- •Н.В. Храмцов Основы материаловедения
- •Введение
- •Общие понятия о материалах
- •Исходные понятия
- •1.2. Классификация материалов
- •1. 3. Качество материалов
- •2. Свойства материалов
- •2.1. Химический состав. Макро и микроструктура металлов
- •2.2. Физические свойства материалов
- •Значения плотности некоторых материалов*
- •Взаимосвязь плотности с другими показателями
- •Где ф и o - прочность пористого (фактического) и беспористого материала;
- •Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор. Температурные характеристики
- •Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
- •Коэффициенты теплопроводности материалов
- •Теплота плавления
- •Коэффициенты теплоемкости материалов
- •Коэффициенты линейного расширения материалов
- •Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами
- •Коэффициенты водопоглащения материалов
- •Электромагнитные свойства
- •Магнитные свойства материалов
- •2.3. Механические характеристики материалов
- •У сталостные испытания
- •2.4. Технологические свойства
- •Потребительские показатели качества материалов
- •Влияние воздуха и воды на свойства материалов
- •Влажность воздуха
- •Точка росы
- •2.7. Экологическая безопасность строительных материалов
- •Средние затраты энергии на производство единицы продукции
- •3. Металлы и сплавы
- •3.1. Кристаллическая структура металлов
- •3.2. Чугуны и стали
- •Сравнительные показатели чугунов и сталей
- •3.3. Углеродистые и легированные стали
- •Легированные стали
- •Арматурные стали
- •3.4. Жаростойкие и тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.5. Термообработка сталей
- •Закалка сталей
- •3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов
- •Свойства цветных металлов
- •3.7. Алюминиевые сплавы
- •3.8. Медные сплавы
- •3.9. Свинец, олово, серебро и цинк
- •3.10. Титан и его сплавы
- •4. Каменные строительные материалы
- •4.1. Природные каменные материалы
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы
- •Определение марки цемента в результате испытаний
- •4.3. Искусственные каменные материалы
- •Классификация бетонов
- •Классификация керамики
- •Основные различия между силикатными и керамическими кирпичами
- •4.3. Современные стеновые строительные материалы
- •5. Органические материалы
- •5.1. Лесоматериалы
- •Защита древесины от гниения и возгорания
- •5.2. Строительные изделия из древесины
- •Изделия из древесины
- •5.3. Использования древесных отходов
- •5.4. Органические вяжущие
- •5.5. Современные технологии деревянного домостроения
- •Клееные брусья
- •Термодревесина
- •6. Порошковые и композиционные материалы
- •6.1. Классификация порошковых материалов
- •Классификация порошковых материалов
- •Конструкционные металлические порошковые материалы по назначению могут быть:
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей
- •6.3. Композиционные материалы
- •Примерами композиционных материалов являются:
- •7. Полимерные и пластические материалы
- •7.1. Общие свойства
- •Классификация полимерных материалов
- •Достоинства пластмасс:
- •Недостатки пластмасс:
- •7.2. Термопластичные полимеры
- •Группы полимерных материалов
- •Классификация наполнителей полимерных материалов
- •7.3. Изготовление и ремонт деталей
- •Сварка полимерных материалов
- •Способы сварки пластмасс
- •Клеевые составы на основе эпоксидных смол
- •7.5. Резиновые материалы
- •8. Основы получения сырья, обработки материалов, изготовления деталей и сборки конструкций
- •8.1. Добыча сырья
- •8.2. Изготовление материалов
- •Поризация строительных материалов
- •8.3. Обработка камня
- •8.4. Обработка древесины
- •8.5. Литье и прокатка металлов
- •Технология изготовления бесшовных труб
- •8.6. Резка металлов
- •Причины затрудненной резки некоторых сплавов
- •8.7. Антикоррозионная защита металлов и сплавов
- •8.8. Механическая обработка металлов
- •8.9. Сборка деталей
- •9. Сварка металлов
- •9.1. Классификация способов сварки
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки
- •9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка
- •9. 5. Особенности сварки чугуна и алюминия
- •9.7. Газовая сварка и наплавка
- •9.8. Оценка качества сварки
- •Методы контроля с разрушением сварного соединения
- •10. Перспективные технологии
- •10.1. Нанотехнологии
- •Размерные приставки для единиц измерения
- •Фуллерены
- •Нанотрубки
- •Шунгиты
- •Шунгит имеет следующие замечательные свойства:
- •Нанобетоны и наноасфальты
- •Полимерцементогрунт
- •Области применения наноматериалов
- •Научные перспективы
- •10.2. Фаббер-технологии в производстве деталей и строительных конструкций
- •10.3. Лазерные технологии
- •Характеристики резки материалов лазером мощностью 1,5 кВт
- •Литература
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
- •5. Органические материалы -102
- •6. Порошковые и композиционные материалы - 111
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
- •7. Полимерные и пластические материалы -120
- •9. Сварка металлов - 163
- •Механические свойства арматурной стали по классам
5.2. Строительные изделия из древесины
Продукцию, получаемую из древесины, разделяют на несколько групп: пиломатериалы после механической обработки дерева; древесные материалы и модифицированная древесина.
Пиломатериалы изготовляют из мягких пород (сосна, ель, липа, осина) и твердых (дуб, граб,..). Мягкие породы хорошо обрабатываются (пилятся, строгаются), но легко расслаиваются. Твердое дерево труднее обработать, но оно меньше трескается. Из твердых пород дерева изготовляют паркет, рукоятки топоров, молотков и кувалд, а из мягкой древесины - оконные и дверные коробки, рамы, двери и т.д.
