Безкоштовна технічна бібліотека

Матеріалознавство. Конспект лекцій: коротко, найголовніше

Довідник / Конспекти лекцій, шпаргалки

Коментарі до статті

Зміст

1. Будова деревини (Види деревних порід та частини дерева. Макроскопічна будова деревини. Мікроскопічна будова деревини хвойних та листяних порід. Хімічний склад деревини)
2. Види вад деревини.
3. Деревні породи (Визначник деревних порід. Основні хвойні породи. Основні листяні породи. Породи обмеженого застосування. Екзотичні породи)
4. Властивості деревини (Колір, блиск і текстура деревини. Вологість деревини та властивості, пов'язані з її зміною. Щільність деревини. Теплові властивості деревини. Електричні та акустичні властивості деревини. Міцність деревини. Технологічні властивості деревини)
5. Сплави (Будова металів. Кристалізація та структура металів і сплавів. Дифузійні та бездифузійні перетворення. Класифікація сплавів. Залізо та його сплави. Діаграми стану сплавів)
6. Механічні властивості металів (Деформація та руйнування. Механічні властивості металів. Способи зміцнення металів та сплавів)
7. Залізовуглецеві сплави (Діаграма залізо-цементит. Стали: класифікація, автоматні сталі. Чавуни: білі, сірі, високоміцні, ковкі)
8. Способи обробки металів (Вплив легуючих компонентів на перетворення, структуру, властивості сталей. Теорія термічної обробки. Діаграма ізотермічного перетворення аустеніту. Види та різновиди термічної обробки: відпал, загартування, відпустка, нормалізація. Хіміко-термічна обробка: азотування, іонне азотування)
9. Класифікація сталей та їх призначення (Вуглецеві та леговані конструкційні сталі: призначення, термічна обробка, властивості. Сталі, стійкі проти корозії. Жароміцні сталі та сплави. Інструментальні матеріали: інструментальні та швидкорізальні сталі)
10. Тверді та надтверді сплави (Тверді сплави та ріжуча кераміка. Надтверді матеріали. Матеріали абразивних інструментів)
11. Сплави кольорових металів (Кольорові метали та сплави, їх властивості та призначення. Мідні сплави. Алюмінієві сплави. Титанові сплави. Цинкові сплави)
12. Властивості неметалічних матеріалів (Неметалічні матеріали. Полімери: будова, полімеризація та поліконденсація, властивості. Пластмаси: термопластичні, термореактивні, газонаповнені. Еластоміри. Гуми. Герметики)
13. Скло. Декоративні матеріали (Скло: неорганічне та органічне. Ситали, металеве скло. Поліморфні модифікації вуглецю та нітриду бору. Композиційні матеріали. Синтетичні облицювальні матеріали. Декоративні паперово-шаруваті пластики)
14. Ізоляційні матеріали (Класифікація теплоізоляційних матеріалів. Будівельні за структурою вихідної сировини: форми та зовнішнього вигляду жорсткості теплопровідності займистості Полімерні. Види тепло- та звукоізоляційних матеріалів. Гідроізоляційні матеріали.
15. Клеї (Класифікація клеїв та вимоги до них. Синтетичні термореактивні клеї. Синтетичні термопластичні клеї. Каучукові клеї. Білкові клеї. Клейкі плівки та стрічки)
16. Оздоблювальні матеріали (Призначення оздоблювальних матеріалів. Матеріали для підготовки поверхні до оздоблення. Лаки та політури для прозорого оздоблення. Фарби та емалі для непрозорого оздоблення. Оліфи)
17. Підлоги (Види підлог. Матеріали та вироби для дощатої підлоги. Матеріали та вироби для паркетної підлоги. Полімерні матеріали та вироби для підлоги)
18. Будівельні матеріали. Матеріали з природного каменю (Бетони. Будівельні розчини. Неорганічні заповнювачі для бетонів. Вироби на основі мінеральних в'яжучих матеріалів. Збірні бетонні та залізобетонні вироби)

Дерева, що ростуть, мають такі складові частини: коріння, стовбур, гілки, листя. Коренева система дерев виконує функції постачальника вологи та поживних речовин із ґрунту по стовбуру та гілкам до листя. Крім того, коріння утримують дерева у вертикальному положенні. Через гілки волога надходить до листя, в якому відбувається процес фотосинтезу - перетворення променистої енергії сонця на енергію хімічних зв'язків органічних речовин з поглинанням з повітря вуглекислого газу та виділенням кисню. Невипадково лісові масиви називають легкими планети. Продукти фотосинтезу від листя передаються по гілках до інших частин дерев - стовбур і коріння. Таким чином, гілки виконують роль каналів, якими відбувається обмін речовин між листям та іншими частинами дерева.

Хвойні породи дерев - сосна, кедр, ялина, модрина - мають вузьке листя - хвою, а листяні породи - широке листя. Як правило, листяні породи дерев ростуть в основному в помірних та південних широтах, а хвойні – у північних.

Залежно від породи та кліматичних умов проростання дерева мають різну висоту та діаметр стовбурів. При цьому вони поділяються на три категорії. До першої відносяться дерева першої величини, які досягають висоти 20 м і більше. Це ялина, кедр, модрина, сосна, береза, осика, липа, дуб, ясен, клен та ін.

У тропіках і субтропіках висота окремих дерев досягає 100 м і більше. Друга категорія включає дерева другої величини, що мають висоту 10-20 м. Це, зокрема, верба, вільха, горобина та ін. .

Діаметр стовбура дерев коливається в основному від 6 до 100 см і більше і залежить від породи, віку дерев і кліматичних умов проростання. В окремих випадках діаметр стовбура дерев може перевищувати 3 м - у дуба, тополі та деяких інших порід.

Деревину отримують при обробці стовбурів дерев після видалення гілок. При цьому вихід деревини становить 90 і більше відсотків обсягу ствола дерева. На початковій стадії обробки деревини роблять поперечний, або торцевий, розріз стовбура.

На поперечному розрізі виділяються: кора, що покриває стовбур зовні і що складається із зовнішнього шару - кірки і внутрішнього шару - луб'яного камбію - тонкого, невидимого для ока шару між корою і деревиною (у процесі росту дерев живі клітини камбію діляться, і за рахунок цього дерево у товщину); заболонь – жива зона деревини; ядро, яке примикає до серцевини стовбура і є мертвою, що не бере участі у фізіологічних процесах центральну зону; серцевина, розташована в центрі і є пухкою тканиною діаметром 2-5 мм і більше (залежно від породи і віку дерева).

У лісовій промисловості Росії основним об'єктом заготівлі є стовбури дерев, а гілки та суки спалюються або йдуть на дрова. У Канаді, Швеції та Фінляндії в переробку йдуть усі складові дерев, тому втрати деревини там мінімальні, а вихід паперу, картону та іншого - максимальний.

При поперечному розрізі ствола дерева можна встановити основні макроскопічні ознаки: заболонь, ядро, річні шари, серцевинні промені, судини, смоляні ходи та серцевинні повторення.

У молодих дерев усіх порід деревина складається лише із заболоні. Потім у міру зростання живі елементи навколо серцевини відмирають, а вологопровідні шляхи закупорюються, і в них відбувається поступове накопичення екстрактивних речовин - смол, танідів, барвників У деяких дерев - сосни, дуба, яблуні та інших -

центральна зона стовбура набуває темного забарвлення. Такі дерева називають ядровими. В інших дерев забарвлення центральної зони та заболоні стовбура однакова. Вони називаються без'ядрові.

Без'ядрові дерева поділяються на дві групи: стиглої деревини (липа, ялиця, бук, ялина), у яких вологість у центральній частині стовбура менша, ніж у периферійній, та заболонні, у яких вологість по поперечному перерізу стовбура однакова (береза, клен, каштан та ін.). Причому маса заболонної деревини зменшується від вершини до комлю, а також зі збільшенням віку дерева.

Вік дерев можна визначити за кількістю річних шарів, які наростають по одному на рік. Ці шари добре видно на поперечному зрізі ствола. Вони є концентричні шари навколо серцевини. Причому кожне річне кільце складається з внутрішнього та зовнішнього шару. Внутрішній шар формується навесні та на початку літа. Він називається ранньою деревиною. Зовнішній шар утворюється до кінця літа. Рання деревина має меншу щільність, ніж пізня, і світліший колір. Ширина річних верств залежить від низки причин: по-перше, погодних умов протягом періоду вегетації; по-друге, від умов зростання дерева; по-третє, від породи.

