- •Часть II
- •Глава 1. Металлы и сплавы 7
- •Глава 2. Материалы из неорганических 75
- •Глава 3. Полимерные пластические материалы (пластмассы) 97
- •Глава 4. Материалы из органических веществ 107
- •Введение
- •Глава 1. Металлы и сплавы
- •1.1. Железо и сплавы на его основе
- •1.1.1. Система железо – углерод
- •1.1.1.1. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •1.1.1.2. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •1.1.1.3. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •1.1.2. Стали и сплавы
- •1.1.2.1. Влияние углерода и примесей на свойства сталей
- •1.1.2.2. Назначение легирующих элементов
- •1.1.2.3. Классификация сталей
- •1.1.2.4. Маркировка сталей
- •1.1.2.5. Конструкционные стали и сплавы
- •1.1.2.5.1. Конструкционные строительные стали и сплавы
- •1.1.2.5.2. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы общего назначения
- •1.1.2.5.3. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы специального назначения
- •1.1.2.6. Инструментальные стали и сплавы
- •1.1.2.7. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •1.1.2.7.1. Стали и сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
- •1.1.2.7.2. Стали и сплавы с высоким электросопротивлением
- •1.1.2.7.3. Магнитные стали и сплавы
- •1.1.3. Чугуны
- •1.1.3.1. Диаграмма состояния железо – графит
- •1.1.3.2. Процесс графитизации
- •1.1.3.3. Строение, свойства, классификация и маркировка чугунов
- •1.1.3.3.1. Влияние состава чугуна на процесс графитизации
- •1.1.3.3.2. Влияние графита на механические свойства отливок
- •1.1.3.3.3. Серый чугун
- •1.1.3.3.4. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом
- •1.1.3.3.5. Ковкий чугун
- •1.1.3.3.5. Отбеленные и другие чугуны
- •1.1.4. Виды термической обработки металлов
- •1.1.4.1. Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
- •2. Превращение аустенита в перлит при медленном охлаждении.
- •3. Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения
- •4. Превращение мартенсита в перлит.
- •1.1.4.2. Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска
- •1.1.4.2.1. Отжиг и нормализация. Назначение и режимы
- •1.1.4.2.2. Закалка
- •1.1.4.3.3. Отпуск
- •1.1.5. Химико-термическая обработка стали
- •1.1.6. Методы упрочнения стали
- •1.1.6.1. Термомеханическая обработка стали
- •1.1.6.2. Поверхностное упрочнение стальных деталей
- •1.1.6.2.1. Закалка токами высокой частоты
- •1.1.6.2.2. Газопламенная закалка
- •1.1.6.3. Старение
- •1.1.6.4. Обработка стали холодом
- •1.1.6.5. Упрочнение методом пластической деформации
- •1.2. Титан и сплавы на его основе
- •1.3. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе
- •1.4. Цветные металлы и сплавы на их основе
- •1.4.1. Медь и сплавы на ее основе
- •1.4.1.1. Медь
- •1.4.1.2. Латуни
- •1.4.1.3. Бронзы
- •1.4.1.4. Медно-никелевые сплавы
- •1.4.2. Алюминий и сплавы на его основе
- •1.4.2.1. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой
- •1.4.2.2. Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой
- •1.4.2.3. Литейные алюминиевые сплавы
- •1.4.3. Магний и сплавы на его основе
- •1.4.3.1. Деформируемые магниевые сплавы
- •1.4.3.2. Литейные магниевые сплавы
- •1.4.4. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах
- •1.4.5. Припои
- •1.5. Композиционные материалы
- •1.6. Материалы порошковой металлургии
- •1.6.1. Пористые порошковые материалы
- •1.6.2. Конструкционные порошковые материалы
- •1.6.3. Электротехнические порошковые материалы
- •1.6.4. Магнитные порошковые материалы.
- •1.7. Металлические стекла
- •2.1.2. Минеральные неорганические вяжущие вещества и материалы на их основе
- •2.1.3. Искусственные каменные материалы
- •2.1.3.1. Бетоны
- •2.1.3.2. Силикатные материалы и изделия автоклавного твердения
- •2.1.3.3. Строительные растворы
- •2.2. Каменные плавленые материалы (каменное литье)
- •2.3. Неорганические полимерные материалы
- •2.3.1. Графитовые материалы
- •2.3.2. Асбестовые материалы и изделия
- •2.3.3. Слюдяные материалы
- •2.3.4. Керамические материалы
- •2.3.5. Неорганическое стекло
- •Материалы и изделия из стекла
- •2.3.6. Ситаллы
- •Глава 3. Полимерные пластические материалы (пластмассы)
- •3.1. Состав пластических материалов
- •3.2. Характеристики пластмасс и изделий на их основе
- •3.2.1. Пластмассы с листовым наполнителем
- •3.2.2. Пластмассы с волокнистым наполнителем
- •3.2.3. Пластмассы без наполнителя
- •3.2.4. Пластмассы с газовоздушным наполнителем
- •3.2.5. Стандартизированные изделия из пластмасс
- •Глава 4. Материалы из органических веществ
- •4.1. Лесоматериалы
- •4.1.1. Круглые лесоматериалы
- •4.1.2. Пиломатериалы
- •4.1.3. Древесные материалы и изделия на их основе
- •4.2. Бумажные материалы
- •4.2.1. Бумага и изделия на ее основе
- •4.2.2. Картон и изделия на его основе
- •4.3. Резиновые материалы
- •4.3.1. Состав резиновых материалов
- •4.3.2. Классификация резиновых материалов по назначению и области применения
- •4.4. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе
- •4.4.1. Битумные и дегтевые вещества
- •4.4.2. Асфальтовые строительные растворы и бетоны
- •4.4.3. Мастики кровельные и гидроизоляционные
- •4.4.4. Нефтяные эмульсии и пасты
- •Список использованных источников
- •Часть II
- •184200, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Космонавтов, 3
2.1.2. Минеральные неорганические вяжущие вещества и материалы на их основе
Минеральные неорганические вяжущие вещества - это порошкообразные вещества минерального происхождения, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно твердеть в результате физико-химических процессов.
