12 Фгоу впо Восточно-Сибирский институт мвд России

УТВЕРЖДАЮ

Начальник кафедры пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений,

канд. техн. наук, доцент

полковник внутренней службы

А.В. Корнилов

«______»___________ 200__ г.

Тема: «Металлы, их поведение в условиях пожара и способы повышения стойкости к его воздействию».

Практическое занятие № 3.

План:

1. Общие сведения о металлах и сплавах (определение, классификация, достоинства, недостатки).

2. Строение металлов и их свойства.

3. Применение металлов в строительстве.

4. Поведение металлов и сплавов в условиях пожара.

5. Способы повышения стойкости металлов к воздействию пожара и защита металлических конструкций.

В строительстве чистые металлы применяют довольно редко, более распространены сплавы. В первую очередь сплавы железа с углеродом - стали и всевозможные алюминиевые сплавы.

Исключительно важное значение металлов и сплавов в современной технике и строительстве объясняется ценными свойствами, выгодно отличающими их от других материалов. К ним относятся – высокая прочность; способность к значительным пластическим деформациям, что дает возможность обрабатывать их давлением (прокатка¹, ковка², штамповка³, волочение⁴); хорошие литейные свойства; свариваемость; способность работать при низких температурах и т.д. наряду с этим металлы обладают существенными недостатками: имеют большую плотность, способность кородировать, деформируются при высоких температурах.

Как было сказано выше, в строительстве обычно применяют не чистые металлы, а сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе черных металлов (около 94%).

I.

Металлы, применяемые в строительстве, разделяются на две группы: черные и цветные.

Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на чугун и стали. Из черных металлов наибольшее применение в строительстве находят стали, из цветных алюминиевые сплавы.

Стали представляют собой сплав железа с углеродом, при содержании последнего до 2 %. При содержании углерода более 2% сплав называется чугуном.

Сталь получают в конверторных или мартеновских печах путем продувки кислородом расплавленного чугуна. В результате продувки происходит окисление различных добавок и части углерода, содержащихся в чугуне. После плавки сталь разливают в изложницы, где происходит остывание и кристаллизация металла. В процессе кристаллизации выделяется большое количество газов и неметаллических включений. Сталь, полученную таким способом, по степени раскисления называют кипящей. Качество такой стали невысокое. В период остывания стали можно ввести специальные раскислители - кремний, марганец, алюминий и др., которые связывают газы и успокаивают процесс кристаллизации. Полученную сталь в этом случае называют спокойной. Качество спокойной стали выше, чем кипящей. В случае неполного раскисления получают промежуточную сталь - полуспокойную.

По химическому составу стали делятся на два класса: углеродистые и легированные.

Углеродистые стали – стали, в которых кроме железа и углерода присутствуют только нормальные примеси (кремний, марганец, фосфор, сера, кислород).

Нормальные примеси могут быть полезными - кремний, марганец и вредными - сера, фосфор, кислород.

В зависимости от содержания углерода стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25% углерода), среднеуглеродистые (0,25 – 0,6%) и высокоуглеродистые (более 0,6%).

Легированные стали – стали, в которых кроме нормальных примесей присутствуют (добавлены) легирующие элементы (никель, хром, вольфрам, ванадий и т.д.). Эти добавки позволяют существенно улучшить физико-механические свойства сталей (например, повышение предела текучести без снижения пластичности⁵ и ударной вязкости⁶ и т.д.).

В зависимости от характера влияния, легирующие добавки делят на добавки группы никеля и группы хрома. Входящие в эти группы химические элементы и их условные обозначения приведены в таблице