Предел прочности при изгибе алюминия

Статьи

Свойства алюминия

Свойства алюминия

Алюминий — серебристо-белый легкий металл. Расположен в III группе Периодической системы элементов Д.И.Менделеева под номером 13; атомная масса алюминия — 26,98. Конфигурация внешней электронной оболочки 3s 2 3р; атомный радиус — 0,143 мм, ионный радиус А1 3+ (в скобках указаны координационные числа) 0,053 нм (4); 0,062 нм (5); 0,067 нм (6); энергия ионизации А1 -» А1 + -> А1 2+ —> А1 3+ — соответственно 5,984; 18,828; 28,44 эВ; сродство к электрону 0,5 эВ; электроотрицательность по Поллингу — 1,5; поперечное сечение захвата тепловых нейтронов — 215*10 -25 м 2 [3]. Алюминий имеет кубическую гранецентрированную кри­сталлическую решетку с параметрами: а = 0,40403 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m. В природе существует один стабильный изотоп 27 А1.

Отличительные особенности алюминия — высокая электропроводимость, теплопроводность, коррозионная стойкость, малая плотность и отличная обрабатываемость давлением в холодном состоянии.

Физические свойства алюминия [2-6]

Механические свойства алюминия [4-6]

При охлаждении алюминия до температуры ниже 120 К его прочностные свойства в отличии от большинства металлов возрастают, а пластичность не изменяется (табл. 1.7).

Механические свойства алюминия различной чистоты

Технологические свойства алюминия [6]

Коррозионные свойства алюминия [6].

Алюминий и его сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях как сельской местности, так и городских про­мышленных районов.

Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия и его сплавов. Алюми­ний практически не корродирует в дистиллированной и чистой пресной (естественной) воде даже при высоких температурах (до 180 °С). Действие пара на алюминий и его сплавы также незначи­тельно.

Вода, содержащая примеси щелочей, резко повышает скорость коррозии алюминия. При ком­натной температуре скорость коррозии алюминия в аэрированной воде содержащей 0,1% едкого натрия — 16 мм/год; 0,1% соляной кислоты — 1 мм/год и 1% соды — 4 мм/год.

Алюминий и его сплавы, не содержащие меди, достаточно стойки в естественной (не загряз­ненной) морской воде. Сернокислые соли магния, натрия, алюминия, а также гипосульфит прак­тически не действуют на технический алюминий. Скорость коррозии алюминия возрастает в при­сутствии в воде солей ртути, меди или ионов хлора, разрушающих защитную оксидную пленку на алюминии.

В концентрированной азотной кислоте при комнатной температуре алюминий и его сплавы ус­тойчивы, но быстро разрушаются в разбавленных кислотах.

Слабые растворы серной кислоты, концентрацией до 10%, при комнатной температуре незна­чительно влияют на технический алюминий, но с повышением концентрации и температуры ско­рость коррозии резко возрастает. В концентрированной серной кислоте алюминий практически устойчив.

Соляная кислота быстро разрушает алюминий и его сплавы, особенно с повышением темпера­туры. Такое же действие на алюминий оказывают растворы плавиковой и бромистоводородной кислот. Слабые растворы фосфорной (менее 1%), хромовой (до 10%) и борной (при всех концен­трациях) кислот на алюминий и его сплавы действуют незначительно.

Органические кислоты — уксусная, масляная, лимонная, винная, а также кислые (незагрязнен­ные) фруктовые соки, вино оказывают слабое действие на алюминий и его сплавы, за исключени­ем щавелевой и муравьиной кислот.

Алюминий и его сплавы быстро разрушаются в растворах едких щелочей, однако в растворах аммиака они довольно стойки, особенно сплавы, содержащие магний. Амины на них действуют также незначительно.

Следует отметить, что алюминий и однофазные сплавы на алюминиевой основе более стойки в коррозионном отношении, чем сплавы двухфазные и многофазные.

Влияние примесей на свойства алюминия. На коррозионные, физические, механические и технологические свойства алюминия оказывают значительное влияние примеси различных эле­ментов. Так, например, большинство примесей снижают электропроводность алюминия (рис. 1.1). Основные примеси в алюминии — железо и кремний. Железо снижает коррозионную стойкость, электропроводность и пластичность алюминия, но несколько повышает его прочность. Диаграмма состояния системы Al-Fe, приведенная на рис. 1.2, показывает, что железо незначительно раство­ряется в алюминии в твердом состоянии. При температуре эвтектики (655°С) растворимость желе­за достигает 0,052% и с понижением температуры граница твердого раствора а резко сдвигается в сторону алюминия. Железо в алюминии присутствует в виде самостоятельной фазы Al₃Fe.

