4 Билет

1в: Строение материала изучают на трех уровнях: 1) макрострук­тура материала - строение, видимое невооруженным глазом; 2) микроструктура материала - строение видимое в оптический микроскоп; 3) внутреннее строение веществ, составляющих мате­риал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и т.п.

Макроструктура твердых строительных материалов** (Природные каменные материалы сюда не относятся, так как горные породы имеют собственную геологическую классификацию) может быть следующих типов: конгломератная, ячеистая, мелкопорис­тая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная).

Искусственные конгломераты - это обширная группа, объе­диняющая бетоны различного вида, ряд керамических и других материалов.

Ячеистая структура характеризуется наличием макропор, свойственных газо- и пенобетонам, ячеистым пластмассам.

Мелкопористая структура свойственна, например, керамиче­ским материалам, поризованным способами высокого водозатворения и введением выгорающих добавок.

Волокнистая структура присуща древесине, стеклопласти­кам, изделиям из минеральной ваты и др. Ее особенностью явля­ется резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон.

Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, лис­товых, плитных материалов, в частности у пластмасс со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и др.).

Рыхлозернистые материалы - это заполнители для бетона, зернистые и порошкообразные материалы для мастичной тепло­изоляции, засыпок и др.

2в: Разновидности ПЦ получают за счет частичного изменения минераль­ного состава клинкера, введения активных минеральных добавок до 20%, а также небольшого количества органических добавок (ПАВ). Эти меры по­зволяют изготовить более эффективный цемент для той или иной области строительства, защиты сооружений от определенных видов коррозии.

Быстротвердеющие портландцементы (БТЦ) марок ПЦ400(500)-Б отличаются повышенной скоростью твердения (через 3 суток набирают 40-50% марочной прочности).

Высокопрочные портландцементы (ВПЦ) марок 550 и 600 одно­временно являются быстротвердеющими, так как их прочность во все сроки твердения выше, чем у рядового ПЦ.

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) отличается повышен­ной стойкостью к сульфатной коррозии. Этот цемент получают на основе клинкера нормированного минерального состава, содержащего не более 50% С₃S, 5% С₃А и 22% (С₃А + С₄АF). ССПЦ медленно твердеет и имеет марки по прочности 300 и 400. Ускоренного твердения добиваются тепло­вой обработкой. ССПЦ применяется для строительства гидротехнических сооружений

Портландцементы с органическими добавками. Пластифицирован­ный ПЦ-ПЛ и гидрофобный ПЦ-ГФ получают введением в ПЦ при помоле водных растворов соответственно пластифицирующих (0,15-0,25% ЛСТ) или гидрофобизирующих (0,05-0,15% мылонафта, асидола и др.) добавок. Эти цементы требуют меньшее количество воды затворения, что повышает плотность и морозостойкость цементного камня.

Дорожный портландцемент получают на основе клинкера нормиро­ванного минерального состава (ПЦ-Н). Минеральный состав клинкера ха­рактеризуется ограниченным содержанием С₃А (до 8%) и меньшим содер­жанием С₃S.

Белый и цветные портландцементы (декоративные) изготовляют на основе белого клинкера, который почти не содержит оксидов железа и мар­ганца, придающих обычному цементу зеленовато-серый цвет. При помоле клинкера в качестве добавки используют белый диатомит и предохраняют цемент от попадания в него частиц железа. Этот цемент выпускают марок 400 и 500. Цветные портландцементы получают, примешивая к белому це­менту щелочестойкие пигменты (оксид хрома, железный сурик, охру и др.). Белый и цветные портландцементы применяются для придания растворам и, бетонам декоративных свойств.

Тампонажные ПЦ предназначены для тампонирования нефтяных и газовых скважин.

Пуццолановый портландцемент (ППЦ) изготавливают путем совме­стного помола клинкера, содержащего не более 8% С₃А, и пуццолановой добавки в количестве 20-40% с необходимым количеством гипса. ППЦ от­носится к группе сульфатостойких цементов и выпускается марок М300 и М400. Этот цемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части сооружений).

