые). Структура, методы получения, маркировка и области применения.

    Раздел IV.ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

    Превращения в стали при нагреве и охлаждении. Виды термической обработки (отжиг I и II рода, закалка и отпуск). Выбор режима отжига I рода, его основные, параметры и разновидности. Отжиг II рода, его назначение и разновидности. Закалка стали. Закаливаемость и прокаливаемость. Виды закалки. Механические свойства закаленной стали. Виды отпуска. Влияние отпуска на механические свойства стали. Старение закаленных сталей. Химико-термическая обработка. Способы совмещения обработки давлением и термической обработки. Контролируемая прокатка. Термомеханическая обработка, управление структурой при охлаждении. Термическая обработка проката и её влияние на технологические и эксплуатационные свойства. Технико-экономические показатели. Экономическая эффективность термической обработки проката. Структура себестоимости термической обработки.

    Раздел V. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

    Назначение, классификация и маркировка легированных сталей и сплавов. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Экономическое обоснование применения легированной стали. Стандарты и технические условия. Нормируемые показатели качества. Общие принципы выбора стали. Цены стали в зависимости от состава сортамента и технологии обработки. Легирование как народнохозяйственная проблема.

    Раздел VI. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

    Алюминий и его сплавы.Классификация алюминиевых сплавов и термическая обработка. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. Литые алюминиевые сплавы.

    Медь и сплавы.Основные группы медных сплавов и их классификация. Область применения медных сплавов в строительстве, их технико-экономические показатели. Биметаллы и плакированные материалы. Коррозия металлов и методы борьбы с ней. Технико-экономическое обоснование применения металлических материалов в городском хозяйстве.

    Раздел VII. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

    Классификация пластмасс по физико-механическим свойствам, структуре и отношению к нагреванию. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Экономическая эффективность применение пластмасс.

    Композиционные материалы (карбоволокниты, бороволокниты, органоволокниты и металлы, армированные волокнами).

    Раздел VIII. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ. МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩИЕ И БЕЗОТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

    Понятие об экономической эффективности применения материала в строительных конструкциях. Влияние выбора марки материала на технико-экономические показатели эксплуатации готовых изделий. Надежность и техническое совершенство — важнейшие составляющие качества изделий.

    Важнейшие пути снижения материалоемкости машин и конструкций (совершенствование методов расчета и проектирования; улучшение методов контроля и оценки качества материалов; использование рациональных видов сортамента; повышение физико-механических свойств микролегированием ​термоупрочнением; применение защитных покрытий и т. д.).

    Пути снижения материалоемкости конструкций на основе использования новых металлических материалов — аморфных микрокристаллический, превышающих показатели традиционных металлов по прочности примерно в 10 раз. Основные виды пластмассовых строительных материалов, их свойства и значение для строительства.

    Методика расчета годового экономического эффекта от применения новых марок материалов и прогрессивных технологий их изготовления и обработки.

    Раздел IX. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

    Общая характеристика методов обработки металлов давлением. Определение обработка давлением как метод малоотходной технологии получения высококачественных строительных профилей. Классификация видов обработки металлов давлением, область их применения, эффективность методов обработки давлением.

    Физические основы обработки давлением. Определение степени пластической деформации и сопротивление деформации. Влияние основных факторов на пластичность. Холодная и горячая обработка давлением. Нагрев заготовки перед обработкой давлением, типы нагревательных устройств.

    Экологические проблемы при обработке металлов давлением.

    Получение строительных профилей и листа. Определение понятия профиля и сортамента. Экономичные профили проката. Способы получения строительных профилей.

    Прокатка. Сущность процесса прокатки. Схема деформирования металла. Количественные показатели деформации. Силовые и скоростные условия прокатки. Продукция прокатного производства. Технология прокатки сортовых профилей и листа. Прокатка бесшовных и сварных труб. Технико-экономические показатели прокатки. Себестоимость готовой продукции в зависимости от конфигурации профиля, размеров, химического состава прокатываемой стали и других показателей. Производство гнутых профилей.

    Прессование. Сущность процесса прессования. Напряженное состояние; особенности течения металла и количественные показатели деформации при прессование. Сортамент прессованных изделий. Технико-экономические показатели. Эффективность и область применения прессованных изделий в строительстве.