На поперечному зрізі дерев можна побачити серцеві промені, що йдуть від центру стовбура до кори. У листяних порід вони займають до 15% обсягу деревини, у хвойних - 5-6%, причому чим більше їх кількість, тим гірші механічні властивості деревини. Ширина серцевинного проміння коливається від 0,005 до 1,0 мм залежно від породи дерев. Деревина хвойних порід відрізняється від деревини листяних тим, що в ній є клітини, що виробляють та зберігають смолу. Ці клітини групуються в горизонтальні та вертикальні смоляні ходи. Довжина вертикальних ходів коливається в межах 10-80 см при діаметрі близько 0,1 мм, а горизонтальні смоляні ходи тонші, але їх дуже багато - до 300 штук на 1 см ².

Деревина листяних порід має судини у вигляді системи клітин для передачі води та розчинених у ній мінеральних речовин від коріння до листя. Судини мають форму трубок довжиною в середньому 10 см і діаметром 0,02-0,5 мм, причому у дерев деяких порід вони зосереджені в ранніх зонах річних шарів. Їх називають кільцесудинними.

У дерев інших порід судини розподілені по всіх річних верствах. Ці дерева називають розсіяно-судинними.

Деревина хвойних порід має певну мікроструктуру, яку можна встановити, застосовуючи мікроскопи, а також хімічні та фізичні методи дослідження. Деревина хвойних порід відрізняється від листяної порівняно правильною будовою та простотою. У структуру деревини хвойних порід входять так звані ранні та пізні трахеїди.

Як встановлено дослідженнями, ранні трахеїди виконують функцію провідників води з розчиненими у ній мінеральними речовинами, що надходить від коріння дерева.

Трахеїди мають форму сильно витягнутих волокон з косорізаними кінцями. Дослідження показали, що в дереві, що росте, тільки останній річний шар містить живі трахеїди, а решта - мертві елементи.

В результаті досліджень виявлено, що серцевинні промені утворені паренхімними клітинами, якими поперек стовбура переміщуються запасні поживні речовини та їх розчини.

Ці паренхімні клітини беруть участь в утворенні вертикальних і горизонтальних смоляних ходів. Вертикальні смоляні ходи в деревині хвойних порід, виявлені в пізній зоні річного шару, утворені трьома шарами живих та мертвих клітин. Горизонтальні смоляні ходи виявлені в серцевинних променях.

За результатами досліджень професора В. Є. Віхрова, деревина сосни має таку мікроскопічну будову:

1) поперечний розріз;

2) радіальний розріз;

3) тангенційний розріз.

Мал. 1. Розрізи стовбура дерева: П - поперечний, Р - радіальний, Т - тангенціальний

Як встановлено дослідженнями, мікроструктура деревини листяних порід, порівняно з хвойними, має більш складну будову.

У деревині листяних порід судинні та волокнисті трахеїди служать провідниками води з розчиненими у ній мінеральними речовинами. Цю ж функцію виконують інші судини деревини. Механічну функцію виконують волокна лібриформа та волокнисті трахеїди. Ці судини мають форму довгих вертикальних трубок, що складаються з окремих клітин з широкими порожнинами і тонкими стінками, причому судини в загальному обсязі листяної деревини займають від 12% до 55%. Найбільшу частину обсягу листяної деревини становлять волокна лібриформа як основна механічна тканина.

Волокна лібриформа є витягнутими клітинами з загостреними кінцями, вузькими порожнинами і потужними стінками, що мають щілинні пори. Волокнисті трахеїди, як і волокна либриформа, мають товсті стінки і малі порожнини. Крім того, виявлено, що серцевинні промені листяної деревини об'єднують основну частину паренхімних клітин, причому обсяг цих променів може досягати 28-32% (цей показник відноситься до дуба).

Хімічний склад деревини частково залежить від її стану. Деревина свіжозрубаних дерев містить багато води. Але в абсолютно сухому стані деревина складається з органічних речовин, а неорганічна частина становить лише від 0,2 до 1,7%. При згорянні деревини неорганічна частина залишається у вигляді золи, що містить калій, натрій, магній, кальцій та у невеликих кількостях - фосфор та інші елементи.

Органічна частина деревини всіх порід має приблизно однаковий елементний склад. Абсолютно суха деревина містить у середньому 49-50% вуглецю, 43-44% кисню, близько 6% водню і 0,1-0,3% азоту. Лігнін, целюлоза, ге-міцелюлоза, екстрактивні речовини - смола, камедь, жири, таніди, пектини та інші - складають органічну частину деревини. Геміцелюлоза має у своєму складі пентозани та генксозани. У хвойних порід в органічній частині більше целюлози, а у листяних – пентозанів. Целюлоза є головною складовою клітинних стінок рослин, причому вона забезпечує механічну міцність і еластичність рослинних тканин. Як хімічна сполука целюлоза є поліатомним спиртом. При обробці целюлози кислотами відбувається її гідроліз з утворенням простих і складних ефірів, які використовують для виробництва плівок, лаків, пластмас та ін. Крім того, при гідроліз целюлози утворюються цукру, з яких отримують етиловий спирт шляхом їх зброджування. Деревна целюлоза є цінною сировиною для вироблення паперу Інший компонент органічної частини деревини - гемі-целюлоза - є полісахаридами вищих рослин, які входять до складу клітинної стінки. У процесі переробки целюлози виходить лігнін – аморфна полімерна речовина жовто-коричневого кольору. Найбільша кількість лігніну - до 50% - утворюється при переробці деревини хвойних порід, а з деревини листяних порід вихід його становить 20-30%.

Дуже цінні продукти отримують при піролізі деревини - сухій перегонці без доступу повітря при температурі до 550°C - деревне вугілля, рідину та газоподібні продукти. Деревне вугілля використовують при виплавці кольорових металів, у виробництві електродів, медицині, як сорбент для очищення стічних вод, промислових відходів та інших цілей. З жижки отримують такі цінні продукти, як антиокислювач бензину, антисептики - креозот, феноли для виробництва пластмас та ін.

В органічній частині деревини хвойних порід є смоли, які містять терпени та смоляні кислоти. Терпени є основною сировиною для отримання скипидару. Живиця, що виділяється хвойним деревом, служить як сировина для отримання каніфолі.

У процесі переробки деревини отримують екстрактивні речовини, у тому числі дубильні, що застосовуються для вироблення шкір - дублення. Основну частину дубильних речовин складають таніди - похідні багатоатомних фенолів, які при обробці шкір взаємодіють з їх білковими речовинами та утворюють нерозчинні сполуки. В результаті шкіри набувають еластичність, стійкість до загнивання і не набухають у воді.

пороки деревини - це відхилення від норми у будові ствола, всі порушення фізичного стану. До вад відносять: сучки, тріщини, вади форми стовбура, будови деревини, хімічні забарвлення, грибні ураження, біологічні та механічні ушкодження, вади обробки та ушкодження.

Найпоширенішим пороком є сучки - основи гілок, що є у деревині стовбура. При обробленні деревини на її поверхні виявляються сучки різних форм та видів. За формою розрізу на поверхні деревини можна побачити сучки круглі, овальні і довгасті причому за ступенем зрощення з деревиною вони ще поділяються на зрощені, частково зрощені і незрощені, або випадають. При обробці деревини на дошки сучки можуть мати різне положення - пластові, кромкові, реброві, зшивні - у разі поздовжнього перерізу сучка частина його виходить одночасно на два ребра однієї і тієї ж сторони дошки та торцеві - коли сучок виявляється на торці дошки. За взаємним розташуванням сучків на пиломатеріалах вони поділяються на розкидані - одиночні або віддалені один від одного на значній відстані, групові та розгалужені.

Станом Деревини самого тіла сучка вони діляться на: світлі здорові, темні здорові, здорові з тріщинами, загнили, гнилі і "тютюнові", у яких дерева, що вигнила, повністю або частково замінена пухкою масою іржаво-бурого або білястого кольору. Наявність сучків у деревині призводить до зниження міцності, ускладнює її обробку та склеювання, знижує якість (особливо при великій їх кількості та діаметрі). Значно знижують якість деревини незрослі та загнили сучки, а в деяких випадках вони роблять деревину непридатною для виготовлення виробів (наприклад, дощок).

Іншим видом пороку деревини є тріщини, що утворюються при розриві деревини вздовж волокон. Тріщини виникають у зростаючому та зрубаному дереві. До перших відносять метикові, відлупні та морозні, до других - тріщини усушки.