Железо — вредная примесь не только в алюминии, но и в сплавах алюминия с кремнием и магнием. Однако в жаропрочных алюминиевых сплавах железо (в сочетании с никелм) является полезной примесью.

Обычная примесь в алюминии — кремний. В сплавах на алюминиевой основе кремний наряду с медью, магнием, цинком, а также марганцем, никелем и хромом вводится в качестве основного компонента. Образующиеся при этом соединения CuAl₂, Mg₂Si, CuMgAl₂ и др. являются эффек­тивными упрочнителями алюминиевых сплавов.

Из диаграммы состояния алюминий-кремний (рис. 1.3) видно, что при температуре эвтектики 577°С в алюминии растворяется до 1,65% кремния. С понижением температуры область твердого раствора α резко уменьшается.

Примеси кальция и других элементов, присутствующих в стандартных марках алюминия в не­значительном количестве, не имеют практического значения. Небольшие добавки церия, натрия и титана оказывают существенное влияние на структуру и свойства определенных алюминиевых сплавов.

Водород хорошо растворяется в алюминии и оказывает отрицательное влияние на его свойства, вызывая при литье пористость. Азот при высоких температурах вступает в реакцию с алюминием с образованием тугоплавкого соединения.

Токсикологические свойства алюминия [7]. В соответствии с ГОСТом по степени воздейст­вия на организм человека алюминиевую пыль относят к III классу опасности. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) в воздухе пыли металлического алюминия и его оксидов состав­ляет 2 мг/м 3 .

При постоянном вдыхании пыли металлического алюминия и его оксида может возникнуть алюминоз легких. Рабочие, подвергшиеся воздействию пыли, должны проходить периодически флюорографическое обследование. У рабочих, занятых в производстве алюминия, часты катары верхних дыхательных путей (рипиты, фарингиты).

Наибольшую опасность для здоровья представляет процесс электролиза глинозема, протекаю­щий в расплавленном криолите (Na₃AlF₆) при температуре 950 °С. Электролиз расплавленных со­лей может сопровождаться выбросами большого количества фторидной пыли, фторсодержащих газов, а также паров и частиц битума-компонента анодной массы. Рабочим, занятым на этой опе­рации, также грозят ожоги кожи и глаз при попадании на них расплавленного металла. Во избежании несчастных случаев электролизные ванны необходимо надежно изолировать, рабочие должны иметь средства индивидуальной защиты:, противопылевые маски, очки. перчатки, фартуки, сапоги и т.д. В электролизных цехах должен регулярно проводиться контроль за содержанием пыли в воздухе.

ПДК алюминия и его оксида по ГОСТу и нормативам США приведены ниже:

* Предел кратковременного влияния, т.е. максимальная концентрация, воздействию которой человек может подвергаться не более 15 минут подряд при условии, что в течении дня допускается не более 4-х таких воздействий с промежутками не менее 60 минут.

** Величина порогового предела концентрации вещества, устанавливаемая американской конференцией государственных гигиенистов и определенная для 8-часового рабочего дня и 40-часовой рабочей недели.

Предел прочности при изгибе алюминия

Содержание:

Марки алюминия.

Алюминий характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, пластичностью, морозостойкостью. Важнейшим свойством алюминия является его малая плотность (примерно 2.70 г/куб.см). Температура плавления алюминия около 660 С.

Физико-химические, механические и технологические свойства алюминия очень сильно зависят от вида и количества примесей, ухудшая большинство свойств чистого металла. Основными естественными примесями в алюминии являются железо и кремний. Железо, например, присутствуя в виде самостоятельной фазы Fe-Al , снижает электропроводность и коррозионную стойкость, ухудшает пластичность, но несколько повышает прочность алюминия.

В зависимости от степени очистки первичный алюминий разделяют на алюминий высокой и технической чистоты (ГОСТ 11069-2001). К техническому алюминию относятся также марки с маркировкой АД, АД1, АД0, АД00 (ГОСТ 4784-97). Технический алюминий всех марок получают электролизом криолит-глиноземных расплавов. Алюминий высокой чистоты получают дополнительной очисткой технического алюминия. Особенности свойств алюминия высокой и особой чистоты рассмотрены в книгах

1) Металловедение алюминия и его сплавов. Под ред. И.Н.Фридляндер. М. 1971. 2) Механические и технологические свойства металлов. А.В.Бобылев. М. 1980.

Ниже в таблице приведена сокращенная информация о большей части марок алюминия. Также указано содержание его основных естественных примесей – кремния и железа.

— Фольга для обкладок конденсаторов

— Катанка для производства

— Сырье для производства алюминиевых сплавов

— Прокат (прутки, ленты, листы, проволока, трубы)

Главное практическое различие между техническим и высоокоочищенным алюминием связано с отличиями в коррозионной устойчивости к некоторым средам. Естественно, что чем выше степень очистки алюминия, тем он дороже.

В специальных целях используется алюминий высокой чистоты. Для производства алюминиевых сплавов, кабельно-проводниковой продукции и проката используется технический алюминий. Далее речь будет идти о техническом алюминии.

Электропроводность.

Важнейшее свойство алюминия – высокая электропроводность, по которой он уступает только серебру, меди и золоту. Сочетание высокой электропроводности с малой плотностью позволяет алюминию конкурировать с медью в сфере кабельно-проводниковой продукции.

На электропроводность алюминия кроме железа и кремния сильно влияет хром, марганец, титан. Поэтому в алюминии, предназначенном для изготовления проводников тока, регламентируется содержание ещё нескольких примесей. Так, в алюминии марки А5Е при допускаемом содержании железа 0.35%, а кремния 0.12%, сумма примесей Cr + V + Ti + Mn не должна превышать всего лишь 0.01%.

Электропроводность зависит от состояния материала. Длительный отжиг при 350 С улучшает проводимость, а нагартовка проводимость ухудшает.

Величина удельного электрического сопротивления при температуре 20 С составляет Ом*мм 2 /м или мкОм*м :

0.0277 – отожженная проволока из алюминия марки А7Е

0.0280 – отожженная проволока из алюминия марки А5Е

0.0290 – после прессования, без термообработки из алюминия марки АД0

Таким образом удельное электросопротивление проводников из алюминия примерно в 1.5 раза выше электросопротивления медных проводников. Соответственно электропроводность (величина обратная удельному сопротивлению) алюминия составляет 60-65% от электропроводности меди. Электропроводность алюминия растет с уменьшением количества примесей.

Температурный коэффициент электросопротивления алюминия (0.004) приблизительно такой же, как у меди.

Теплопроводность

Теплопроводность алюминия при 20 С составляет примерно 0.50 кал/см*с*С и возрастает с увеличением чистоты металла. По теплопроводности алюминий уступает только серебру и меди (примерно 0.90), втрое превышая теплопроводность малоуглеродистой стали. Это свойство определяет применение алюминия в радиаторах охлаждения и теплообменниках.

Другие физические свойства.

Алюминий имеет очень высокую удельную теплоемкость (примерно 0.22 кал/г*С). Это значительно больше, чем для большинства металлов (у меди – 0.09). Удельная теплота плавления также очень высока (примерно 93 кал/г). Для сравнения – у меди и железа эта величина составляет примерно 41-49 кал/г.

Отражательная способность алюминия сильно зависит от его чистоты. Для алюминиевой фольги чистотой 99.2% коэфициент отражения белого света равен 75%, а для фольги с содержанием алюминия 99.5% отражаемость составляет уже 84%.

Коррозионные свойства алюминия.

Сам по себе алюминий является очень химически активным металлом. С этим связано его применение в алюмотермии и в производстве ВВ. Однако на воздухе алюминий покрывается тонкой (около микрона), пленкой окиси алюминия. Обладая высокой прочностью и химической инертностью, она защищает алюминий от дальнейшего окисления и определяет его высокие антикоррозионные свойства во многих средах.

В алюминии высокой чистоты окисная пленка сплошная и беспористая, имеет очень прочное сцепление с алюминием. Поэтому алюминий высокой и особой чистоты очень стоек к действию неорганических кислот, щелочей, морской воды и воздуха. Сцепление окисной пленки с алюминием в местах нахождения примесей значительно ухудшается и эти места становятся уязвимы для коррозии. Поэтому алюминий технической чистоты имеет меньшую стойкость. Например по отношению к слабой соляной кислоте стойкость рафинированного и технического алюминия различается в 10 раз.

На алюминии (и его сплавах) обычно наблюдается точечная коррозия. Поэтому устойчивость алюминия и его сплавов во многих средах определяется не по изменению веса образцов и не по скорости проникновения коррозии, а по изменению механических свойств.

Основное влияние на коррозионные свойства технического алюминия оказывает содержание железа. Так, скорость коррозии в 5% растворе HCl для разных марок составляет (в ):

Наличие железа уменьшает стойкость алюминия также к щелочам, но не сказывается на стойкости к серной и азотной кислоте. В целом коррозионная стойкость технического алюминия в зависимости от чистоты ухудшается в таком порядке: А8 и АД000, А7 и АД00, А6, А5 и АД0, АД1, А0 и АД.

При температуре свыше 100С алюминий взаимодействует с хлором. С водородом алюминий не взаимодействует, но хорошо его растворяет, поэтому он является основной составляющей газов, присутствующих в алюминии. Вредное влияние на алюминий оказывает водяной пар, диссоциирующий при 500 С, при более низких температурах действие пара незначительно.

Алюминий устойчив в следующих средах:

— естественная пресная вода до температур 180 С. Скорость коррозии возрастает при аэрации,

примесях едкого натра, соляной кислоты и соды.

— концентрированная азотная кислота

— кислые соли натрия, магния, аммония, гипосульфит.

— слабые (до 10%) растворы серной кислоты,

— 100% серная кислота

— слабые растворы фосфорной (до 1%), хромовой (до 10%)

— борная кислота в любых концентрациях

— уксусная, лимонная, винная. яблочная кислота, кислые фруктовые соки, вино

Алюминий неустойчив в таких средах:

— разбавленная азотная кислота

— разбавленная серная кислота

— плавиковая и бромистоводородная кислота

— щавелевая, муравьиная кислота

— растворы едких щелочей

— вода, содержащая соли ртути, меди, ионов хлора, разрушающих окисную пленку.

В контакте с большинством технических металлов и сплавов алюминий служит анодом и его коррозия будет увеличиваться.

Механические свойства

Модуль упругости E = 7000-7100 кгс/мм 2 для технического алюминия при 20 С. При повышении чистоты алюминия его величина уменьшается (6700 для А99).

Модуль сдвига G = 2700 кгс/мм 2 .

Основные параметры механических свойств технического алюминия приведены ниже:

Механические свойства сплавов цветных металлов

Основные характеристики механических свойств сплавов цветных металлов

• E — модуль упругости — коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и относительным удлинением;
• G — модуль сдвига (модуль касательной упругусти) — коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и относительным сдвигом;
• μ — коэффициент Пуассона — абсолютное значение отношения поперечной деформации к продолной в упругой области;
• σ_т — предел текучести (условный) — напряжение при котором остаточная деформация после снятия нагрузки составляет 0,2%;
• σ_в — временное сопротивление (предел прочности) — прочность на разрыв;
• δ — относительное удлинение — отношение абсолютного остаточного удлинения образца после разрыва к начальной расчётной длине;
• твёрдость (HB, HRC, HV).

Механический свойства алюминиевых сплавов

Для обозначения состояний деформируемых сплавов приняты следующие обозначения: М — мягкий, отожжённый; П — полунагартованный; Н — нагартованный; Т — закалённый и естественно состаренный; Т1 — закалённый и искусственно состаренный на высокую прочность; Т2 — закалённый и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему по сравнению с режимом Т1 более высокие значения вязкости разрешения и сопротивления коррозии под напряжением; Т3 — аналогично Т2 с улучшенными свойствами. Буква «ч» в обозначении марки сплава указывает на повышенную чистоту сплава (по содержанию примесей). Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Механические свойства алюминиевых деформируемых сплавов

E = 70. 72 ГПа, G = 27. 28 ГПа, коэффициент Пуассона μ = 0,31. 0,33.

Механические свойства титановых сплавов

Титан имеет следующие преимущества по сравнению с другими конструкционными металлами: малый удельный вес, высокие механические свойства в широком диапазоне температур, отсутствие хладноломкости и хорошую коррозионную стойкость. Прочностные и пластические свойства нелегированного титана определяются содержанием в нём примесей кислорода, азота и в меньшей степени углерода, железа и кремния. Особо прочный титан имеет предел прочности 251 МПа, предел текучести 104 МПа, относительное удлинение 72% (на расчетной длине 13 мм) при поперечном сужении 86,2%. По структуре титановые сплавы можно разделить на четыре группы. 1) Сплавы с α-структурой, к которым относится технический титан и сплавы на его основе системы титан — алюминий. Кроме алюминия эти сплавы могут содержать нейтральные элементы, такие как, олово и цирконий. Достоинствами этих титановых сплавов является их отличная свариваемость плавлением, хорошая пластичность и высокая прочность при криогенных температурах. 2) Двухфазные сплавы с преобладанием α-структуры, содержащие примерно 2% элементов из группы β-стабилизаторов; данные сплавы имеют более высокую технологическую пластичность. 3) Двухфазные сплавы, содержащие более 2% β-стабилизаторов, обладают хорошей пластичностью после отжига или закалки и высокой прочностью после закалки и старения. Свариваются хуже, чем сплавы первых двух групп, после сварки необходим отжиг, который можно совместить с режимом старения. Эти титановые сплавы имеют более высокую прочность при комнатной и повышенных температурах, чем сплавы первых двух групп. 4) Сплавы с преобладанием β-структуры благодаря кубической решётке очень пластичны при комнатной температуре, мало уступая техническому титану. Другим преимуществом сплавов этой группы является возможность достижения чрезвычайно высокого уровня прочности путём термической обработки.

E = 110. 120 ГПа, G = 42. 45 ГПа, коэффициент Пуассона μ = 0,31. 0,34.

Механический свойства медных сплавов

Медные сплавы разделяются на две основные группы: латуни и бронзы.
Латуни — сплавы, легированные цинком. Различают простые и специальные латуни. Простые латуни (двойные сплавы) маркируют буквой Л, за которой следует содержание меди в процентах. В обозначении специальных латуней после буквы Л следуют заглавные буквы легирующих элементов и содержание меди в процентах, затем через тире — процентное содержание каждого легирующего элемента.
Бронзы — сплавы, легированные различными элементами за исключением цинка. Маркируют бронзы буквой Бр, в остальном повторяется система маркировки латуней. Сплавы, в которых основным легирующим элементом является никель, именуются медно-никелевыми и имеют специальные названия. Деформируемые медные сплавы поставляются в мягком (отожженном и закаленном), полутвердом (обжатие 10-30%), твердом (обжатие 30-50%) и особо твердом (обжатие более 60%) состояниях.
Сплавы на основе олова или свинца — баббиты, маркируются буквой Б, за которой следует цифра, обозначающая содержание олова в сплаве.

Справочник по алюминиевым сплавам

Марка сплава Описание Деформируемый сплав, основной легирующий элемент -марганец Для раскисления, производства ферросплавов, алюминотермии (магния, не более 3,0) Для раскисления, производства ферросплавов, алюминотермии (магния, не более 0,1) Для раскисления, производства ферросплавов, алюминотермии (магния, не более 3,0 %) Сплавы на основе системы алюминий-кремний-магний (кремния 10-13%) Для изготовления чушек, фасонных отливок литьем под давлением Литейные алюминиевые сплавы — высокое содержание кремния Силумин в чушках используется в машиностроении, а также для изготовления изделий пищевой промышленности Литейные алюминиевые сплавы — высокое содержание меди (более 1,5%) Литейные алюминиевые сплавы с- низкое содержание меди (до 1,5%) Детали самолетов, приборов, корпусы помп, карбюраторов, и работающие при температуре не выше 200° С АК8м, АК9м2, АК9ч, АК7п Сплавы на основе системы алюминий-кремний-магний АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 Деформируемые алюминиевые сплавы с высоким содержанием магния А0, А5, А7, АД0, АД1 Алюминий чистый, нелегированный Алюминиевый деформируемый сплав с высоким содержанием меди, магния Деформируемые алюминиевые сплавы — повышенное содержание магния (до 1,8%) Сплавы алюминиевые деформируемые — повышенное содержание магния Алюминиевый деформируемый сплав — высокое содержание меди, магния Группа судостроительных сплавов, содержащая небольшое количество циркония © 2021г. ООО «Компания Экопроект» ИНН / КПП: 2312238362 / 231201001 Механические свойства стали и алюминиевых сплавов. Прочность и деформативность Свойства и качество сталей оценивают рядом технических ха­рактеристик, основными из которых являются механические свой­ства и химический состав, регламентируемые соответствующими ГОСТами и ТУ. К основным показателям механических свойств относят: проч­ность, упругость и пластичность, склонность к хрупкому разрушению. Прочность — сопротивляемость внешним силовым воздей­ствиям. Упругость —свойство восстанавливать первоначальное состо­яние после снятия нагрузки. Пластичность — свойство получать остаточные деформации после снятия нагрузки. Хрупкость — разрушение материала при малых деформациях в пределах упругой работы. Прочность, упругость и пластичность стали определяют испы­танием на растяжение специальных образцов. Полученная при этом диаграмма показывает зависимость между напряжениями и дефор­мацией. Важнейшими показателями механических свойств стали явля­ются предел текучести — (Ry), временное сопротивление (предел прочности — Ru) и относительное удлинение (ε). Предел текучести и временное сопротивление характеризуют прочность стали, отно­сительное удлинение — пластические свойства стали. Диаграмма растяжения алюминиевых сплавов и стали До достижения стандартным образцом из малоуглеродистой стали напряжений, равных пределу текучести, материал работает практи­чески упруго. Затем в нем развиваются большие деформации при постоянном напряжении. В результате образуется площадка текуче­сти (горизонтальный участок диаграммы на рисунке выше). Когда относи­тельное удлинение достигает 2,5%, текучесть материала прекраща­ется, и он снова может оказывать сопротивление деформациям. Эту стадию работы стали называют cmadueit самоупрочнения, в ней ма­териал работает как упругопластический. У других сталей переход в пластическую стадию происходит постепенно (нет площадки теку­чести). Пределом текучести для них считают напряжение, при кото­ром остаточная деформация достигает 0,2%, т. е. σу = σ0,2. Предельную сопротивляемость материала, характеризующую его прочность, определяют наибольшим условным напряжением в процессе разрушения (отношение разрушающей нагрузки к перво­начальной площади сечения образца). Это напряжение называют временным сопротивлением (пределом прочности). Наибольшее напряжение в материале, при котором начинается отклонение от прямолинейной зависимости между напряжениями и деформациями, называют пределам пропорциональности σеt. Склонность стали к переходу в хрупкое состояние, ее чувстви­тельность к различным повреждениям определяют испытаниями на ударную вязкость. Механические характеристики стали зависят от температуры, при которой они работают. При нагревании стали до t = 250 °С свой­ства ее меняются слабо, однако при дальнейшем повышении тем­пературы сталь становится хрупкой. Отрицательные температуры повышают хрупкость стали, что особенно важно учитывать при стро­ительстве в районах Крайнего Севера. Малоуглеродистые стали ста­новятся хрупкими при температурах ниже минус 45 °С, низколеги­рованные — при температурах ниже минус 60 °С. Химический состав стали. Такой состав характеризуется про­центным содержанием в ней различных добавок и примесей. Угле­род повышает предел текучести и прочности стали, однако снижа­ет пластичность и свариваемость. В связи с этим в строительстве применяют только малоуглеродистые стали. Специальное введение в сталь различных примесей (легирующих добавок) улучшает не­которые свойства стали. Кремний (обозначается буквой С) раскисляет сталь, поэтому его количество возрастает от кипящей к спокойной стали. Он увеличивает прочность стали, однако несколько ухудшает свариваемость, стойкость против коррозии и значительно снижает ударную вязкость. Вредное влияние кремния компенсируется повышенным содержанием марган­ца. Марганец (Г) — увеличивает прочность стали, незначительно снижая ее пластичность. Медь (Д) — несколько повышает прочность ста­ли и увеличивает стойкость ее против коррозии, но способствует старению стали. Алюминий (Ю) —хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость. Значительно повышает механические свойства введение в сталь таких легирующих добавок, как никель (Н), хром (X), ванадий (Ф), вольфрам (В) и др. Однако применение этих добавок в сталях, используемых в инженер­ных конструкциях, ограничивается их дефицитностью и высокой стоимостью. Некоторые примеси являются вредными для сталей. Так, фос­фор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, де­лает ее хрупкой при низких температурах. Сера несколько снижает прочность стали и, главное, способствует образованию трещин при сварке. Кислород, водород и азот, попадая в расплавленный металл из воздуха, ухудшают структуру стали, увеличивая ее хрупкость. В зависимости от механических свойств (σu, σу), все стали ус­ловно делят на три группы — обычной, повышенной и высокой прочности. Для сталей обычной прочности используют малоугле­родистые стали, для сталей повышенной и высокой прочности — низколегированные и среднелегированные. В зависимости от предъявляемых требований по испытаниям на ударную вязкость, малоуглеродистая сталь разделена на шесть категорий, для каждой из которых нормируются химический состав, значения временного сопротивления, относительного удлинения и требования к испытанию на холодный загиб. Для гидротехнических сооружений, мостов и других особо от­ветственных конструкций предназначены малоуглеродистые стали марки М16С и марки 16Д. Стали повышенной и высокой прочности (низколегированные и среднелегированные) поставляются по ГОСТам и специальным техническим условиям. Наименование марок легированных сталей в определенной мере отражает их химический состав. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, следующие далее буквы русского алфавита обозначают легирующие добавки. Цифра после буквы показывает содержание добавки в процентах с округлением до целых значений. Если коли­чество легирующих добавок 0,3-1%, то цифра не ставится. Содер­жание добавки менее 0,3% не отмечается. Все стали повышенной и высокой прочности поставляются с гарантией механических свойств и химического состава. В зависимости от нормируемых свойств согласно ГОСТу стали подразделяются на 15 категорий. Примеры обозначения: сталь 14Г2 имеет среднее содержание угле­рода 0,14%, марганца (Г) до 2%; сталь 15ХСНД— углерода 0,15%, хрома (X), кремния (С), никеля (Н) и меди (Д) 0,3-1% каждого. В целях экономии металла прокат из углеродистой стали марок СтЗ, СтЗГСпс и низколегированной стали марок 09Г2,09Г2С и 14Г2 поставляют по 2 группам прочности (например, ВСтЗсп5-1 и ВСтЗсп5-2). Отличаются такие стали различным браковочным уров­нем предела текучести и временного сопротивления, и в связи с этим расчетными сопротивлениями. Более высокие расчетные характе­ристики имеют стали, отнесенные ко второй группе прочности. Выбор марки стали определяет надежность и стоимость конст­рукции, удобство изготовления, длительность нормальной ее эксп­луатации, количество, объем и стоимость работ по содержанию кон­струкции, в том числе и по защите от коррозии. Марку стали, если по условиям эксплуатации конструкций не выдвигается специальных требований, выбирают на основании ва­риантного проектирования и технико-экономического анализа. Прочность материала характеризуется небольшим напряжени­ем, при достижении которого начинается процесс разрушения об­разца. Это напряжение называют временным сопротивлением или пределом прочности. При увеличении прочности стали заметно уменьшается площад­ка текучести, а для некоторых сталей характерно полное ее отсут­ствие. Это свойство снижает надежность стали, увеличивая ее склон­ность к хрупкому разрушению. Для растяжения, сжатия и изгиба при работе в упругой стадии расчетные сопротивления Ry, определяют по нормативному значе­нию по формуле: где Ryn — нормативное значение, МПа; γm — коэффициент надеж­ности по материалу (1,025-1,15). Алюминиевый сплав. защита от коррозии. хим. состав. Алюминиевый сплав Алюминиевые сплавы. Химический состав. Защита от коррозии. Алюминиевый переплет окон в нашей стране появился только в 70 – х годах 20 столетия при строительстве института автоматики и телемеханики в Москве. Алюминий (Al) – металл серебристо – белого цвета. Относится к группе легких цветных элементов. Если сравнивать со сталью, алюминий является мягким пластичным материалом. Плотность его составляет p = 2700 кг/м3, модуль упругости Е = 71 000 Н/мм2, что почти в три раза меньше плотности и модуля упругости стали. Алюминий очень пластичен, удлинение при разрыве составляет 40 – 50%., но прочность его весьма низка. Предел прочности Gв чистого алюминия составляет 60 — 70 МПа. Коэффициент теплопроводности составляет λ = 220 Вт/м град С, что почти в 4 раза превышает коэффициент теплопроводности стали. Вследствие низкой прочности технически чистый алюминий используется в строительных конструкциях редко. Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки – магний, марганец, медь, кремний, цинк и др. Легирование повышает прочность алюминия, но снижает его пластичность и коррозионную стойкость. Алюминий AlMg 0.7Si 6063 Т6 (для профиля системы АлюТех) согласно ГОСТ 22233 – 2001. Модуль Юнга 69000 Н/мм2, удельная плотность алюминиевого сплава 6063 Т6, р=2710 кг/м3. Коэффициент Пуассона 0,33. Временное сопротивление при растяжении 215 МПа, предел текучести при растяжении 170 МПа. Алюминий, профили прессованные из алюминиевого сплава (АГРИСОВГАЗ) – АД31 Т1 (6063 Т6) согласно ГОСТ 4784-97, ГОСТ 22233-2001. Модуль Юнга 69000 Н/мм2, удельная плотность алюминиевого сплава, р=2710 кг/м3. Коэффициент Пуассона 0,33. Временное сопротивление при растяжении 196 МПа, предел текучести при растяжении 147 МПа. Алюминий, профили прессованные из алюминиевого сплава (ШУКО) AlMgSi 6060 Т6 согласно ГОСТ 22233 – 2001. Модуль Юнга 69000 Н/мм2, удельная плотность алюминиевого сплава 6063 Т6, р=2710 кг/м3. Коэффициент Пуассона 0,33. Возможны другие сплавы в зависимости от поставщика. Временное сопротивление при растяжении 170 МПа, предел текучести при растяжении 140 МПа. Вырезка из статьи журнала «СтройПРОФИЛЬ» №3(81)2010, стр. 25, прогноз прочностных характеристик сплава АД31 Т1 (6063 Т6) показывает, что через 50 лет эксплуатации минимальная остаточная прочность подконструкций навесных фасадов составит 204 – 217 МПа, через 100 лет – 180 – 190 МПа. Все сплавы на основе алюминия подразделяются на два класса – деформируемые, т.е. обрабатываемые давлением (прокаткой, прессованием, штамповкой, гибкой) и литейные. В строительстве используют деформированные сплавы, из которых изготавливают листы, ленты, профили, трубы и другие полуфабрикаты. Рисунок 2 — гальваническая пара Под коррозией понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение металлического материала. Алюминий и его сплав легко окисляются на воздухе (при взаимодействии с кислородом), образуя на поверхности пленку окисла толщиной 0,01 – 0,02 микрона. = 0,00001 мм. (1мм. = 1000 мкм. ), которая сама по себе отличается высокой плотностью и прочностью. Устойчивость алюминия и его сплавов к воздействию различных химических веществ: Группа 1. Хорошая сопротивляемость 1) Азотная кислота 2) Серная кислота 3) Лимонная кислота 4) Молочная кислота 5) Муравьиная кислота 6) Уксусная кислота 7) Фосфорная кислота 8) Хромовая кислота 9) Перекись водорода кислота 12) Этиловый спирт 15) Питьевая сода и т.д. Группа 2. Неудовлетворительная сопротивляемость 1) Щелочная среда (раствор цемента, бетон) Основным условием возникновения коррозии на алюминиевых конструкциях является: воздействие на них агрессивной атмосферы с высокой концентрацией фтора, хлора или окислов SO2 и NO2 при высокой относительной влажности воздуха 60 – 90 % и температуре окружающей среды порядка + 20 град С. (морские побережья, экологически загрязнённых промышленных районах, здания бассейна, аквапарка и других помещений с высокой влажностью внутреннего воздуха) . Защита от коррозии алюминиевых конструкций Пред-анодирование с последующим покрытием лакокрасочных материалов. Покраска (жидкая, порошковая) наносится после пред-анодирования через 12 – 16 часов. Покрасочный слой в данном случае оказывает влияние только на эстетические свойства изделия, при этом никак не улучшая антикоррозионную устойчивость профиля. Нитевидная коррозия может возникать как на окрашенной, так и на неокрашенной алюминиевой поверхности. Такая коррозия оказывает влияние на внешний вид профилей, прочностные характеристики остаются без изменений. В этом случаи происходит саморазрушение металла, его растворение. Анодом будет алюминий, а катодом сталь. Алюминий обладает больших отрицательным потенциалом и в среде электролита будет образовывать гальваническую пару с большинством металлов, при этом являясь анодом и разрушаясь. Смотри рисунок 2. Рисунок 3 — анодирование Данный процесс сегодня встречается чаще всего. Он заключается в покрытии оксидной пленкой алюминиевого материала. Алюминий в процессе опускается в кислую среду, и к нему проводится положительный плюс источника тока. В результате на материале появляется тонкая оксидная пленка. голоса Рейтинг статьи Оценка статьи: Загрузка... Предел прочности при изгибе алюминия Ссылка на основную публикацию Похожие публикации Как зачернить алюминий в домашних условиях? wpDiscuz Insert Adblock detector Для любых предложений по сайту: [email protected]