1. Кристаллизация металлов, охлаждение чистого железа, его модификации
 Скачать 233.59 Kb.
|
|
Микроструктура рельсовой стали представляет собой пластинчатый перлит с прожилками феррита на границах перлитовых зёрен. Твёрдость, сопротивление износу и вязкость достигается приданием стали однородной сорбитной структуры при помощи термической обработки путём поверхностной (на 8—10 мм) закалки головки или объёмной закалки рельса. Объёмнозакаленные рельсы имеют повышенную износостойкость и долговечность. Макроструктура рельсовой стали должна быть мелкозернистой, однородной, без пустот, неоднородностей и посторонних включений. 11)Белые чугуны. Получение, классификация по структуре, применение Получение:Содержат весь углерод (2,0...3,8%) в химически связанно состоянии в виде цементита.Имеют высокую твердость и большую хрупкость. Применяются для выплавки стали и получения ковкого чугуна. Классификация белых чугунов 1)доэвтектические 2,14<C<4.3% Перлит+Ледебурит+Цементит 2)эвтектические С=4,3% Ледебурит=100% 3)заэвтектические 4,3<C<6.67% Лед.+Цем. 12)Серые чугуны. Получение, виды, применение. Содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит Применение: Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, 1.Частицы графита имеют пластинчатую форму. Классификация серых чугунов в зависимости от металлической основы. 1.1)на ферритовой основе Структура – Феррит + графит 1.2)на ферритно-перлитной основе Феррит + перлит + графит 1.3)на перлитной основе Перлит + графит 2.Ковкие чугуны - Применяются в технике. Содержат хлопьевидный графит. 3.Высокопрочные чугуны Содержат шаровидный графит. Имеют низкую прочность на растяжение и изгиб. 13. Маркировка сталей и чугунов. Углеродистые стали обыкновенного качества в зависимости от гарантируемых свойств объединены в группы А, Б, В. По группе А стали поставляют с гарантированными механическими свойствами, по группе Б – химическими и по группе В – с теми и другими одновременно. В маркировке этих сталей, также указывается сочетание букв «Ст» с цифрой (от 0 до 6), указывающей номер марки, далее приводится степень раскисления если «сп» – то спокойная, «пс» – полуспокойная и «кп» – кипящая. Например, ВСт5пс, АСт3сп и БСт1кп. Спокойную и полуспокойную сталь изготавливают Ст1 – Ст6, кипящую – Ст1 - Ст4. Сталь Ст0 по степени раскисления не разделяют, в ней приводится только содержание углерода (С< 0,23 %), серы (S < 0,06 %) и фосфора (Р < 0,07 %). В остальных марках регламентировано содержание С, Mn, Si, S, P, а также As и Р. Для сталей обыкновенного качества, кроме Ст0, справедлива следующая формула по определению углерода: С (%) ≈ 0,07х номер марки. Так, в стали СтЗ содержание C ≈ 0,07 х 3 ≈ 0,21 % (фактически 0,14 – 0,22 %). В случае если стали производят с повышенным (0,80 – 1,1 %) содержанием марганца, в маркировке будет указываться буква «Г»: СтЗГпс, СтЗГсп, Ст5Гпс. Углеродистые качественные стали маркируются по содержанию углерода. Их поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Маркируются эти стали двухзначными числами: 08, 10, 15, 20, 25, …60, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (ГОСТ 1050-80). Например, сталь 20 содержит в среднем 0,2 мас.% углерода, сталь 50 – 0,5 мас.% и т. д. Чугунами Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления δв при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" ,высокопрочный - "ВЧ" , ковкий - "КЧ" . СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа; ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа; КЧ35 - ковкий чугун с δв растяжением примерно 350 МПа. Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун: С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу. 14.Классификация бетонов. Марки бетонов по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости; Класс бетона по прочности на сжатие;
По виду вяжущего вещества различают цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др. По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры. По объёмной массе бетоны подразделяют на: особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³); тяжёлый (плотность 2200—2500 кг/м³); облегченные (плотность 1800—2200 кг/м³); легкий (плотность 500—1800 кг/м³) По морозостойкости бывают низкой морозостойкости (< F50); средней морозостойкости (F50…F300); высокой морозостойкости (> F300) По водопроницаемости: низкой (< W4), средней (W4…W12) и высокой водопроницаемости (> W12). Марка бетона по прочности — это показатель его прочности на сжатие, обозначается буквой "М" и числом от 50 до 1000. Число показывает максимально допустимую нагрузку, которую выдерживает бетон этой марки (в кгс/см2). Марка определяет нормативную прочность бетона (в идеальных условиях). Марка по водонепроницаемости показывает способность бетона не пропускать воду сквозь свои поры под давлением, обозначается буквой "W" и цифрами от 2 до 20. Цифры показывают максимальное давление воды, которое выдерживает бетон. Марка бетона по морозостойкости показывает сколько циклов замораживания и оттаивания, которое может выдержать бетон в состоянии насыщения влагой без значительной потери прочности (допустимое снижение прочности - 5%). Обозначается буквой "F" и цифрой от 50 до 300, цифра обозначает количество циклов замораживания и размораживания, в ходе которых прочность не понижается. Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Эта статистическая формулировка означает, что установленное свойство обеспечивается не менее чем в 95% случаев. 