- Главная /
- Инфоблок /
- Аналитика, экспертные мнен... /
- Цветные металлы
Цветные металлы
Из цветных металлов наибольшее применение в строительстве имеет алюминий, обладающий комплексом благоприятных свойств – высокой удельной прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и избирательной экономической эффективностью. Другие металлы – серебро золото, медь, цинк, титан, магний, олово, свинец и другие используются главным образом как легирующие добавки компоненты сплавов и имеют поэтом специальное и ограниченное применение в строительстве (специальные виды стекла, уникальные объекты – мемориалы на Мамаевом кургане в Волгограде, на Поклонной горе, обелиск в честь покорения космоса в Москве и другие, в которых большое использование нашли титан, медь и их сплавы; запорно-регулировочная арматура и устройства водопроводно-отопительных, электротехнических систем зданий и сооружений).
В чистом виде цветные металлы, как и железо, вследствие их малой прочности и твердости, применяются редко). Практическое значение имеют их сплавы.
Алюминий
Алюминий – металл серебристо-белого цвета, плотностью 2700 кг/см³ и температурой плавления 658°C. Кристаллическая решетка его – гранецентрированный куб с периодом 0,40412 нм. Реальные зерна алюминия, как и зерна железа, имеют блочное строение и аналогичные дефекты – вакансии, межузельные атомы, дислокации, мало- и большеугловые границы между зернами. Технический алюминий вследствие малой прочности в строительных конструкциях применяется редко. Повышение прочности достигается легированием Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn, а также пластическим деформированием (нагартовкой), закалкой и старением. В равновесном состоянии сплавы алюминия представляют собой низколегированные твердые растворы и интерметаллидные фазы. Все сплав алюминия делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы в свой очередь подразделяются на термически упрочняемые и неупрочняемые. К термически упрочняемым относятся сплавы Al-Mn-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; термически неупрочняемым – технический алюминий и двухкомпонентные сплавы Al-Mn и Al-Mg (магалии).
Медь
Медь – основная легирующая добавка сплавов – дуралюминов значительно повышающая прочность алюминия, на снижающая его пластичность и антикоррозионные свойства.
Марганец и магний повышают прочность и антикоррозионные свойства; кремний повышает жидкотекучесть и легкоплавкость, но ухудшает пластичность. Цинк, особенно с магнием, значительно увеличивает прочность алюминия, но уменьшает стойкость к коррозии под напряжением. Для улучшения качества алюминиевых сплавов в них вводят некоторое количество хрома, ванадия, титана, циркония и других элементов.
Железо
Железо (0,3-0,7%) является нежелательной, но неизбежной примесью. Соотношение компонентов в тройных и многокомпонентных сплавах подбирается исходя из условий достижения после их термической обработки и старения высокой прочности и хорошей обрабатываемости давлением, прокаткой, резанием, сваркой и коррозионной стойкости. Такие сплавы обозначаются марками для различных конструктивных элементов зданий. Марки имеют буквенное и цифровое обозначение, характеризующее состав и состояние сплава. Последнее обозначается: М – отожженный (мягкий); Н – нагартованный; Н2 – полунагартованный; Т – закаленный и естественно состаренный; Т1 – закаленный и искусственно состаренный; Т4 – не полностью закаленный и искусственно состаренный. Нагартовка и полунагартовка свойственны для термически неупрочняемых сплавов; закалка и старение для термически упрочняемых.
Марки технического алюминия обозначаются: АД, АД1 (А – алюминий, Д – сплав типа дуралюмина, I – характеризует степень чистоты алюминия – 99,3%; в марке АД – 98,8% Al); высокопрочного – В95, В96, ковочного – АК6, АК8 (цифры обозначают суммарное содержание основных и дополнительных легирующих элементов в сплаве (%).
Марки термически неупрочняемых алюминиевых сплавов: АДlМ, АМцМ, АМr2М, АМr2Н2 (М – мягкий, Мц – марганец, Мr2 – магний при содержании в сплаве 2%).
Цифровое обозначение марок алюминиевых сплавов: 1915, 1915Т, 1925, 1935Т (первая цифра обозначает основу сплава – алюминий; вторая – композицию компонентов; 0 – технически чистый алюминий, 1 – Al-Cu-Mg, 3 – Al-Mg-Si, 4 – Al-Mn, 5 – Al-Mg, 9 – Al-Mg-Zn; две последние – порядковый номер сплава в своей группе (композиции).
Основными видами термической обработки алюминиевых сплавов является отжиг, закалка и старение (отпуск). Отжиг происходит без фазовых превращений как и отжиг l рода для стали и применяется для снятия остаточных напряжений, гомогенизации, рекристаллизации и возврата. В последнем случае происходит восстановление начальных физических и механических свойств сплава, снижение прочности, повышение пластичности и ударной вязкости необходимые для технологических целей.
Медь в чистом виде имеет небольшую прочность (200-250 МПа) и высокую пластичность (30-35%). Температура ее плавления 1083°C. Она плохо обрабатывается резанием, но хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях. Широко распространены сплавы меди – латуни и бронзы.