Цемент название минеральных неорганических порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешивании с водой образовывать пластичное тесто (цементное тесто), приобретающее затем камневидное состояние, т.е. превращающееся затем в цементный камень.
Цементное тесто представляет собой концентрированную водную суспензию, обладающую характерными свойствами структурированных дисперсных систем: прочностью структуры, пластической вязкостью, тиксотропией кгс/см2.
В цементном тесте твердые частицы суспензии связаны ванн-дер-ваальсовыми силами и сцеплены вследствие переплетения покрывающих их гидратных оболочек. Структура цементного теста разрушается при механических воздействиях (перемешивании, вибрировании и т.п.), но после прекращения воздействий структурные связи в системе вновь восстанавливаются.
Тесто большинства вяжущих материалов при твердении изменяет свой объем: цементное, известковое – уменьшают; гипсовое – увеличивает. Исключение составляют специальные расширяющиеся и безусадочные цементы.
Цементный камень после твердения представляет собой микроскопически неоднородную систему, которая состоит из кристаллических сростков, гелеобразных масс, зерен цемента, не полностью прореагировавших с водой, и пор. Он должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т.е. хорошо сцепляться с зернами заполнителя.
Прочность цементного камня и скорость его твердения зависят от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента, содержания воды, влажности, температуры среды и продолжительности хранения. Проницаемость цементного камня определяется его пористостью и наличием трещин.
Основным потребительским свойством неорганических вяжущих веществ является возможность при переходе из тестообразного в камневидное состояние скреплять между собой камни, зерна песка, гравия, щебня. Это свойство используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожженных искусственных материалов и строительных растворов.
При строительстве зданий и сооружений необходимо учитывать возможность коррозии цементного камня в бетоне и применять меры защиты:
выбор цемента, отвечающего условиям эксплуатации;
введение в бетонную смесь химических добавок;
применение особо плотного бетона;
специальная пропитка и защитные покрытия.
Неорганические вяжущие вещества по способу твердения делятся на:
воздушные – способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе
гидравлические - твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.
автоклавного твердения - способны затвердевать при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара.
По химическому составу воздушные минеральные неорганические вяжущие вещества делятся на 4 группы:
известковые, состоящие главным образом из оксида кальция CaO;
магнезиальные, содержащие каустический магнезит MgO;
гипсовые, основой которых является сульфат кальция;
жидкое стекло – силикат натрия или калия.
Гидравлические минеральные вяжущие вещества по химическому составу представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений 4 окислов: CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Они образуют три основные группы:
силикатные цементы, состоящие на 75% из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности;
алюминатные цементы, вяжущей основой которых является глиноземистый цемент и его разновидности;
гидравлическая жидкость и романцемент.
В цементы вводят различные добавки: активные минеральные добавки, наполнители, улучшающие зерновой состав цементов и структуру цементного камня, интенсификаторы помола и др.
Портландцемент получается при тонком измельчении клинкера (зернистый материал, получаемый обжигом до спекания при 1450оС минеральной смеси из карбоната кальция и алюмосиликатов) с добавкой 3-5% гипса. Порошок темно-серого или зеленоватого цвета. Он обладает высокой твердостью после первоначального твердения, высокой конечной прочностью. Он очень чувствителен к агрессивным средам. При его твердении происходит сильное тепловыделение, что позволяет производить бетонирование в зимнее время.
К потребительским свойствам портландцементов относят водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цемента и тепловыделение при твердении.
К специальным видам портландцемента относят быстротвердеющий и особобыстротвердеющий высокопрочные портландцементы, сульфатостойкие, портландцементы с органическими и минеральными добавками, белые и цветные портландцементы, тампонажные, глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные портландцементы.
Глиноземистым цементом называют быстротвердеющее (но нормально схватывающееся) гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при тонком измельчении обожженной до плавления (или спекания) сырьевой смеси бокситов и извести с преобладанием в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Главной составной частью является однокальциевый алюминат СаО.Al2O3. Цемент является быстротвердеющим, но не быстросхватывающимся вяжущим веществом. Его используют для изготовления жаростойких бетонов.
Гидравлическая жидкость – гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при обжиге не до спекания (900-1000оС) мергелистых известняков с содержанием глины 6-20%. Ее размалывают и применяют в виде порошка. Известь начинает твердеть на воздухе (первые 7 суток) и продолжает твердеть и увеличивать свою прочность в воде. Применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней.
Романцемент - гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900оС) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Применяют для изготовления строительных растворов, стеновых камней и бетонов невысоких марок, что позволяет съэкономить более энергоемкий и дорогой портландцемент.
Искусственные каменные изделия получают в процессе формования и последующего затвердевания растворных и бетонных смесей на основе минеральных неорганических вяжущих веществ. В качестве заполнителей для растворных и бетонных смесей применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки.Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами – асбестом, древесиной (в виде шерсти, дробленных отходов) бумажной макулатурой, листовой бумагой и др.
Искусственные каменные изделия по виду минерального вяжущего можно разделить на следующие группы: гипсовые и гипсобетонные, изделия на основе магнезиальных вяжущих и силикатные изделия.