15. Требования к заполнителям для бетонов; В качестве крупного заполнителя для бетона может быть использован щебень из естественного камня и гравия. В зависимости от крупности заполнитель подразделяется на следующие фракции, мм: от 5 до 10; от 10 до 20; от 20 до 40 и от 40 до 70. Количество зерен пластинчатой и игловатой форм должны быть не более 15% (по весу). Различают следующие марки крупного заполнителя по прочности: 1200; 1000; 800; 600; 400; 300 и 200. Прочность определяется дробимостью (раздавливанием) при сжатии в цилиндре. По морозостойкости крупный заполнитель подразделяется на марки: 15; 25; 50; 100; 150; 200 и 300. Основные физико-механические испытания крупного заполнителя должны проводиться в соответствии с ГОСТ 8269—64. Песок для приготовления тяжелых бетонов может быть природным в естественном состоянии, фракционированном (на две и более фракции), с улучшенным зерновым составом (природный обогащенный) и в виде дробленого песка (нефракционированный или состоящий из двух фракций и более). Объемный насыпной вес указанных видов песка должен быть не менее 1200кг/м3, а крупность зерен не должна превышать 5 мм. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц должно быть не более, % по весу: в природном песке — 3, фракционированном — до 2 и дробленом — до 5. 16. Требования к воде затворения для бетона; Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показатель рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на SO3). При изготовлении бетона не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки. 17. Способы обозначения состава бетона; 1. Состав бетона можно обозначить как соотношение между количеством материалов, принимая массу цемента за единицу и выделяя водоцементное отношение. В общем виде состав бетона по массе выражают в виде соотношения: 1:x:y ; В/Ц где 1 – одна часть цемента по массе; x – отношение массы песка к массе цемента; y – отношение массы крупного заполнителя к массе цемента; В/Ц – отношение массы воды к массе цемента. 2. Состав бетона можно обозначить по объему, выражая расходы материалов в л/м^3. Тогда состав бетона обозначают в виде соотношения между объемами материалов (принимая объем цемента за единицу). В общем виде состав бетона как соотношение объемов материалов обозначают: 1:a:b ; В/Ц, где 1 – одна объемная часть цемента; a-отношение объема песка к объему цемента; b-отношение объема крупного заполнителя к объему цемента. Вариант обозначения состава бетона как соотношения объемов:   ,где   3. Состав бетона может быть выражен количеством материалов, необходимых для получения 1 м^3 плотно уложенной бетонной смеси,в табличном виде. 18. Свойства бетонной смеси 1)тиксотропия — способность разжижаться при механических воздействиях (например, вибрации) и вновь загустевать при прекращении этого воздействия. 2)удобоукладываемостью называется способность бетонной смеси растекаться под действием собственного веса или механических воздействий (например, вибрации). Удобоукладываемость характеризуют показателями подвижности (осадкой конуса) и жесткости. 3) Во время транспортирования, перегрузок, укладки и уплотнения бетонной смеси она должна сохранять связность и не расслаиваться. 4) Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться *сохраняемость свойств во времени. 5) Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора. Время (в секундах), в течение которого смесь распределится в цилиндрической форме равномерно и хотя бы через два отверстия диска начнет выделяться цементное молоко, принимается за показатель жесткости смеси (Ж). Бетонные смеси марок Ж1-Ж4 имеют ОК=0, а бетонные смеси марок П2 - П5 имеют показатель жесткости Ж=0, т. к. оседают и заполняют форму без включения виброплощадки. Влияние водоцементного отношения. При постоянном расходе цемента и неизменном зерновом составе заполнителей подвижность бетонной смеси возрастает с увеличением В/Ц. Влияние расхода цемента. При постоянном водоцементном отношении и неизменном зерновом составе заполнителей подвижность возрастает с увеличением расхода цемента. 19 Подвижность бетонной смеси - определение, единица измерения, способы изменения подвижности; Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси — ОК, значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности. Бетонные смеси марок Ж1-Ж4 имеют ОК=0, а бетонные смеси марок П2 - П5 имеют показатель жесткости Ж=0, т. к. оседают и заполняют форму без включения виброплощадки. 20 Жесткость бетонной смеси - способы определения, единица измерения, способы изменения жесткости Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора ,который представляет собой металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм со штативом и штангой 6 и металлическим диском с шестью отверстиями. Прибор закрепляют на стандартной виброплощадке, в него вставляют форму-конус. Конус заполняют бетонной смесью в три слоя, штыкуя каждый слой 25 раз. Затем форму-конус снимают и, поворачивая штатив, опускают металлический диск на поверхность бетонной смеси. После этого включают вибратор. Время (в секундах), в течение которого смесь распределится в цилиндрической форме равномерно и хотя бы через два отверстия диска начнет выделяться цементное молоко, принимается за показатель жесткости смеси (Ж). Бетонные смеси марок Ж1-Ж4 имеют ОК=0, а бетонные смеси марок П2 - П5 имеют показатель жесткости Ж=0, т. к. оседают и заполняют форму без включения виброплощадки. 21.