41. Основные виды металлов и сплавов, применяемых для строительных конструкций и их свойства.

Наиболее широко применяют в строительстве чугун и сталь, представляющие собой сплавы железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором, серой и другими химическими элементами. В основу деления черных металлов на чугун и стали положено процентное содержание в сплаве углерода. Чугун — это сплав железа с углеродом, содержание которого превышает 2%; в обычных чугунах углерода содержится не более4%. Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали не должно превышать 2%. В зависимости от количества в стали углерода различают сталь: низкоуглеродистую, с содержанием углерода в ней не более 0,25%; среднеуглеродистую, когда углерода в сплаве содержится более 0,25 до 0,6%, и высокоуглеродистую, содержащую углерода более 0,6%. С повышением содержания углерода в сталях существенно изменяются их свойства; уменьшается пластичность, повышается хрупкость. Для строительных конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам в процессе их эксплуатации или при монтаже, применяют стали преимущественно низкоуглеродистые. Содержание других компонентов — кремния, марганца, фосфора и серы — может достигать в сталях более 1%, а в чугунах — более 2—4%. Для повышения технических свойств чугунов и сталей к ним добавляют различные легирующие вещества: марганец, хром, никель, молибден, алюминий, медь. Если суммарное содержание легирующих добавок в сталях не превышает 2,5%, такие стали называют низколегированными, с содержанием их 2,5—10% — среднелегированными и более 10% —высоколегированными. В строительстве применяют в основном низколегированную сталь. Чугуны с повышенным содержанием серы, марганца и фосфора и при наличии в сплаве легирующих веществ называют легированными. Путем введения легирующих веществ можно повысить коррозионную стойкость, ковкость, упругость и другие важные строительные свойства черных металлов. Например, нержавеющие стали являются сплавами железа и углерода с высоким содержанием легирующих веществ. Стоимость легированных сталей выше обычных, что ограничивает их применение. Цветные металлы разделяют на легкие и тяжелые. Основой легких. металлов и их сплавов являются алюминий и магний. Представитель таких сплавов дюралюмин представляет собой сплав алюминия (92— 95%) с медью, марганцем, железом, магнием, кремнием (5—8%). Дюралюмин начинает все шире применяться в строительстве. Из него производят легкие уголки, швеллеры, прутки, трубы, фасонные и архитектурные детали. Дюралюмин прочнее сталей (предел прочности при сжатии его превышает 400 МПа). Тяжелые металлы и их сплавы. Основными компонентами в сплавах тяжелых цветных металлов являются медь, олово, цинк, свинец.

42. Легированные стали. Влияние вида и количества легирующих элементов на свойства стали.

Легированными или специальными называют стали, в которые вводят легирующие элементы (от греческого «лега» — сложное). Легирующими называют элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее структуры и свойств. К ним относятся* Cu Al Si Ti V Cr, Nb, W, Mo, Ni, Mn, Co и др. Легированием повышают коррозионную стойкость сталей, придают им стойкость в условиях низких и высоких температур и давлений, повышают прочность, твердость, износостойкость и др. Отдельные легирующие элементы повышают у стали: Си, Si, Сг, Мо, Ni и др. — коррозионную стойкость: Si, Сr, Mo, W, Mn, Ni и др. — твердость и прочность; V, Со, Ni — вязкость; Cr, Mn, Ni — сопротивление истиранию и т. д.Преимущества легированных сталей особенно полно проявляются после термической обработки.

Легированные стали классифицируют в зависимости от общего содержания легирующих элементов: низколегированные содержат до 2,5%, среднелегированные 2,5—10% и высоколегированные — более 10% легирующих элементов. Низколегированные строительные стали применяют для изготовления строительных стальных конструкций (ферм, мостов, нефтепроводов, газопроводов и др.) и арматуры для железобетонных конструкций. Стальные конструкции обычно являются сварными и поэтому для них применяют хорошо свариваемые малоуглеродистые (менее 0,22—0,25% С) низколегированные стали повышенной прочности с добавлением более дешевых легирующих элементов — кремния и марганца. Низколегированные стали повышенной прочности обладают высокой пластичностью (дельта = 23—25%) и ударной вязкостью, повышенной прочностью; предел прочности при растяжении 550— 600 МПа, предел текучести 350—450 МПа, а после термической обработки эти показатели становятся еще выше. Высоколегированные (быстрорежущие) стали легируют большим количеством карбидообразующих элементов — ванадием, вольфрамом, молибденом, хромом. Возникают высокотвердые специальные карбиды, которые при закалке переходят в твердый раствор. Эти стали обладают высокой твердостью (горячей твердостью) и высокими режущими свойствами в горячем состоянии и красностойкостью, способностью сохранять высокую твердость во времени. Из них изготовляют режущие инструменты для работы при высоких скоростях резания, когда выделяется много теплоты и инструменты сильно нагреваются. Основные марки быстрорежущих сталей: Р18, Р6М5, РЗМЗФЗ, Р6М5Ф2КВ и др.