    Производство гнутых профилей. Схема производства и характеристика гнутых профилей. Экономичность применения гнутых профилей в строительстве. Техника безопасности и охрана труда.

    МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАЗДЕЛАМ КУРСА

    Создание и безопасная эксплуатация в городском хозяйстве сложного оборудования, каким оснащены санитарно-гигиенические и энергетические предприятия, мусоросжигательные заводы, внутригородской транспорт и другие объекты немыслимы без знания основ материаловедения.

    Материаловедение-это наука о связях между составом, строением и свойствами металлов и сплавов, а также о закономерностях изменения основных физики-механических характеристик материалов под влиянием внешних воздействий (механических нагружений, температуры, среды). При изучении курса материаловедения студенты экономических специальностей должны научиться правильно оценивать выбор материалов с учетом их службы в реальных конструкциях машин и оборудования городского хозяйства. Решение этой задачи требует обязательного знания и всестороннего учета всех факторов, оказывающих влияние на эффективность применяемых материалов. Эффективность применения конструкционного материала — это понятие о приспособленности данного вида материала к эксплуатации в заданных условиях при наименьшей стоимости конструкции, нормально функционирующей в течение заданного промежутка времени (технического ресурса).

    В условиях рыночной экономики стоимостные показатели в общих критериях оценки эффективности материала приобретают особую актуальность. Поэтому при изучении курса необходимо особое внимание уделить эксплуатационной эффективности конструкций с использование экономических критериев и показателей. Для выбора строительных материалов следует усвоить материаловедческие основы курса.

    Теория сплавов. При изучении этого раздела рассмотрите основные виды межатомной связи в твердых телах, выделив особый тип металлической связи. Уясните вопрос о кристаллическом строение металлов. Проанализируйте основные виды несовершенств (дефектов) материалов на уровне кристаллической решетки (вакансии, дислокации и т. д.). Сравните понятия теоретическая и реальная прочности кристаллов. Усвойте закономерности влияния качества дефектов на уровне механических свойств.

    Обратите внимание на основные положения теории сплавов: твердый раствор, химическое соединение, механическая смесь. Разберитесь в диаграммах состояния двойных сплавов, дающих представление о состоянии сплавов в зависимости от его состава и температуры.

    Вопросы для самопроверки.

    1.В чем сущность металлического типа связи?

    2. Каковы свойства металлов и чем они определяются?

    3. Перечислите типы кристаллических решеток.

    4. Что такое элементарная ячейка?

    5. Что такое полиморфизм?

    6. Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и координационное число?

    7. Перечислите типы кристаллических дефектов.

    8. Что такое анизотропия свойств кристаллов?

    9. В чем заключается физическая сущность процесса кристаллизации?

    10. В чем физическая сущность процесса плавления?

    11. Что такое переохлаждение?

    12.Какова связь между величиной зерна, скоростью зарождения, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения?

    Раздел II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

    Вопросы для самопроверки.

    1.В чем сущность явления наклепа и его практическое применение?

    2.Что такая упругая и пластическая деформация?

    3. Какие характеристики механических свойств определяются при испытании на растяжение?

    4. Что такое твердость? Какие методы определения твердости вы знаете?

    5. Как влияют температура и скорость нагружения на характер разрушения?

    6. Что такое ударная вязкость?

    7. Что такое порог хладноломкости?

    8. Что такое надежность и долговечность металла, и критерии их оценки?

    Раздел III ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ

    Изучите диаграмму состояния железо-цементит и определите все фазы и структурные составляющие этой системы. Разберитесь в классификации железо-углеродистых сплавов. Четко усвойте понятия сталь и чугун. Изучите классификацию технических железо-углеродистых сплавов. Обратите особое внимание на классификацию и маркировку углеродистых сталей; их назначение, сортамент и стоимость. Уясните внимание постоянных примесей в углеродистой стали и её механические свойства и стоимость. Обратите внимание на характеристику качественной стали. Рассмотрите основные превращения, протекающие в сталях при нагреве и охлаждении. Уясните различия в строение и свойствах перлита, сорбита, троостита, бейнита и мартенсита. Изучите влияние постоянных примесей на строение чугуна. Запомните основные механические свойства и назначение чугунов различных классов и их маркировку. Обратите внимание на способы получения ковких и высокопрочных чугунов. Изучите физическую сущность процесса графитизации. Обратите особое внимание на эффективность применения сталей различных классов в строительстве.