Шлакопортландцемент (ШПЦ) изготовляют так же как и ППЦ, но в качестве активной добавки используют доменные гранулированные (или электротермофосфорные) шлаки, содержание которых должно быть не ме­нее 21% и не более 80% от массы цемента.

Тонкомолотые цементы (ТМЦ) получают совместным тонким помо­лом портландцементного клинкера или готового портландцемента, актив­ной минеральной добавки (зола-унос, пуццоланы, шлак и т.д.), гипсового камня (гипс).

3в: Цементация стали – процесс насыщения углеродом поверхностного слоя (0,5…2 мм) изделий путем нагрева без доступа воздуха при температуре выше критической точки А_с3 в углероде или в углеродсодержащих газах. Цель цементации – получение изделий с вязкой сердцевиной и твердой, износоустойчивой поверхностью. Температура нагрева в печи составляет 900…950ºС, а время выдержки – более 10 ч. Подвергают цементации детали из конструкционных углеродистых и легированных сталей с низким содержанием углерода (до 0,25 %).

Азотирование – процесс диффузного насыщения поверхности изделий азотом в парах аммиака при температуре 500…700ºС. В результате азотирования достигаются высокая твердость, износоустойчивость и коррозионная стойкость поверхности изделий. Азотирование более длительный процесс, чем цементация, из-за меньшей подвижности атомов азота при указанных температурах и длится 25…95 ч. Глубина азотированного слоя составляет 0,3…0,5 мм. Азотированию подвергают как стальные, так и чугунные детали, особенно из высокопрочных чугунов.

Цианирование и нитроцементация представляют собой процесс совместного насыщения поверхности изделий углеродом и азотом в расплавленной цианистой соли (цианирование) или в газовой смеси, состоящей из науглероживающего газа и аммиака, содержащего азот (нитроцементация). Нитроцементацию называют газовым цианированием.

Диффузионная металлизация – процесс диффузионного насыщения поверхности изделий металлами или металлоидами. Диффузионное насыщение осуществляют в порошкообразной смеси, газовой среде или расплавленном металле (если Ме имеет низкую температуру плавления).

Борирование – диффузионное насыщение бором – проводят путем электролиза в расплавленной соли бора. На поверхности изделий образуется слой из боритов железа FeB и Fe₂B твердостью HV 1800…2000, обладающий высокой износо- и коррозионной стойкостью. Борирование применяют для чугунных и стальных деталей, работающих в условиях трения в агрессивной среде, в нефтяном и химическом машиностроении.

Хромирование - диффузионное насыщение хромом – проводят в порошкообразных смесях хрома или феррохрома при температуре 1000…1050ºС выдержкой 6-12 ч. Глубина насыщенного поверхностного слоя составляет 0,15…0,2 мм, а твердость 1200…1300. Насыщенный слой обладает повышенной коррозионно-, окалино- и износостойкостью. Хромирование применяют для деталей, работающих на износ в пароводяных и агрессивных средах (арматура, вентили, клапаны, патрубки).

Алитирование - диффузионное насыщение алюминием – проводят в порошкообразных смесях алюминия или в расплавленном алюминии. В результате на поверхности изделия образуется плотная пленка (0,3-0,5 мм) окиси алюминия Аl₂О₃, обладающая высокой жаро- и коррозионной стойкостью в некоторых средах.

Силицирование - диффузионное насыщение кремнием – проводят в газовой атмосфере SiCl₄. Насыщенный кремнием слой чугунной или стальной детали имеет не очень высокую твердость (HV 200…300), но высокую коррозионную стойкость и повышенную износостойкость в морской воде, азотной, соляной и серной кислотах. Силицированные детали применяют в химической, целлюлозно-бумажной и нефтяной промышленности.