Круглые лесоматериалы, т. е. стволы поваленного дерева, очищают от сучьев и делят на части (процесс называется раскряжевкой) разной длины – брёвна, кряжи, чураки. Так как диаметр ствола изменяется по высоте дерева, что представляет неудобства при строительстве деревянных стен, то иногда проводят оцилиндровку бревен, получая одинаковый диаметр по высоте ствола.
Пиломатериалы подразделяют на брусья, бруски, пластины, четвертины, доски и горбыль (рис.5.2).
Б рус - обрезные пиломатериалы толщиной и шириной более 100 мм (100, 150 и 200 мм), а у брусков эти размеры менее 100 мм (40, 50, 60, 70, 80 и 90 мм). Доски имеют толщину от 16 мм (16, 20, 25, 30, 40, 50 мм и далее). Пиломатериалы с опиленными кромками называются обрезными, а без опиленных - необрезные. Пиломатериалы, которые после распиловки строгали, называются строганными. Тонкие доски (до 32 мм) называются тесом.
Изделия из древесины
Элементы не большого поперечного сечения – деревянные фрезерованные детали, называемые погонажными (их измеряют погонными метрами): плинтусы, карнизы, наличники, поручни для лестничных перил, обшивки, а также половые (на одной кромке имеет паз, на другой – гребень) рейки.
Столярные плиты состоят из внутреннего щита, который изготовляют из узких реек путем их тесного стыкования впритык, и наклеенных на него с обеих сторон шпона в один или два слоя.
К паркетным изделиям относят штучный паркет, паркетные доски, паркетные и мозаичный (наборный) паркет.
Столярно-строительные изделия – оконные и дверные блоки, перегородки и панели жилых и гражданских зданий.
5.3. Использования древесных отходов
Из кусковых отходов лесопиления и деревообработки изготовляют клееные панели, щиты и плиты, паркет, дверные коробки, кровельную и штукатурную дрань, кровельную плитку, заготовки для столярного производства, стеновые блоки и панели из него, древесноволокнистые и древесностружечные плиты и другие изделия, которые с успехом заменяют деловую древесину.
Материалы и изделия изготовляют из опилок и стружек либо с использованием вяжущих веществ, либо без применения их. Для изготовления мебели и фанеры используют шпон: снимается резцом тонкая (0,5…1,5 мм) непрерывная стружка с поверхности вращающегося предварительно распаренного бревна.
Для изготовления искусственных древесных материалов (ДВП, ДСП, ЦСП) получают древесную шерсть - стружку бревен ели, пихты, сосны толщиной 0,3…0,5 мм, шириной 2…5 мм и длиной до 200…500 мм.
Искусственные материалы на основе древесины это:
-фанера, получаемая склеиванием 3 и более слоев (шпона) древесины дуба, березы, липы и др.;
-древесностружечная плита (ДСП), получаемая горячим прессованием древесных стружек и опилок с жидкими термореактивными смолами. Для повышения прочности плиты средний слой изготовляется из относительно толстой стружки (до 1 мм), а наружные – из тонких стружек (до 0,2 мм).
-древесноволокнистая плита (ДВП), изготовляемая горячим прессованием (150…160 С при давлении 1…5 МПа), или сушкой волокнистой массы, состоящей из древесных волокон, наполнителей и полимеров и добавок и сформированной в виде ковра. Плиты используют для тепло- и звукоизоляции; подшивают потолки, настилают полы, облицовывают стены и перегородки.
-цементностружечная плита (ЦСП), получаемая горячим прессованием сосновой стружки с цементом и добавками. Материал используются для изготовления подоконников, отделки стен, полов и потолков. ЦСП изготовляют в п. Винзили в ОАО «Сибжилстрой». Это экологически чистый строительный материал, получаемый методом прессования смеси, состоящей из портландцемента (25%), древесной стружки (65%), воды (10%) и минеральных добавок (1,5%) жидкого стекла и сульфата алюминия. Материал стоек к воде и огню, относительно прочный.
-фибролит, изготовляется горячим прессованием древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества (цемента). Прочность и твердость фибролита невысокие, поэтому он используется как теплоизоляционный материал (λ=0,08…0,1 Вт/(м×К).
Бумага - искусственный материал из древесных волокон, тесно переплетенных между собой и соединенных силами сцепления. При производстве ее используются добавки: мел, каолин и др. Бумага классифицируется (свыше 600 видов) по назначению: чертежная, электроизоляционная, светочувствительная, кабельная и пр.
Картон от бумаги отличается толщиной и массой. Добавки и покрытия могут обеспечивать картону особые свойства: био-, термо- и пожаростойкость, влагопрочность и др.
Рубероид - кровельный рулонный картон, пропитанный расплавленным легкоплавким битумом, имеющим одно или двухстороннее покрытие из тугоплавкого битума с наполнителями и посыпкой (асбестом, тальком и др.).
Толь - это кровельный рулонный картон, пропитанный каменноугольным или сланцевым дегтевым продуктом с последующим нанесением минеральной посыпки на лицевую и нижнюю поверхности.
Эковата производится на заводе «Тюмень – ЭКОВАТА». Она состоит из целлюлозы (71%), нелетучих антисептиков (7%) для защиты от гниения и антипиренов (12%) для увеличение огнестойкости материала. Плотность ее составляет 3055 кг/м3 при очень низкой теплопроводности (λ=0,036Вт/(м×К). Очень важно, что при повышенной влажности капилляры эковаты поглощают воду, а пространство между волокнами остается сухим, поэтому теплопроводность ее при работе во влажной среде не изменяется.