3.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;

- лёгкиеметаллы —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.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

4. Получение изделий и конструкций из металлов.

Металлы, применяемые в строительстве, разделяются на две группы: черные и цветные.

Цветные металлы и сплавы подразделяются по плотности на легкие и тяжелые. К легким относятся сплавы на основе алюминия, магния, а к тяжелым — на основе меди, никеля, олова, свинца. Плотность большинства металлов превышает 7000 кг/м3, а плотность легких металлов (алюминия, бериллия, магния) менее 3000 кг/м3. Чем меньше плотность металла, тем легче и эффективнее оказываются строительные конструкции из него. Вот почему конструкции из сплавов на основе алюминия все шире применяются в строительстве. К металлам относятся вещества, обладающие рядом специфических особенностей: блеском, ковкостью, высокой тепло- и электропроводностью. В современной технике, в том числе в строительстве, наиболее широко применяют железоуглеродистые сплавы — стали и чугуны. Чугуны и стали являются основными представителями группы черных металлов, в группу цветных металлов входят алюминий, магний, медь, цинк и др., а также их сплавы.

В энергетическом строительстве из прокатных профилей возводят несущие конструкции зданий и сооружений, мостовые конструкции, резервуары, конструкции для специальных гидротехнических сооружений и т. п.

Непрерывно увеличивается производство легких стальных конструкций из экономичных профилей проката и низколегированных, высокопрочных сталей. Масса легких конструкций по сравнению с обычными стальными конструкциями меньше в 4— 6 раз, стоимость их сокращается на 30—40%, примерно на одну треть уменьшаются трудовые затраты.

Расширяется применение легких сплавов на основе цветных металлов и в особенности алюминия. Из алюминиевых сплавов изготавливаются наружные стеновые панели, конструкции подвесных потолков и перегородок, оконные переплеты, двери, витражи, жалюзи и т. п. Приближаясь по прочности к конструкциям из строительных сталей, конструкции из алюминиевых сплавов имеют меньшую массу и обладают лучшей огнестойкостью и сейсмостойкостью, хладостойкостью и долговечностью.

Важной народнохозяйственной задачей является всемерное снижение расхода металлов, замена их менее дефицитными материалами.

Металлические конструкции, арматуру для железобетона, трубы, крепежные детали и другие строительные изделия изготовляют, как правило, из конструкционных углеродистых сталей.

Из стали марок Ст1 и Ст2 с высокой пластичностью, изготовляют заклепки, трубы, резервуары и т. п.; из сталей Ст3 и Ст5 - горячекатаный листовой и фасонный прокат, из которой выполняют конструкции и большинство видов арматуры для железобетона. Эти стали хорошо свариваются и обрабатываются. Стальные конструкции выполняют из прокатных элементов различного профиля, трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и неравнополочные, квадратные и прямоугольные трубы. Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.

Стержневая арматурная сталь представляет собой горячекатаные стержни диаметром 6...80 мм. Стальную арматурную проволоку изготовляют двух классов: В-I - из низкоуглеродистой стали (предел прочности 550...580 МПа) и В-II - из высокоуглеродистой или легированной стали (предел прочности 1300...1900 МПа). Проволоку получают из стальных прутьев путем вытяжки; при этом она упрочняется в результате изменения структуры металла. Проволока класса В-I предназначена для армирования бетона без предварительного напряжения, а В-II - для предварительно напряженного армирования. Если на проволоке делают рифления для улучшения сцепления с бетоном, то в обозначение добавляют букву р (например, Вр-I или Вр-II).

Из стальной проволоки изготовляют также арматурные сетки и каркасы, нераскручивающиеся пряди (трех-, семи- и двенадцатипроволочные) марок П-3, П-7 и П-12 и стальные канаты. Канаты и пряди используют для напряженной арматуры