Латунь
Латунь – это сплав меди с цинком. Предельная растворимость цинка в меди – 39%. Такой сплав представляет собой твердый раствор цинка в меди. При содержании цинка до 45% возникает вторая фаза латуни. Двухфазные латуни более прочны и тверды, чем однофазные, но малопластичны. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, указывающими содержание меди в процентах: Л96 – томпак; Л80 – полутомпак. Для улучшения свойств латуни подвергают холодному и горячему деформированию, рекристаллизационноу отжигу при 500-700°C и легированию добавками Sn, Si, Mn, Al, Fe, Pb, повышающими прочность, коррозионную стойкость и антифрикционные свойства. Специальные латуни маркируют: ЛА77-2 (латунь, содеращая 77% Cu, 1% Al и 21% Zn). ЛАЖ60-1-1 (латунь содержащая 60% Cu, 1% Al , 1% Fe и 38% Zn). Они представляют собой однородные твердые растворы и поэтому весьма пластичны.
Бронзы – это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом, бериллием и другими элементами.
Оловянистые бронзы
Оловянистые бронзы представляют твердый раствор 4-5% олова в меди. При большем содержании олова пластичность и литейные свойства бронзы резко снижаются. Перед обработкой давлением их подвергают рекристаллизационному отжигу при 600-650°C. Для улучшения литейных свойств и повышения прочности в бронзу вводят до 1% фосфора.
Алюминиевые и кремнистые бронзы
Алюминиевые и кремнистые бронзы имеют механические свойства, аналогичные оловянистым бронзам, но более дешевые и стойкие в агрессивных средах. В промышленности используют только однофазные бронзы, обладающие высокими пластичными и литейными свойствами.
Бериллиевые бронзы
Бериллиевые бронзы содержат 2-2,5% Ве и обладают наилучшими свойствами из всех известных бронз.
Свинцовые бронзы
Свинцовые бронзы содержат до 30% Pb и не образуют твердых растворов свинца в меди. Они склонны, как и оловянистые бронзы, к ликвации, имеют невысокую прочность, пластичность и хорошие антифрикционные свойства. Маркируют все бронзы аналогично латуням. Например, БрОЦСНЗ-7-5-1 – оловянистая бронза, содержит 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni и 82% Сu; БрАЖН10-4-4 – алюминиевая бронза, содержит 10% Al, 4% Fe, 4% Ni и 82% Cu.
Титан
Титан – металл серебристо-белого цвета, плавится при 1665+-5°C. Существует в двух модификациях: α-титан до 882°C (плотность 4505 кг/см³) кристаллизующийся в гексагональной решетке и β-титан при температуре 900°C и более (плотность 4320 кг/см³), кристаллизующийся в объемно-центрированной кубической решетке с периодом 0,33132 нм. На поверхности титана легко образуется прочная оксидная пленка, защищающая его от коррозии во всех средах, кавитационной коррозии и коррозии под напряжением.
Технический титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 и ВТ1-1 имеет невысокую прочность, пластичен, хорошо обрабатывается давлением и сваривается. Примеси N, C, O и Н ухудшают антикоррозионные свойства, пластичность и свариваемость титана; охрупчивают (особенно водород) и увеличивают его прочность и твердость. Для улучшения механических и технологических свойств титана его легируют добавками Al, Mo, V, Mn, Cr, Sn, Fe, Zn, Si. Различают α-сплавы и α+β-сплавы титана. Первые представляют собой твердый раствор легирующих элементов (Al – основной, Sn, Zn и Мо, Fe, Cr) в α-титане. Они не упрочняются термообработкой и подвергаются только рекристаллизационному отжигу при 780-850°C. α+β-сплавы состоят из α- и β- твердых растворов и содержат кроме Al 2-4% Cr, Mo, Fe (стабилизаторов β-титана). α+β-сплавы упрочняются закалкой и старением. При закалке происходит мартенситное превращение и образуется пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в α-титане. При старении происходит распад мартенситных фаз и остаточной β-фазы, сопровождающийся упрочнением сплава. Наиболее распространенные α-сплавы, ВТ5, ВТ5-1, ОТ4. Они успешно деформируются в горячем и холодном состоянии, свариваются и противостоят коррозии.
Авторы: редакционная статья ТехСтройЭкспертизы
Техническая строительная экспертиза
Узнать стоимость и сроки online, а также по тел.: +7(495) 641-70-69; +7(499) 340-34-73; e-mail: manager@tse-expert.ru
Структурные конструкции
Трехслойные панели
Подготовка поверхности и выбор состава при реконструкции
Чугун
Виды соединений конструкций из дерева и пластмасс
Техническая строительная экспертиза в частном домостроении
Анализ смет
Инженерное оборудование
Техническое обследование и реконструкция зданий и сооружений
Определение причин аварийности
Контроль качества строительства
Судебная экспертиза