Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Т. М. Петрова, О. С. Попова

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Учебное пособие

Санкт-Петербург

ПГУПС

2010

УДК 699.017.620.22

ББК 34.2

Рецензенты:

зав. каф. «Технология строительных изделий и конструкций» Санкт-Петербургского гос. архитектурно-строительного ун-та,

д-р техн. наук, проф. Ю. В. Пухаренко; доц. каф. «Строительные материалы и технологии» ПГУПС, канд. техн. наук Н. А. Джаьии

Петрова Т. М.

П29 Металлы и сплавы в строительстве: учеб. пособие / Т. М. Петрова, О. С. Попова. - СПб. : Петербургский государственный университет путей сообщения, 2010. - 82 с.

Учебное пособие посвящено детальному изучению металлов и спла­вов и их применению в строительстве, включая железнодорожное. В нем приведены сведения по основам строения металлов и сплавов, диаграм­мам состояния сплавов, методы механических испытаний. Значительное внимание уделено сплавам на основе железа, углеродистым и легирован­ным сталям, основам термической обработки сталей. Освещены вопросы коррозии металлов и методов защиты от нее.

Предназначено для студентов строительных специальностей всех форм обучения.

УДК 699.017.620.22

ББК 34.2

© Петрова Т. М., Попова О. С., 2010 © Петербургский государственный университет путей сообщения, 2010

Введение

Металлы и их сплавы были известны в глубокой древности. Греки времен античности выделяли в истории человечества золотой, серебряный, бронзовый и железный века. Первое упоминание об использовании в быту бронзовых изделий относится к VI—УП тыс. до н. э.

В хеттских текстах железо упоминается примерно с начала II тыс. до н. э. (троны, кинжалы, колесницы и другие предметы времен хеттского ца­ря Анитты - 1800 г. до н. э.).

Современный термин «металлы» произошел от греческого слова «те1а1- 1оп», означающего «выкапываю, добываю из земли». В этом смысле оно встречается и у Геродота (V в. до н. э.). Значительный вклад в развитие метал­ловедения внесли алхимики, стремясь получить из известных в древности ме­таллов (меди, олова, свинца, железа, ртути) серебро и золото. Изучению ме­таллов в той или иной степени посвящены труды всех ведущих ученых древ­него и нового времени.

Физико-химические основы производства металлов из природного сырья были разработаны в конце XIX - начале XX в. Считается, что с это­го времени начались и фундаментальные исследования свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.

Основы современного металловедения были заложены выдающими­ся русскими металлургами П. П. Аносовым (1799-1851) и Д. К. Черновым (1839-1921), впервые установившими связь между строением и свойства­ми металлов и сплавов.

П. П. Аносов заложил основы учения о стали, разработал научные принципы получения высококачественной стали, впервые в мире в 1831 г. применил микроскоп для исследования строения металлов.

Д. К. Чернов продолжил труды П. П. Аносова. Он по праву считается основоположником металлографии - науки о строении металлов и спла­вов. Его научные открытия легли в основу процессов ковки, прокатки, термической обработки стали.

Открытые Д. К. Черновым критические точки в стали являлись осно­вой для построения современной диаграммы состояния системы «железо - углерод».

Классические труды «отца металлографии» Д. К. Чернова развили другие выдающиеся русские ученые. Первое подробное описание структур железоуглеродистых сплавов было сделано А. А. Ржешотарским (1898). Дальнейшее развитие металловедение получило в работах видных отечественных ученых Н. И. Беляева, Н. С. Курнакова, А. А. Байкова, С. С. Штейнберга, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова и др.

В настоящее время наука о металлах развивается во вновь созданных научных центрах, с применением электронных микроскопов и другой совре­менной аппаратуры, с использованием достижений рентгенографии и физики твердого тела. Все это позволяет более глубоко изучать строение металлов и сплавов и находить новые пути повышения их механических и физико- химических свойств. Создаются сверхтвердые сплавы, сплавы с заранее за­данными свойствами, многослойные композиции с широким спектром свойств и многие другие металлические, алмазные и керамико-металлические мате­риалы.

Развивается порошковая металлургия. Металлы и сплавы широко ис­пользуются в промышленном, гражданском и транспортном строительстве.