Прочность бетонов и зависимость её от различных факторов. Марка бетона по прочности. Под прочностью бетона понимают способность материала сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих под действием внешней нагрузки или других факторов. Разрушение в физическом понимании состоит в отделении частей тела друг от друга. Дефекты в материале приводят к облегчению процесса разрушения, т. е. понижают прочность материала. Прочность и деформативность бетона определяется главным образом его структурой и свойствами цементного камня, которые в свою очередь зависят от минералогического состава, В/Ц, тонкости помола цемента, возраста, условий приготовления и твердения, добавок. Свойства бетона существенно зависят от вида и качества заполнителя, а также от его состава. Прочности бетонов на разных заполнителях при прочих равных условиях могут отличаться в 1,5–2 раза. Большое влияние на процесс разрушения оказывает жидкая фаза в бетоне. Облегчая развитие пластических деформаций, деформаций ползучести и микротрещин, ослабляя структурные связи в бетоне, вода снижает его прочность, в зависимости от скорости приложения нагрузки. Марка бетона по прочности — это показатель его прочности на сжатие, обозначается буквой "М" и числом от 50 до 1000. Число показывает максимально допустимую нагрузку, которую выдерживает бетон этой марки (в кгс/см2). Марка определяет нормативную прочность бетона (в идеальных условиях).М50 М75М100М150М150 М200М250М350М400М450М550М600М600М700М800 Прочность бетона при растяжении составляет только 5-10% от предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе только 10-15% от предела прочности на сжатие 22.Влияние условий твердения бетона на его свойства. Нормальные условия твердения. На набор прочности бетона влияют множество факторов, среди них можно выделить следующие: -тип цемента, используемого при производстве бетонной смеси; -температура, при которой происходит твердение бетона; -водоцеметное отношение; -степень уплотнения бетонной смеси. Повышение прочности бетона во времени обусловлено снижением его пористости, увеличением степени гидратации цемента и прохождением ряда процессов, приводящих к увеличению как когезии частичек цемента между собой, так и адгезии их к заполнителям бетона. Твердение воды на морозе обусловлено возможностью прохождения процесса гидратации и тепловыделения цемента. Понижение температуры способствуеттакже росту концентрации напряжений в структуре бетона из-за неодинаковых коэффициентов линейного температурного расширения его компонентов. При повышенной влажности процессы разрушения бетона интенсифицируются вследствие адсорбционного эффекта. Отрицательное влияние воды на прочность бетона усиливается при заполнении крупных пор, пустот, полостей. При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20±2°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажненным песком либо опилками. При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. 23. Зависимости прочности бетона от водоцементного и цементно-водного отношений. Зависимость прочности бетона от водоцементного отношения объясняется тем, что в цементном тесте, полученном при замешивании цемента с водой в период схватывания цемент взаимодействует лишь с частью, введённой в бетонную смесь воды. Остальная вода является избыточной и, испаряясь, обуславливает пористую структуру цементного камня. Поэтому прочность бетона во многом зависит от содержания в нём воды затворения. Зависимость прочности бетона от указанных факторов выражается уравнением: Rв=ARц(Ц/В-0.5)МПа где А-коэффициент, зависящий от качества заполнителей Расчет состава бетона производят в следующем порядке: определяютцементно-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня ( или гравия) и песка; проверяют подвижность ( жесткость) бетонной смеси при отклонении этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготавливают образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный. 24. Задачи подбора состава бетона. Исходные данные для подбора состава бетона. Задача подбора состава бетона заключается в том, чтобы получить бетон требуемой прочности, морозостойкости и долговечности, а бетонную смесь — заданной удобоукладываемости при наиболее рациональном (оптимальном) соотношении компонентов. При этом расход цемента должен быть минимальным, а полученный бетон должен иметь максимальную среднюю плотность. Исходными данными для назначения состава бетона являются: требуемая марка бетона, требуемая удобоукладываемость смеси, характеристика исходных материалов, давление пара и продолжительность изотермической выдержки. Вначале определяют свойства исходных материалов. Если они соответствуют требованиям, приведенным в настоящей инструкции, подбор состава бетона ограничивается изготовлением образцов-кубов из бетонных смесей разного состава без изготовления крупноразмерных изделий требуемой номенклатуры. 25.Подбор состава бетона экспериментальным методом; При экспериментальном методе устанавливается зависимость ОК=f(В/Ц) для различных составов,заданных по объему 1:n0, n0=a+b. С этой целью задаются рядом составов и для каждого случая находят необходиме количество цемента,песка, крупного заполнителя на объем пробного замеса. Для построения зависимости подвижности бетонной смеси от В/Ц производят затворение бетонной смеси нескольких составов. На основание графиков ОК=В/Ц можно построить зависимость осадки конуса от состава бетона при одинаковом В/Ц. При работе с жестким бетонными смесями, не дающими осадки конуса,поступают аналогичным путем, но назначают для первого замеса значительно меньшее В/Ц. |