2 Билет

1в: Состав и свойства

Строительный материал характеризуется х, м и фазовым составом.

Химический состав стройм позволяет су­дить о ряде свойств материала: огнестойкости, биостойкости, механических и других технических характеристиках. Химиче­ский состав неорганических веществ (цемента, извести и др.) и каменных материалов удобно выражать количеством содержа­щихся в них оксидов (%). Основные и кислотные оксиды химиче­ски связаны между собой и образуют минералы, которые и опре­деляют многие свойства материала.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в вяжущем веществе или в каменном мате­риале. Например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката (3CaO·SiО₂) составляет 45-60%, причем при большем его количестве ускоряется твердение, повышается прочность це­ментного камня.

Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, нахо­дящиеся в его порах, оказывают влияние на все свойства и пове­дение материала при эксплуатации. В материале выделяют твер­дые вещества, образующие стенки пор, т.е. "каркас" материала, и поры, заполненные воздухом и водой. Если вода, являющаяся компонентом этой системы, замерзает, то образовавшийся в по­рах лед изменяет механические и тепломеханические свойства материала. Увеличение же объема замерзающей в порах воды вызывает внутренние напряжения, способные разрушить матери­ал при повторных циклах замораживания и оттаивания.

2в : Воздушные вяжущие материалы при затворении водой схваты­ваются, твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень сохраняет прочность в течение длитель­ного времени также только в воздушной среде, поэтому такие материалы можно применять лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся воздействию воды. К этой группе вяжущих от­носят строительную воздушную известь, а также гипсовые и маг­незиальные вяжущие материалы.

Воздушные вяжущие вещества

Воздушные вяжущие – способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе. По хим. составу делятся:

гипсовые на основе CaSO₄ (сернокислый кальций),

известковые на основе СаО (оксид кальция),

магнезиальные на основе МgО (каустический магнезит).

Подразделяются в зависимости от условий термообработки при получении, сроков схватывания и твердения:

- низкообжиговые (быстросхватывающиеся и быстротвердеющие) – это гипс строительный, формовочный и высокопрочный (или полуводный гипс модификаций – α и β);

- высокообжиговые (медленносхватывающиеся и медленнотвердеющие) – это ангидритовый цемент, эстрих-гипс, воздушная известь, магнезиальные вяжущие.

3в: Различают следующие разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск и нормализация.

Отжигом называется нагрев стали выше температур фазовых превращений с последующим медленным охлаждением (обычно вместе с печью). При медленном охлаждении стали приближаются к фазовому и структурному равновесию. При отжиге сталь имеет низкую твердость и прочность

Отжиг состоит в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки (после литья, проката, ковки и др. видов обработки происходит неравномерное охлаждение заготовок) и приводящий Ме в более устойчивое состояние. Отжиг включает процессы гомогенизации, рекристаллизации и снятия остаточных напряжений. Предотвращает коробление сварных изделий после резания.

Цели отжига:

1 – устранение внутренних напряжений в деталях после деформации в горячем состоянии и литья;

2 – уменьшение твердости стали и повышение пластичности для облегчения обработки резанием и штамповки в холодном состоянии;

3 – восстановление магнитных свойств электротехнической стали, частично утраченных при их обработке;

4 – улучшение структуры стали, поскольку отожженные стали менее склонны к образованию трещин при закалке.

В большинстве случаев отжиг является подготовительной термической обработкой.

Отжиг заключается в нагреве заготовок и изделий до определенной температуры, выдержке их при данной температуре с последующим медленным охлаждением (со скоростью 100-200ºС в час для углеродистых сталей и 30-100ºС в час для легированных сталей). При этом изделия получают устойчивую структуру без остаточных напряжений, устранение структурной и химической неоднородности, снижение твердости и улучшение обрабатываемости, подготовка к последующей операции термообработки.

Различают несколько видов отжига и один из них – это нормализационный отжиг или нормализация, заключающийся в нагреве до температуры выше А_с3 (доэвтектоидная сталь) или А_сm на 30-50ºС (заэвтектоидная сталь) (рис. 1) с последующим охлаждением на воздухе в цехе. При нагреве низкоуглеродистых сталей происходит измельчение зерна так же, как при полном отжиге. Но ускоренное охлаждение позволяет получить тонкопластинчатый перлит или сорбит. Механические свойства (прочность и твердость) оказываются выше, чем при более медленно охлаждении (в печи).

Цель нормализации: для низкоуглеродистых сталей нормализация применяется вместо отжига, для отливок из среднеуглеродистой стали вместо закалки и высокого отпуска с целью снижения деформации изделия при термообработке, устранения цементитной сетки в заэвтектоидных (высокоуглеродистых) сталях, исправления структуры после предварительных технологических операций.

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600-650ºС) часто применяют вместо отжига для исправления структуры легированных сталей.