Введение

В настоящее время с увеличением количества строящегося жилья возникает необходимость к повышению производительности строительно-монтажных работ. Основным материалом при строительстве зданий является железобетон. Современные сборные и монолитные железобетонные конструкции характеризуются применением в значительных объемах различных способов и технологий сварки: ручной дуговой сварки покрытыми электродами, механизированной дуговой сварки под флюсом, в углекислом газе и порошковой проволокой, контактной точечной и стыковой сварки и др. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам, железобетон получил самое широкое распространение в гражданском, промышленном, гидротехническом, сельском и транспортном строительстве.

При строительстве резервуаров нефтехранилищ и газохранилищ используются цельнометаллические конструкции, при изготовлении и монтаже которых используется большое количество сварочных работ различных способов.

Правильный выбор способа сварки зависит от многих показателей – материала свариваемых изделий, условий проведения работ и т.д. Для обеспечения надежного качественного соединения необходимы знания не только в области сварки, но и в металловедении.

Металловедение — наука, изучающая строение и свойства металлов и их сплавов, устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и разрабатывающая пути воздействия на их свойства. Теоретическими основами металловедения являются такие науки, как кристаллография, физика твердого тела, физическая химия. В свою очередь на металловедение опираются такие научные дисциплины, как общая металлургия, технология металлов, коррозия металлов, теория прочности и др.

1. Основы металловедения

1.1. Общие представления о строении металлов

1.1.1. Общие сведения

Из всех известных в настоящее время элементов более половины являются металлами. Металлы – непрозрачные вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью. Прежде всего металлы можно разделить на две большие группы — черные и цветные металлы.

Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость и во многих случаях обладают полиморфизмом. Наиболее типичным металлом этой группы является железо.

Цветные металлы чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления, для них характерно отсутствие полиморфизма. Наиболее типичным металлом этой группы является медь.

Черные металлы в свою очередь можно подразделить следующим образом:

1. Железные металлы — железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.

2. Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем железа (т.е. выше 1539°С) Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов.

3. Урановые металлы — актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики.

4. Редкоземельные металлы (РЗМ) — лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединяемые под названием лантаноидов, и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.). Их применяют как присадки к сплавам других элементов.

5. Щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением особых случаев.

Цветные металлы подразделяются на:

1. Легкие металлы — бериллий, магний, алюминий, обладающие малой плотностью.

2. Благородные металлы — серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). К ним может быть отнесена и «полублагородная» медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.

3. Легкоплавкие металлы — цинк, кадмий, ртуть, олово, свинец, висмут, таллий, сурьма и элементы с ослабленными металлическими свойствами — галлий, германий.

Первыми используемыми человеком металлами были золото и медь, т.к. они встречаются в природе в виде самородков. Более редким металлом в виде самородка является железо, поэтому самым древним железным изделием (IV тысячелетие до н.э.), сохранившимся до наших дней, является ожерелье, найденное в Египте.

В современном мире на каждого человека приходится около 4-5 тон металла в виде сооружений, техники и множества других изделий.