Найбільшу довжину мають метикові тріщини, які проходять через серцевину стовбура дерева, причому при висиханні заготовленої деревини розміри їх збільшуються. У круглих заготовках деревини такі тріщини зазвичай виникають на торцях, пиломатеріалах або деталях - на торцях і бічних поверхнях.

При розшаруванні деревини по річному шару утворюються відлупні тріщини, причому зазвичай на межі різкого переходу міжшарової деревини у великошарову, і зустрічаються у дерев усіх порід. Під час сушіння деревини відбувається збільшення тріщини відлупу.

При сушінні деревини під впливом внутрішніх напруг виникають тріщини усушки. Цей вид тріщин від інших (метикових та морозобійних) відрізняється меншою протяжністю та глибиною.

У дошках тріщини можуть виходити пласть, кромку чи торець. Відповідно вони називаються пластевими, кромковими та торцевими. Тріщини, особливо наскрізні, порушують цілісність деревного матеріалу та знижують його механічну міцність.

Переробку деревини всіх порід дуже часто ускладнюють пороки форми стовбура, що зустрічаються: біжистість, овальність, нарости, кривизна і закомелістість.

Схистистість виражається в зменшенні діаметра колоди або ширини необрізної дошки, що перевищують нормальний біг, який дорівнює 1 см на 1 м довжини сортименту. Як правило, вона більше у листяних порід, особливо у дерев, що виросли на просторі, а по довжині стовбура – ​​у вершинній частині. Цей вид пороку форми стовбура збільшує кількість відходів при розпилюванні та лущенні круглих лісоматеріалів та зумовлює появу у шпоні радіального нахилу волокон. Овальність стовбура є еліпсовидною формою поперечного перерізу торця, у якого більший діаметр в 1,5 і більше разів перевищує менший.

Ускладнюють переробку деревини нарости у вигляді місцевого потовщення стовбура різних форм та розмірів. Нарости утворюються в результаті розростання тканин під впливом різних подразників - грибів, низьких або високих температур і т.д., а також при пожежах, механічних пошкодженнях та з інших причин.

Мал. 2. Нарости: а) гладкий, б) бугристий

Гладкі нарости (мал. 2а) часто виникають на стовбурах сосни та берези. Річні шари у місцях наростів зазвичай ширше, ніж у стовбурі. Бугристі нарости, або капи (рис. 2б), утворюються в основному на стовбурах берези, горіха, а також клена, вільхи чорної, ясена, бука, тополі та ін. темнозабарвленими включеннями у вигляді невеликих плям, рис і точок. У розрізах капи мають гарну текстуру, тому вони застосовуються як матеріал для художніх виробів та виготовлення струганого шпону.

Така вада ствола, як його кривизна, також ускладнює використання круглих лісоматеріалів та збільшує кількість відходів при розпилюванні. Кривизна стовбура – ​​це відхилення поздовжньої осі від прямої лінії, причому вона може бути з одним вигином і складною – з двома та більше вигинами.

Часто зустрічається такий вид вади стовбура, як закомелістість, який виражається в різкому збільшенні діаметра комлевої частини круглих лісоматеріалів, тобто коли діаметр комлевого торця в 1,2 рази більше, ніж діаметр на відстані метра від цього торця. При розпилюванні та лущенні деревини наявність такого пороку призводить до збільшення кількості відходів і, крім того, зумовлює появу у шпоні радіального нахилу волокон. Закомелісті також ускладнює використання круглих лісоматеріалів за призначенням і ускладнює переробку деревини.

При переробці деревини часто зустрічаються вади будови деревини, пов'язані з неправильною будовою стовбура. Розрізняють такі види пороків будови деревини:

1) косослою, або нахил волокон, що є відхиленням волокон від поздовжньої осі стовбура;

2) крен - Суцільна або місцева у вигляді різкого потовщення деревини пізніх річних шарів;

3) свиливість - різко хвилясте або плутане розташування деревних волокон (заготівлі деревини з такою пороком використовуються при виготовленні художніх виробів, меблів, сокир та різних виробів);

4) завиток - місцеве викривлення річних шарів біля сучків або проростів (деревина з такою пороком використовується у меблевому виробництві та художніх промислах);

5) кишеньки смоляні. Зустрічаються в деревині хвойних порід, особливо біля ялини, є порожнини між річними шарами, заповнені смолою;

6) засмолок - ділянка деревини хвойних порід, рясно просочена смолою;

7) подвійна серцевина - дві серцевини в одному поперечному перерізі колоди, які утворюються в місці роздвоєння ствола;

8) пасинок - відстала в зростанні і відмерла друга вершина, яка зазвичай знаходиться під гострим кутом;

Мал. 3. Пороки будови деревини: 1 – різновиди нахилу волокон: а – тангенційний нахил у круглих лісоматеріалах; б – місцева; 2 - крен: а - суцільна; б – місцева; 3 - волокниста свищуватість у берези; 4 – завиток односторонній; 5 - кишенька; 6 - подвійна серцевина у стовбурі сосни; 7 - пасинок; 8 - сухобокість; 9 – рак сосни; 10 - прорість: а - відкрита; б – закрита; 11 - хибне ядро: а - округле; б - зірчасте; в - лопатевий

9) сухобокість. Виникає внаслідок пошкодження кори дерева, що росте, у вигляді омертвілої ділянки стовбура;

10) прорість. Являє собою порослу рану, як правило, заповнену залишками кори і омертвілими тканинами;

11) рак, який є раною дерева і виникає на поверхні стовбура в результаті діяльності паразитних грибів та бактерій, при цьому змінюються будова деревини та форма стовбура;

12) хибне ядро, яке нагадує справжнє ядро, але відрізняється більш неоднорідною будовою та менш правильною формою, виділяється як темна, нерівномірно забарвлена ​​зона в центральній частині стовбура, відокремлюється від заболоні темною, а іноді світлою смугою, з'являється від впливу грибів, сильних морозів, як реакція на рани та з інших причин, при цьому деревина несправжнього ядра більш тендітна і менш міцна, а зовнішній вигляд, як правило, гірший;

13) внутрішня заболонь - наявність кількох річних шарів у ядерній деревині, які за кольором та властивостями схожі на заболонь, причому вона має знижену стійкість до загнивання та підвищену проникність для рідин;

14) водошар - вада деревини у вигляді ділянок, що мають підвищену вологість внаслідок дії бактерій, грибів, проникнення дощової води через рани або від перенасиченості ґрунту вологою.

При обробці деревини у ряді випадків виявляються грибні ядрові плями - ненормально забарвлені ділянки ядра, які утворюються в деревах, що ростуть під впливом деревофарбуючих або дереворуйнівних грибів. У зрубаній деревині подальший розвиток цієї вади припиняється. Грибні ядрові плями спостерігаються на торцях у вигляді плям різних величин і форми бурого, червонувато-сірого або сіро-фіолетового кольорів. Ця вада викликає: зменшення ударної в'язкості, збільшення водо-поглинання та водопроникності, погіршення біостійкості та зовнішнього вигляду деревини; за міцністю при статичному навантаженні майже змінюється, а структура ураженої деревини зберігається.

При зберіганні деревини на сирій заболоні часто з'являються цвілі - грибниця та плодоношення цвілевих грибів на поверхні деревини у вигляді окремих плям або суцільного нальоту, при цьому відбувається забарвлення деревини у різні кольори. Цвіль на механічні властивості не впливає, але погіршує зовнішній вигляд деревини, після висихання вона легко видаляється, залишаючи брудні та кольорові плями.

У зрубаній деревині часто утворюються заболонні грибні забарвлення - ненормально забарвлені ділянки заболоні під впливом дереворуйнівних грибів, що не викликають утворення гнилі. Заболонні грибні фарбування не впливають на механічні властивості деревини, але погіршують її зовнішній вигляд, підвищують водонепроникність. За кольором розрізняють синьову - у вигляді сірого забарвлення заболоні з синюватими або зеленими відтінками і кольорові заболонні плями - у вигляді помаранчевого, жовтого, рожевого та коричневого забарвлення заболоні. Гриби, які фарбують заболонь, можуть руйнувати клей та лакофарбові покриття.

У зрубаній деревині при зберіганні в теплу пору року в результаті розвитку біохімічних процесів за участю грибів або без них виникає така вада, як побуріння. Побуріння деревини проявляється у вигляді ненормально забарвлених ділянок листяних порід бурого кольору різних відтінків. Побуріння спостерігається на торцях у вигляді плям різної величини та форми, а на бічних поверхнях – у вигляді витягнутих плям, смуг або суцільного ураження заболоні, при цьому погіршується зовнішній вигляд деревини та незначно знижуються міцність та твердість. Щоб запобігти побурінню деревини, роблять пропарювання пиломатеріалів.