    Рисунок 1.Диаграмма состояния (фазового равновесия) железо-цементит(Fe-Fe3C)

    Вопросы для самопроверки.

    1. Какие фазы устойчивы в области SECFK?

    2. Какие фазы устойчивы в области GPSKL?

    3.Какие фазы существуют у сплава I при t=727°C и что происходит при этой температуре? (рис.2)

    4. Что происходит в сплаве V при температуре равной 727°C в точке 2? Какие фазы в этом сплаве при температурах ниже 727°C? (рис.2)

    5. Из каких структурных состовляющих, из каких фаз и какого состава состоит структура сплава IV после окончания кристаллизации(точка 2 на кривой охлаждения)? (рис.2)

    6. Что происходит со сплавом IV при охлаждении от точки 2 до точки 3? (рис.2)

    7.Как определить и чем является кристаллизующая фаза этого сплава в интервале температур 1-2 ?(рис.2)

    8.На диаграмме Fe-Fe3C в структкрах сплавов, имеющих C>2,14%, имеется ледебурит. Вчем различие ледебурита при температурах выше 727°C и ниже 727°C?

    9. Что такое феррит, аустенит, перлит, цементит и ледебурит?

    10.Какие превращения происходят в сплавах при температурах А1, А2, А3, А4, А ст.?

    11.Построить с помощью правила фаз кривую охлаждения для стали с 0,8 % С и для чугуна 4,3 %С.

    12.Каковы структура и свойства технического железа, стали и белого чугуна?

    13.Какие постоянные примеси присутствуют в стали? Их влияние на свойства и стоимость стали.

    14.Какими критериями определяется качественность стали?

    15.Объясните строение перлита, сорбита, троостита, бейнита и мартенсита.

    16.Укажите классификацию чугунов.

    17.Изложите технологию получения ковких и высокопрочных чугунов.

    18.В чем отличие серого чугуна от белого?

    19.Какова структура серых, ковких и высокопрочных чугунов? Сравните их механические свойства.

    Раздел IV ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

    Термическая обработка- один из основных способов влияния на строение, а следовательно, и на свойства сплавов. Уясните влияние скорости охлаждения на структуру и свойства стали и рассмотрите основные виды и физическую сущность процессов термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, отпуск.). Разберитесь в причинах брака при термической обработке вследствие образования недопустимо высоких термических и фазовых напряжений. Уясните разницу между закаливаемостью и прокаливаемостью стали, а также факторы, влияющие на эти характеристики. Разберитесь в способе получения высокопрочных деталей-термомеханической обработке. Обратите внимание на получение стальных изделий методом контролируемой прокатки, когда строго контролируется величина деформации и температура прокатываемой стали. Разберитесь в видах и способах термической обработки проката с прокатного нагрева и её влиянии на технологические и эксплуатационные свойства стали. Технико-экономические показатели применения термической обработки с прокатного нагрева. Уясните структуру себестоимости термической обработки.

    Вопросы для самопроверки.

    1.Каковы механизмы и температурные районы образования структур перлитного типа (перлита, сорбита, троостита) и бейнита?

    2.В чем различие между перлитом, сорбитом и трооститом?

    3.Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения?

    4.Что такое критическая скорость закалки?

    5.Что описывает мартенситная кривая?

    6.От чего зависит количество остаточного аустенита?

    7.В чем сущность превращений, происходящих при отпуске?

    8.Чем отличаются структуры троостита, сорбита и перлита отпуска и от одноименных структур, образующихся при распаде переохлажденного аустенита?

    9.Приведите определение основных процессов термической обработки: отжиг, нормализация и закалка.

    10.Какие вам известны разновидности процесса отжига и для чего они применяются?

    11.Какова природа фазовых и термических напряжений?

    12.Какие вам известны разновидности закалки, и в каких случаях они применяются?

    13.Какие виды и причины брака при закалке?

    14. От чего зависит прокаливаемость стали и в чем её технологическое значение?

    15. Какие вам известны технологические приемы уменьшения деформации при термической обработке?

    16. В чем сущность и особенности термомеханической обработки?

    17. Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные характеристики изделия?

    18.Какая структура образуется по сечению образца из эвтектоидной стали, если скорость охлаждения по сечению изменилась от V4 на поветхности до V1 в центре?(рис.3)

    Читайте также: