6.8. Каменное и шлаковое литье

Из горных пород и металлургических шлаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.

Сырье. В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доло­мит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрзшенные изделия, а вторые — светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.

Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400...1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав вы­ливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохож­дения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. По­следняя операция — отжиг — второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м³; пористость — не более 1...2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопогло-щение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе — 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универ­сальная химическая стойкость.

Применение. Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействиям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному истира­нию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэтому основными видами литых каменных изделий являются облицовочные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для

мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья исполь­зуются в производстве электроизоляционных изделий.

Каменное литье светлых тонов применяют как материал для обли­цовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

Контрольные вопросы

1. Что называют стеклами? 2. Какие главнейшие оксиды входят в состав стекла? 3. Каковы главнейшие свойства стекла? 4. Как ползают листовое стекло? 5. Назовите отделочные материалы из стекла. 6. Что такое ситаллы? 7. Каковы области применения изделий из каменного литья?

Глава 7. Металлы и металлические изделия 7.1. Общие сведения о металлах и сплавах

Металлы — кристаллические вещества, характеризующиеся высо­кими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хоро­шо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кри­сталлической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходи­мостью придания металлам требуемых свойств.

Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свой­ствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеро­дом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные.

Кчерным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элемен­тами. По химическому составу различают стали углеродистые и леги­рованные, а по назначению — конструкционные, инструментальные и специальные.

Чугун — сплав железа с углеродом (более 2,14 %), некоторым коли­чеством марганца (до 2 %), кремния (до 5 %), а иногда и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

Химическое соединение железа с углеродом — карбид железа, в котором содержится 6,67 % углерода, называют цементитом. Цементит хрупок и имеет высокую твердость. Чем больше цементита в сплаве, тем он более твердый и хрупкий. В некоторых случаях (например, в присутствии больших количеств кремния) цементит не образуется, а углерод выделяется в виде графита (в сером чугуне).

В сталях и чугунах феррит, аустенит и цементит существуют в виде механических смесей. Иными словами, сталь и чугун — поликристал­лические материалы, свойства которых зависят как от химического состава (количества железа, углерода и других примесей), так и от структуры (типа и размера кристаллов). Например, при нагревании до температуры выше 723° С твердая и прочная углеродистая сталь, со­стоящая из смеси феррита и цементита, становится мягкой и прочность ее падает, так как смесь феррита и цементита переходит в аустенит — раствор углерода в у-железе. На этом основана горячая обработка (прокат, ковка) углеродистых сталей. Этим же объясняется резкое падение прочности стальных конструкций при нагреве во время пожа­ра.