Велику шкоду деревині завдають гнили, що утворюються під впливом грибів. Гнилі розрізняють за кольором та структурою ураження - строката ситова, біла волокниста; а також за типами - заболонна, ядерна і зовнішня трухлява.

Уражена гниллю деревина є джерелом грибної інфекції для різних дерев'яних споруд. Гнила

розвивається поступово та має три стадії: на першій змінюється лише колір деревини; на другий деревина частково змінює структуру та твердість під впливом гнилі; На третій деревина повністю втрачає міцність і твердість. Залежно від стадії розвитку гнилі та розмірів ураження якість деревини може значно знизитися.

У процесі переробки деревини нерідко зустрічається таке явище, як хімічне забарвлення деревини, - ненормально забарвлені ділянки в зрубаній деревині, що виникають в результаті хімічних та біохімічних процесів.

Найчастіше вона пов'язані з окисленням дубильних речовин. Зазвичай такі ділянки розташовані у поверхневих шарах деревини – на глибині 1-5 мм.

Як показує практика обробки деревини, хімічні забарвлення змінюють лише її колір і блиск, інші властивості деревини залишаються без зміни. При інтенсивному природному забарвленні зовнішній вигляд деревини погіршується, але при її висиханні хімічне забарвлення поступово вицвітає.

При порушенні технології зберігання свіжозрубаних лісоматеріалів деревина піддається біологічним ушкодженням у вигляді червоточин - ходів та отворів, виконаних у деревині комахами та їх личинками (жуками, метеликами, термітами та ін.). Оптимальні умови для життя цих комах - температура +18-20°C та відносна вологість повітря 60-80%. Червоточини бувають різними по глибині проникнення: поверхневі (глибиною не більше 3 мм), неглибокі (не більше 5 мм у круглих лісоматеріалах та не більше 5 мм у пиломатеріалах) та глибокі. При цьому вони можуть бути ненаскрізними та наскрізними, тобто виходять на дві протилежні сторони дошки.

Поверхнева червоточина не впливає на механічні властивості деревини, а неглибока та глибока порушують цілісність деревини та знижують механічні властивості.

При тривалому зберіганні з порушенням технології в деревині може утворитися так звана трухлява червоточина, яка викликається будинковими шкідниками, здатними розвиватися і сухій деревині, - меблевими та будинковими точильниками, домовим вусаном, термітами. У цьому випадку число глибоких ходів велике, і деревина всередині них перетворюється на трухляву масу з великим вмістом бурового борошна.

При сушінні або зволоженні, а також при механічній обробці в результаті анізотропії усушки - розбухання та внутрішніх напруг у деревині - часто спостерігається таке явище, як покоробленість у вигляді зміни форми сортименту. Покоробленість пиломатеріалів буває різних видів: поздовжня по пласті, складна, поздовжня по кромці, поперечна, а також на зразок крила (крилова-тість) (рис. 4). Характер ушкодження залежить від випилювання його з колоди. Пошкодження знижує якість пиломатеріалів і виробів з деревини, ускладнює обробку та розкрій, збільшує кількість відходів і в цілому ускладнює використання деревини.

Мал. 4. Види пошкодження: а - поперечна по пласті; б - поздовжня по пласті; в - крилатість

Явище ушкодженості найчастіше спостерігається у пиломатеріалів, отриманих при обробці берези.

У ряді випадків у процесі обробки деревини виявляються сторонні включення у вигляді стороннього тіла недеревного походження. цвях, дріт, металевий уламок або камінь. Зовнішньою ознакою такого пороку можуть бути місцеве здуття та складки кори в деревині, вм'ятина, отвір. Такі включення ускладнюють механічну обробку деревини і нерідко бувають причиною пошкодження різальних інструментів - фрез, дискових пилок різців і т.д.

Механічні пошкодження та вади механічної обробки можуть мати різний характер та різне походження.

Іноді трапляється обвуглена деревина. Обвугленість деревини є результатом пошкодження її вогнем, при цьому змінюється її форма, що ускладнює використання та викликає втрату деревини.

Карра - це пошкодження стовбура під час підсочування, яке викликає засмолення деревини.

обзол є частиною бічної поверхні колоди, яка збереглася на обрізній дошці або деталі, що призводить до зменшення фактичної ширини дошки і ускладнює її використання.

При обробці деревини різальним інструментом утворюються ризики на її поверхні, хвилястість - неплоский пропил або нерівності у вигляді дугоподібних піднесень та западин внаслідок циліндричного фрезерування деревини.

Неякісна обробка деревини призводить до появи ворсистості поверхні у вигляді наявності не повністю відокремлених волокон та мшистості - наявності пучків не повністю відокремлених волокон та дрібних частинок деревини. Заруб - місцеве пошкодження поверхні деревини сокирою. Запив - місцеве пошкодження поверхні деревини різальним інструментом (пилкою). При заготівлі та обробці лісоматеріалів виникають відщепи - бічні тріщини, що відходять від торця круглого лісоматеріалу. При аналогічних роботах нерідко виходять вириви - поглиблення з нерівними поверхнями внаслідок місцевого видалення деревини при впливі інструментів чи механізмів. При обробці деревини різальним інструментом проти волокон часто спостерігаються різні механічні захвати, які залишають вм'ятини - заглиблення на поверхні, утворені внаслідок місцевого зминання деревини, а також подряпини - Пошкодження поверхні у вигляді вузького довгого поглиблення.

В результаті вищірбини ріжучої кромки інструмента утворюються подряпини - Ділянки необробленої поверхні у вигляді вузької смуги, що виступає над обробленою поверхнею.

При шліфуванні поверхні деревини іноді виходить такий дефект, як прошліфування - видалення частини деревини нижче рівня оброблюваної поверхні.

При підвищеному терті різальних інструментів у процесі обробки деревини нерідко трапляється такий дефект, як опік деревини у вигляді потемнілої ділянки оброблюваної поверхні.

Перераховані вище дефекти деревини знижують якість обробки, впливають на склеювання, обробку і облицьовування матеріалу або цілого виробу, у ряді випадків погіршують зовнішній вигляд і порушують цілісність деревини, погіршують механічну міцність і ускладнюють використання.

На підставі "Довідника з деревини" А. М. Боровікова и Б. Н. Вугільова складено визначник порід.

1. Групи деревних порід:

1) річні шари добре помітні на всіх розрізах деревини. Серцеві промені не видно. Судин немає. Деревина деяких порід має смоляні ходи (хвойні породи);

2) добре помітні річні шари через різницю в будові ранньої та пізньої деревини. У ранній зоні річних шарів великі судини утворюють суцільне кільце отворів, добре видиме простим оком. Пізня зона річних шарів - щільної будови, є лише дрібні судини. Дрібні судини та паренхімні клітини утворюють малюнок у вигляді радіальних смужок, хвилястих ліній, що йдуть уздовж межі річних шарів, окремих рисок або крапок. У більшості порід видно серцевинне проміння;

3) у більшості порід річні шари видно погано. Судини на поперечному розрізі зовсім не видно простим оком або якщо видно, то не утворюють суцільного кільця, а рівномірно розкидані по всьому річному шару. Пізня зона річного шару не має малюнка. У деяких порід видно серцевинне проміння - розсіяно-судинні листяні породи;

2. Дерев'яні породи:

1) хвойні породи:

а) смоляні ходи досить великі і численні. Річні шари добре помітні на всіх розрізах. Ядро має колір від рожевого до буро-червоного. Заболонь широкий, має забарвлення від жовтуватого до блідо-рожевого кольору (сосна звичайна). Далі аналогічно до інших хвойних пород;

2) кільцесудинні листяні породи:

а) серцеві промені широкі і добре видно на всіх розрізах. Деревина ядра має забарвлення темно-буре або жовтувато-коричневе. Заболонь вузька, забарвлення - світло-жовте. На всіх розрізах добре помітні річні верстви. На поперечному розрізі в пізній деревині видно світлі радіальні полум'яні смужки з дрібних судин. Деревина тверда. Далі аналогічно з інших пород;

3) розсіяно-судинні листяні породи:

а) річні шари погано помітні на всіх розрізах. Деревина білого кольору із жовтуватим або рожевим відтінком. На радіальному розрізі видно серцевинне проміння у вигляді вузьких коротких блискучих темних цяток. Часто зустрічаються серцевинні повторення, що мають вигляд точок або рисок червонувато-бурого кольору. Деревина досить тверда та важка (береза);

б) деревина біла з легким рожевим відтінком. Річні верстви слабо помітні. Деревина легка, м'яка (липа дрібнолиста);

в) висота серцевинних променів на радіальному розрізі близько 0,5 мм. Річні шари видно нечітко на всіх розрізах, але найкраще – на поперечному. Серцеві промені на радіальному розрізі створюють характерну рябуватість і сильний блиск. Деревина біла з жовтуватим або рожевим відтінком, тверда, важка (клен гостролистий);

г) ядра немає. Деревина біла зі слабким зеленим відтінком. Іноді зустрічається вада - помилкове ядро ​​бурого кольору. Річні шари помітні всіх розрізах. Зустрічаються серцевинні повторення як жовтих смужок. Деревина легка та м'яка (осика).

Використовуючи визначник деревини, можна встановити вид деревини.

До хвойних пород відносяться ялина, сосна, модрина, ялиця, кедр, тис, а також ялівець, але він росте у вигляді чагарників.

Ель - без'ядрова порода, деревина її біла зі слабким жовтуватим або рожевим відтінком. Має смоляні ходи, але малосмолиста. За міцністю, щільністю та стійкістю до гниття трохи поступається сосні. Річні шари добре помітні Найбільш поширеними є два види ялини - звичайна та сибірська. Перша виростає у європейській частині Росії, друга - від Уралу до Примор'я. Ялина є основною сировиною для виробництва целюлози. Однорідність будови та здатність резонувати роблять її незамінною при виробництві музичних інструментів. З кори ялини одержують дубильні речовини для шкіряної промисловості.

Сосна - Ядрова порода зі смоляними ходами. Має злегка рожеве ядро, яке згодом стає буро-червоним, і широку заболонь жовто-білого кольору. Річні шари добре видно всіх зрізах з різким переходом від ранніх, світлих до пізніх, темним. Сосна має середню щільність, досить високу міцність та стійкість до гниття, добре обробляється. Деревина сосни використовується у будівництві, виробництві будівельних деталей та меблів, а також для виготовлення різних деталей, що використовуються на залізничному транспорті (у пасажирських та вантажних вагонах), для кріплення у гірничих виробках тощо. Крім того, сосна використовується також як сировина для отримання целюлози, деревно-стружкових та деревно-волокнистих плит, кормових дріжджів; з неї добувають живицю, та якщо з хвої отримують біологічно активні речовини.

модрина в Росії становить більше половини хвойних лісів, що зумовило її широке застосування в будівництві, виробництві меблів, целюлозно-паперовому та гідролізному виробництвах і т. д. Модрина має міцну і пружну деревину, сильно просочену смолою. Ядро її червонувато-бурого кольору, а заболонь – біла або злегка жовтувата. Річні шари добре видно, з чіткою межею між ранньою та пізньою деревиною. Модрина малосучковата, має високу щільність і міцність, стійка проти гниття У Сибіру будують приватні будинки із застосуванням колод з модрини (роблять зруби), які коштують багато років.

ялиця - Найлегша і м'яка з хвойних деревних порід. В основному росте на північному сході європейської частини Росії та від Уралу до Далекого Сходу, а також на Кавказі. Багато в чому схожа на ялинку, але не має смоляних ходів.

кедр займає великі площі Росії, особливо у Сибіру. Доживає до 800 років і досягає 30 м у висоту при діаметрі стовбура до 2 м. Деревина кедра легка, м'яка, красива за текстурою та кольором; має буро-рожеве ядро ​​і біло-рожеву заболонь; легко обробляється, стійка проти гниття; широко використовується у будівництві. Кедрові горіхи – основне джерело отримання кедрової олії, скипидару, лікувальних бальзамів.

ялівець росте у вигляді чагарників, щільна ядерна порода коричневого кольору із вузькою заболонню. Через малі розміри використовується в невеликих кількостях для виготовлення дрібних токарних та різьблених виробів.

Береза ​​має більшого поширення у лісах Росії проти іншими видами. Береза - розсіяно-судинна без'ядрова порода деревини з жовтуватим відтінком. Річні верстви видно погано. Серцеві промені видно лише на строго радіальних розрізах (розколах). Береза ​​має порівняно високі показники міцності, але малу стійкість до гниття; при сушінні сильно коробиться.

Дуб - дуже цінна судинна порода з темно-бурим та жовтувато-коричневим ядром та вузькою жовтувато-білою заболонню. На поперечному розрізі в ранній зоні річного шару видно великі судини, а в темній пізній зоні - світлі радіальні полум'яні серцеві промені. Деревина дуба щільна, міцна, стійка до гниття, має гарну текстуру; добре гнеться і піддається механічній обробці. У зв'язку з дефіцитом цієї деревини застосовується як струганого шпону, і навіть як масивних деталей. Крім меблів, з дуба виготовляють паркет, бочки для вина та пива, деталі обладнання у машинобудуванні та ін. У меблевому виробництві високо цінується морений дуб, що має темно-сірий, майже чорний колір. З кори та деревини дуба отримують дубильно-екстрактивні речовини, що використовуються для вироблення шкір, хутра та ін.

Ясень - кільцесудинна ядерна порода з жовтуватою або рожевою заболонню і світло-бурим ядром. Річні шари добре видно, серцевинні промені не помітні. За кольором і будовою нагадує дуб, але трохи світліший; використовується у господарстві країни. Відрізняється переважно високою ударною в'язкістю, добре гнеться, не дає відщепів, тому застосовується у виробництві спортивного інвентарю: тенісних ракеток, хокейних ключок.

Клен - розсіяно-судинна без'ядрова порода. Має білу з червонуватим або бурим відтінком деревину. На всіх розрізах добре видно річні шари, а на радіальному - і серцевинні промені, які створюють характерну рябуватість. Клен використовується в меблевому виробництві та виготовлення корпусів музичних інструментів, але має обмежене застосування через малих запасів у лісових масивах Росії.

Липа - Розсіяно-судинна порода, без'ядрова. Деревина біла з легким рожевим відтінком, річні шари слабо помітні, має однорідну будову, м'яка, мало тріскається при сушінні та обробці, майже не коробиться, тому служить хорошим матеріалом для різьблених робіт.

Горіх - дуже цінна порода, розсіяно-судинна з деревиною коричнево-сірого нерівномірного забарвлення, річні шари на розрізах помітні слабо, але видно великі судини.

Тополя - розсіяно-судинна ядерна швидкоросла порода з широкою заболонню білого кольору. Річні верстви широкі, але малопомітні. Деревина м'яка, нестійка до гниття, застосовується у виробництві целюлози та різних виробів для побутових потреб. Запаси тополі в лісах Росії невеликі, тому його застосування обмежене.

З давніх-давен у степовій зоні Росії, в сільській місцевості для виготовлення простих меблів (стільці, табурети, дитячі ліжечка), а також різних виробів (качалки, товкачі, драбинки і т.д.) використовувалися такі деревні породи, як вишня, груша, яблуня, акація, ліщина, горобина та ін. З розвитком ринкової економіки в Росії активізувалися різні художні промисли, в яких народні майстри-умільці при виготовленні сувенірів, іграшок, побутового начиння та дитячих меблів (ліжечка, стільці та ін) часто застосовують вищезгадані дре породи.

З деревини вишні, яка має високу міцність у поєднанні з оригінальною смугастістю та жовто-коричневим кольором, виготовляли меблі з імітацією під цінні породи (червоне дерево) та паркетні дощечки. В даний час вона використовується в основному для виготовлення різних сувенірів та побутових виробів. Вишня відноситься до ядерної породи, причому це дерево росте швидко і може мати висоту до 6 м (сорт владимирування-рослини), а діаметр стовбура досягає 20-30 см.

Деревина груші також має ряд цінних властивостей - міцність, красиву кольорову гаму від рожево-жовтого до буро-червоного, причому серцевинні промені та річні шари ледь помітні. Груша є без'ядровою породою, легко піддається обробці, з давніх-давен використовується народними майстрами для виготовлення меблів, а також корпусів музичних інструментів, для побутових виробів і сувенірів.

У сільській місцевості російські кустарі здавна використовували для виготовлення дерев'яних обручів, коробів, полиць деревину ліщини (ліщини), яка за фізико-механічними властивостями близька до деревини берези і має білий колір зі слабким блиском.

лінзи (ліщина) відноситься до без'ядрової породи роду чагарникових.

Дуже багато цінних властивостей має деревина. горобини - Високу міцність, вогнестійкість, опір ударам. Ще одна перевага - вона складається з широкої заболоні з красивим червоно-білим кольором і річні шари, що виділяються. Майстерні люди з давніх-давен з цієї деревини роблять рукоятки для молотків, сокирища, киянки, нехитрі меблі (табурети, стільці, полиці, лавки), різьблені вироби (балясини, веретена) та ін. Горобина є ядровою породою.

Деревину яблуні народні умільці Росії з давніх-давен використовували для виготовлення різного домашнього начиння, для оздоблювальних робіт усередині приміщень, а також робили скриньки, сувеніри, корпуси для музичних інструментів та ін. Ця деревина має оригінальну колірну гаму від жовто-рожевого до червонувато-бурого кольору, причому річні шари та серцевинні промені майже непомітні. Яблуня відноситься до ядерної розсіяно-судинної породи.

Деревні породи, що ростуть у країнах тропічного чи субтропічного клімату, належать до екзотичних пород обмеженого застосування. Ще у XVIII ст. почали завозити в Росію, до Петербурга заготівлі цих порід для виготовлення меблів, призначених для обладнання царських палаців, а потім і будинків придворної знаті. Найбільш широко для цього застосовувалася деревина червоного дерева. Поступово в багатьох великих містах Росії багаті люди часто замовляли для своїх будинків меблі з червоного дерева, які робили першокласні майстри-червонодеревники.

З цієї деревини найбільш відома порода такого червоного дерева, як махагоні, що росте в Африці. Австралії, а також у Центральній та Південній Америці. Деревина цієї породи червоного дерева має дуже гарне поєднання кольорів - від білого (вузької заболоні) до червоно-коричневого або буро-червоного (ядра).

У невеликих кількостях у Росії використовувалася деревина чорного дерева. Під цією назвою завозилися з-за кордону заготівлі з різних порід, що мали деревину чорного кольору. Найчастіше завозилася деревина ебенового дерева (чорного), яка є ядровою, має вузьку білу заболонь і ядро ​​глянсово-чорного кольору, причому у всіх видах розрізів річні шари і серцеві промені непомітні. Деревина чорного дерева використовується для виготовлення художньо-декоративних виробів, для інкрустації при оздобленні інтер'єрів, а також із неї роблять дерев'яні духові інструменти. Ебенове дерево (чорне) росте в Індії, Африці та на Цейлоні (в Шрі-Ланці). Щільність деревини ебенового дерева в сухому вигляді становить 1000 кг/м ³, Тобто більше щільності води.

Палісандр. У міжнародній торгівлі ця назва поєднує різні породи дерев зі схожою за кольором та будовою деревиною, що виростають у тропіках. Деревина таких дерев - ядерна розсіяно-судинна, її заболонь вузька, світло-жовта, із сіруватим відтінком, саме ядро ​​має пурпурно-коричневий або шоколадний колір з фіолетовим відтінком; вона дуже важка, мало всихає, важко розколюється, але добре шліфується. Деревина палісандра застосовується для виготовлення музичних інструментів, різьблених, токарських та інших виробів.

Секвойя - найбільше на земній кулі дерево, що відрізняється великою довговічністю; росте в тропіках, відноситься до хвойної породи; за фізико-механічними властивостями близька до деревини ялини, що добре обробляється; застосовується у будівництві, а також для виготовлення меблів, олівців.

Евкаліпт. У природі налічується понад 500 видів, переважно росте в Австралії та Океанії. У Росії евкаліпт росте на Чорноморському узбережжі Кавказу у невеликих кількостях. Евкаліпт - дерево, що швидко росте, досягає дуже великих розмірів - більше 100 м у висоту. Ядрова розсіяно-судинна листяна порода, ядро ​​бурого кольору з різними відтінками, а заболонь світла. Деревина цього дерева щільна, має високу міцність і біостійкість, застосовується в будівництві, вагонобудуванні та ін.

Колір Деревини залежить від кліматичних умов проростання дерева. У помірному кліматі деревина багатьох порід забарвлена ​​блідо, а тропічному має яскраве забарвлення. Вплив кліматичного фактора позначається і в межах одного поясу, наприклад породи, що виростають у тепліших зонах - дуб, горіх, тис та інші, мають інтенсивне забарвлення, а що виростають на північ - ялина, сосна, осика, береза ​​та інші, пофарбовані блідо. Інтенсивність фарбування залежить також від віку дерев – зі збільшенням віку інтенсивність посилюється. Зміна кольору деревини відбувається під впливом повітря та світла, а також від впливу грибних уражень; при витримці деревини у воді або спеціальних розчинах; при пропарюванні та високотемпературному сушінні.

Колір деревини є важливою характеристикою та враховується при виборі порід для виготовлення меблів, оздоблення інтер'єрів, при виробництві художніх виробів, музичних інструментів тощо.

Блиск - це здатність деревини спрямовано відбивати світловий потік. Найбільший блиск мають гладкі дзеркальні поверхні, оскільки вони дають спрямоване відбиток. Як правило, блиск деревини оцінюється по білизні: чим більше білизна деревини, тим вищий показник блиску. Блики та відблиски дають ще й серцевинні промені на радіальних розрізах.

текстура - це природний малюнок на тангенціальних та радіальних розрізах деревини, утворений річними шарами та анатомічними елементами. Чим складніша будова деревини, тим багатша її текстура. У деревини хвойних порід будова просте і одноманітна текстура, вона визначається в основному шириною річних кілець і різницею

забарвлення ранньої та пізньої деревини. Деревина листяних порід має складну будову та багатшу текстуру. Характер текстури багато в чому залежить від напряму розрізу. Багато пород, таких як горіх, ясен, в'яз, дуб та інші, мають красиву та цікаву текстуру на тангенціальному розрізі. Деревина на радіальному розрізі має гарну, оригінальну текстуру.

Деревина кап, що утворюються на стовбурах дерев листяних порід, має високі декоративні властивості. Дуже оригінальна текстура деревини клена типу "пташине око", яку створюють "сплячі" нирки, що не розвинулися в пагін. Своєрідна і красива текстура створюється і штучним шляхом при нерівномірному пресуванні деревини та подальшому її струганні, або при лущення хвилястим ножем, або під кутом до напрямку волокон. При прозорому оздобленні деревини її текстура проявляється сильніше. Текстура є найважливішим показником, що визначає декоративну цінність деревини.

Види деревини текстури:

1) без вираженого малюнка - липа, груша;

2) дріб'язковий малюнок - дуб, бук, чинара;

3) муаровий малюнок - сірий клен, хвиляста береза, червоне дерево;

4) малюнок "пташине око" - ясен, клен, береза ​​карельська, тополя українська;

5) раковинний малюнок - горіх кавказький, ясен, карагач - комлева частина;

6) сучкуватий малюнок - ялина, сосна.

У свіжозрубаній деревині, як правило, міститься велика кількість води і надалі в залежності від умов зберігання воно може збільшуватися або зменшуватися, або залишатися на колишньому рівні. Але в більшості випадків необхідно вжити заходів для видалення води, тобто зробити сушіння деревини. Показником вмісту води в деревині є вологість, яка поділяється на абсолютну та відносну. На практиці користуються в основному абсо

лютим значенням вологості, яку визначають за формулою:

W_абс. = [(m – m₀) / m₀] × 100%,

де m-маса зразка вологої деревини, г;

m₀ - маса того ж абсолютно сухого зразка, г. Показник відносної вологості застосовується рідко, переважно як показник вологості дров. Її визначають за такою формулою:

W_отн. = (m - m₀ / m) × 100%.

Існують два способи визначення вологості - прямий та непрямий. Прямий метод ґрунтується на виділенні води з деревини. Для цього очищений зразок деревини піддають сушінню в сушильній шафі при температурі 103°C до повної віддачі вологи. У процесі сушіння зразок зважують - перший раз через 6-10 годин після початку сушіння, а потім через кожні 2 години Сушку припиняють після того, як вага зразка вже не зменшується. Прямий метод дозволяє з великою точністю визначити вологість деревини.

Другий метод - непрямий, заснований на вимірі електропровідності деревини за допомогою електровологоміру. При такому вимірі шкала пристрою показує величину вологості. Цей спосіб дозволяє швидко визначити вологість. Але його недолік полягає в похибці вимірювання, яка становить 2-3%, а при вологості деревини більше 30% - ще вище.

Вода в деревині знаходиться у зв'язаному та вільному стані. Пов'язана вода знаходиться в клітинних стінках і міцно утримується. Видалення такої води утруднене і істотно впливає на зміну більшості властивостей деревини. Максимальна кількість зв'язаної води відповідає межі насичення клітинних стінок, яка в розрахунках приймається: W_п.н. = 30%.

Вільна вода знаходиться в порожнинах клітин та міжклітинних просторах, тому видаляється з деревини легше.

Свіжозрубана деревина має вологість в межах 50-100%, а при тривалому знаходженні у воді - більше 100%.

Після сушіння на відкритому повітрі вологість знижується до 15-20%. Вологість величиною 20-22% називається транспортної, а вологість, яку деревина має в період експлуатації, - експлуатаційної.

Сушіння деревини буває двох видів. атмосферної, при температурі навколишнього середовища, та штучної, або камерної, коли температура може бути до 100°C і вище. При камерній сушці відбувається усушка деревини, тобто зменшення лінійних розмірів у радіальному напрямку на 3-7%, а в тангенціальному - на 8-10%, вздовж волокон - 0,1-0,3%. Повна об'ємна усушка становить 11-17%.

При сушінні деревини із зменшенням вологості змінюються її механічні властивості – зменшується пружність, але збільшується міцність при стисканні, а також зменшується електропровідність.

Щільність деревини - це маса одиниці обсягу матеріалу, що виражається в г/см ³ або кг/м ³. Існує кілька показників густини деревини, які залежать від вологості. Щільність деревини - це маса одиниці об'єму матеріалу, що утворює клітинні стіни. Вона для всіх порід приблизно однакова і дорівнює 1,53 г/см ³, тобто в 1,5 рази вище щільності води.

Щільність абсолютно сухої деревини – це маса одиниці об'єму деревини за відсутності у ній води. Вона визначається за такою формулою:

ρ₀ = м₀ / В.₀,

де р₀ - густина абсолютно сухої деревини, г/см ³ або кг/м ³;

m₀ - маса зразка деревини при вологості 0%, г або кг; V₀ - обсяг зразка деревини при вологості 0%, см ³ або м ³.

Щільність деревини менша за щільність деревної речовини, оскільки вона має порожнечі, заповнені повітрям, тобто пористість, яка виражається у відсотках і характеризує відношення порожнеч в абсолютно сухій деревині. Чим більша щільність деревини, тим менша її пористість.

Щільність деревини істотно залежить від вологості Зі збільшенням вологості щільність деревини зростає За щільністю всі породи поділяються на три групи (при вологості деревини 12%):

1) породи з малою щільністю - 540 кг/м ³ і менше - це ялина, сосна, липа та ін;

2) породи середньої щільності - від 550 до 740 кг/м ³- це дуб, береза, в'яз та ін;

3) породи високої щільності - 750 кг/м ³ і більше - це кизил, граб, фісташка та ін.

Теплові властивості деревини - це теплоємність, теплопровідність, температуропровідність та теплове розширення. Теплоємність – здатність деревини акумулювати тепло. За показник теплоємності прийнята питома теплоємність С - кількість теплоти, необхідне для нагрівання 1 кг маси деревини на 1 °C. Вона вимірюється в кДж/кг t °С.

Суха деревина є деревною речовиною і повітрям, причому масова частка повітря в ній незначна. Тому теплоємність сухої деревини практично дорівнює теплоємності деревної речовини. Питома теплоємність деревини практично не залежить від породи і за нормальної температури 0°C для абсолютно сухої деревини дорівнює 1,55 кДж. З підвищенням температури питома теплоємність дещо зростає і при температурі 100°C збільшується приблизно на 25%. При зволоженні деревини її теплоємність зростає.

Процес перенесення тепла в деревині характеризується двома показниками – коефіцієнтом теплопровідності та коефіцієнтом температуропровідності. Коефіцієнт теплопровідності? чисельно дорівнює кількості теплоти, яка проходить в одиницю часу через стінку з деревини площею 1 м ² і товщиною 1 м при різниці температур на протилежних сторонах стінки в 1 °C. Він вимірюється у Вт/(м × °С).

p align="justify"> Коефіцієнт температуропровідності характеризує швидкість зміни температури деревини при її нагріванні або охолодженні. Він визначає теплову інерційність деревини, тобто її здатність вирівнювати температуру. Коефіцієнт температуропровідності розраховують за такою формулою:

α = λ/с × ρ,

де - щільність матеріалу, кг/м3;

λ - коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м × °С);

с - питома теплоємність деревини, кДж/(кг × °С).

Як показали численні дослідження електричних властивостей деревини, її електропровідність, тобто здатність проводити електричний струм, знаходиться у зворотній залежності від її електричного опору. Існують поверхневий та об'ємний опір, які в сумі дають повний опір зразка деревини, розміщеного між двома електродами. Об'ємний опір характеризує перешкоду проходженню струму крізь товщу зразка, а поверхневе - поверхнею. Показниками електричного опору служать питомий об'ємний і питомий поверхневий опір.

Дослідження показали, що суха деревина погано проводить струм, але з підвищенням вологості її опір зменшується. Це видно з даних, отриманих під час досліджень (табл. 1).

Таблиця 1

Зниження поверхневого опору відбувається зі збільшенням вологості. Наприклад, при збільшенні вологості бука від 4,5 до 17% поверхневий електричний опір зменшується з 1,2 × 10¹³ до 1 × 10⁷ Ом.

Крім того, в результаті досліджень встановлено, що зниження електричного опору деревини відбувається при її нагріванні, особливо при її низькій вологості. Так, збільшення температури від 20 до 94°C знижує опір абсолютно сухої деревини 10 ⁶ раз.

Акустичні властивості. При дослідженнях акустичних властивостей деревини встановлено, що швидкість поширення звуку в деревині тим більша, чим менша її щільність і вищий модуль пружності. Середні значення швидкості звуку вздовж волокон для кімнатно-сухої деревини рівні: дуб - 4720 м/с, ясен - 4730 м/с, сосна - 5360 м/с, модрина - 4930 м/с. Далі дослідження показали, що швидкість звуку поперек волокон у 3-4 рази менша, ніж уздовж волокон. Швидкість поширення звуку залежить від властивостей матеріалів і в першу чергу від щільності, наприклад в сталі звук поширюється зі швидкістю 5050 м/с, у повітрі - 330 м/с, а в каучуку - 30 м/с. На даних, отриманих при дослідженнях акустичних властивостей деревини, побудований ультразвуковий метод визначення її міцності та внутрішніх прихованих дефектів. Згідно з даними досліджень звукопоглинаюча здатність деревини низька, наприклад звукоізоляція соснової деревини при товщині 40см становить 48 дБ, а дубової при товщині 3см - 12 дБ. Як встановлено дослідженнями, найкращі акустичні властивості в частині найбільшого випромінювання звуку має деревина ялини, ялиці та кедра, яка використовується для виготовлення багатьох музичних інструментів: щипкових, смичкових, клавішних та ін. Як показала практика, найкращими акустичними властивостями володіє деревина 4,5 років та більше.

До механічних властивостей відносяться міцність і деформативність деревини, а також деякі технологічні властивості. Міцність деревини - це здатність її чинити опір руйнуванням під впливом зовнішніх навантажень. Межа міцності деревини визначається шляхом випробування зразків на стиск, розтяг, вигин, зсув.

При випробуванні деревини на стиск навантаження роблять уздовж волокон, потім упоперек і в одному місці. Межу міцності визначають у МПа за формулою:

б_сж = Р_Макс / a × b,

де P_Макс - максимальне руйнівне навантаження, Н;

а та b - розміри зразка деревини, мм.

За даними випробувань встановлено, що при розтягуванні деревини упоперек волокон міцність становить приблизно 1/20 міцності при розтягуванні вздовж волокон. Тому при конструюванні виробів і пристрої різних будівельних конструкцій не допускають випадків, щоб навантаження, що розтягують, були спрямовані поперек волокон.

На практиці здебільшого вироби з деревини працюють із навантаженнями на вигин. Тому зразки деревини обов'язково випробовують на вигин, при цьому визначають межу міцності МПа за формулою:

б_з = 3Р_Макс × l/2 × b × h²,

де l – відстань між опорами, мм;

b - ширина зразка у радіальному напрямку, мм;

h - висота зразка у тангенціальному напрямку, мм.

При згинанні зразка з опуклої сторони виникають напруження розтягування, а з увігнутого - стискування. При навантаженнях вище за граничну величину руйнування деревини відбувається у вигляді розриву розтягнутих волокон на опуклій стороні зламу зразка.

Велике значення має показник міцності під час зсуву. Цей показник визначають при випробуваннях трьох видів зсуву: на сколювання вздовж і поперек волокон; на перерізання деревини упоперек волокон. При цьому межа міцності деревини на сколювання - б_ск, МПа визначають за формулою:

б_ск = Р_Макс / b × l,

де P _Макс - максимальне навантаження, Н;

b, l - товщина та довжина зразка в площині сколювання, мм. Випробування на перерізання деревини упоперек волокон проводять на зразках із застосуванням рухомого ножа. При цьому межу міцності МПа визначають за формулою:

τ = Р_Макс / 2 × a × b,

де P_Макс - максимальне навантаження, Н;

а та b - розміри перерізу зразка, мм (поперечні). Як показують результати випробувань, міцність деревини при перерізанні поперек волокон у 4 рази більша, ніж при сколюванні вздовж волокон.

Як показали випробування, модулі пружності при стисканні та розтягуванні деревини приблизно однакові і складають для сосни – 12,3 ГПа, для дуба – 14,6 ГПа та для берези – 16,4 ГПа при вологості 12%. Модуль пружності поперек волокон приблизно в 20-25 разів менше, ніж уздовж, а в радіальному напрямку вище, ніж у тангенціальному, приблизно на 20-50%.

При випробуваннях деревини також визначають модуль пружності:

Е = 3×Р×l/(64b×h³ × f),

де Р - навантаження, що дорівнює різниці між верхніми і нижніми межами вимірювання, Н;

l - відстань між опорами (на яких розташовується зразок деревини), мм;

b і h - ширина та висота зразка, мм;

f - прогин, рівний різниці середньоарифметичних значень прогину при верхньому та нижньому межах навантаження, мм.

Технологічні властивості: ударна в'язкість, твердість, зносостійкість, здатність утримувати шурупи, цвяхи та інші кріплення, а також оброблюваність різальними інструментами.

Ударна в'язкість деревини - це її здатність поглинати зусилля при ударі без руйнування. Чим більше величина роботи, необхідної для зламу зразка, тим вища його в'язкість. Ударну в'язкість визначають за такою формулою:

A = Q/b x h, Дж/см ²,

де Q - робота, що витрачається на злам зразка, Дж;

b і h - ширина та висота зразка.

Твердість деревини - це її здатність чинити опір вдавлюванню тіла з більш твердого матеріалу - сталевого пуансону з напівсферичним наконечником радіусом r = = 5,64 мм на глибину 5,64 мм. При цьому наприкінці навантаження за шкалою силовимірювача машини відраховують навантаження Р. Після випробування в деревині залишається відбиток площею 100 мм. ². Статичну твердість зразка визначають Н/мм за формулою:

Н = Р / π × r²,

де π × r² - площа відбитка у деревині при вдавлюванні у ній півсфери радіусом r, мм.

Якщо має місце розколювання зразків у процесі випробувань, пуансон вдавлюють на меншу глибину - 2,82 мм, а твердість визначають за формулою:

Н = 4Р/(3π×r²).

Усі породи за твердістю торцевої поверхні ділять на три групи: м'які – твердістю 40 Н/мм ² і менше, тверді – 41-80 Н/мм ² і дуже тверді – понад 80 Н/мм ².

зносостійкість Деревини характеризує її здатність чинити опір зносу при терті поверхню абразивних елементів або мікронерівностей більш твердого тіла. При випробуванні на стирання створюють умови, які імітують реальний процес стирання деревини, що використовується для підлоги, сходів, настилів. Стирання виробляють на спеціальній машині. При цьому показник стирання t обчислюють мм за формулою:

t = h × (m₁ - м₂) / m₁,

де h - висота зразка до стирання, мм;

m ₁ та m ₂ - маса зразка відповідно до та після випробування, р.

Питомий опір висмиканню цвяха або шурупа визначається за такою формулою:

Р_уд. = Р_Макс /l (Н/мм),

де P_Макс - максимальне навантаження при висмикуванні цвяхів або шурупів;

l - довжина забиття цвяха або загвинчування шурупа. Здатність деревини утримувати елементи кріплення залежить від її породи, щільності і вологості. Опір висмиканню цвяхів, забитих у радіальному та тангенціальному напрямках, приблизно однаковий, але він вищий, ніж при забиванні цвяхів у торець зразка.

Здатність деревини до гнуття - найкраща у бука, дуба, ясена, гірше - у хвойних порід. Для поліпшення податливості деревини перед гнуттям її пропарюють, потім після гнуття охолоджують і сушать у зафіксованому стані, внаслідок чого вона набуває стабільної вигнутої форми.

Здатність деревини розколюватися - це процес поділу її вздовж волокон під дією навантаження, що передається на клин. Це є негативною властивістю деревини при забиванні цвяхів близько від кромки, а також милиць, шурупів при загвинчуванні, але позитивним - при колінні дров або заготівлі колотих сортиментів.

Метали та їх сплави - Основний матеріал у машинобудуванні. Вони мають багато цінних властивостей, обумовлених переважно їх внутрішнім будовою. М'який та пластичний метал або сплав можна зробити твердим, тендітним, і навпаки. Для того, щоб свідомо змінювати властивості металів, необхідно знати основи їхньої кристалічної будови. Як відомо, всі тіла складаються з великої кількості атомів, які утримуються силами зчеплення, коливання великої частоти біля точок рівноваги. Оскільки атоми різних металів різні, кожен метал має певні властивості. Ці властивості залежать від розташування атомів між собою, характеру зв'язків, від відстані між ними. Якщо змінити відстань між атомами або порядок їх розташування, зміняться властивості металу. В аморфних тілах - смолі, склі, каніфолі і т.п. - атоми розташовані безладно. У металах вони у певному геометричному порядку, утворюючи кристали, тому метали є кристалічними тілами. Метали розрізняються не тільки порядком розташування атомів, а й кристалічною решіткою, яка є уявною просторовою сіткою, що складається з елементарних осередків, у вузлах якої знаходяться атоми.

Розрізняють такі кристалічні решітки металів із щільною упаковкою атомів: кубічну об'ємно-центровану, кубічну гранецентровану та гексагональну. У осередку об'ємно-центрованої кубічної решітки атоми розташовані у вершинах і центрі куба. Такий осередок містить дев'ять атомів (хром, вольфрам, ванадій, молібден, літій, а за певних температур - залізо та інші метали).

У осередку кубічних гранецентрованих грат атоми знаходяться у вершинах куба і на перетині діагоналей кожної площини. Такий осередок має 14 атомів (свинець, нікель, мідь, золото, срібло, пластина, залізо за певних температур та інші метали).

В осередку гексагональної кристалічної решітки атоми розташовуються у вершинах і в центрі шестигранних основ призми, а три атоми - в середній її площині, при цьому такий осередок містить 17 атомів (магній, цинк, кадмій, осмій, берилій та інші метали).

За певних умов деякі метали - залізо, титан, цирконій, стронцій, кобальт, кальцій та інші можуть перебудовуватися з одного виду кристалічної решітки в іншій, наприклад з об'ємно-центрованої кубічної - в гранецентровану і навіть гексагональну. Елементарна комірка відображає лише один елемент, або одну комірку кристалічної решітки.

Вся кристалічна решітка в реальному металі складається з великої кількості елементарних осередків, що багато разів повторюються. Велике значення має відстань між атомами осередку кристалічних ґрат або між паралельними атомними площинами, що утворюють елементарний осередок. Чим більша ця відстань, тим менш міцний метал. Відстань між ними вимірюється в ангстремах – 1 А = = 10 ^-8 см або в нанометрах – 1 А = 0,1 нм.

З практики відомо, що залізо міцніше міді, а мідь міцніше алюмінію.

Порядок розташування атомів - тип кристалічних ґрат - природна властивість металу, форма кристалів та їх розміри залежать від процесу переходу металу з рідкого стану в твердий. Процес утворення кристалів при твердінні металів називається кристалізацією. При кристалізації металів виділяється тепло, а при переході металів із твердого стану в рідке відбувається поглинання тепла. Спостереження за допомогою пробірів, що вимірюють температуру, за процесом зниження температури

при переході металу з рідкого стану до твердого дозволили встановити певну закономірність. Спочатку температура знижується поступово. У початковий період утворення кристалів внаслідок виділення прихованої теплоти при формуванні кристалічних грат падіння температури припиняється, і вона залишається незмінною до повного затвердіння металу. Після того, як весь метал затвердіє, температура знову починає знижуватися. Температура, що відповідає горизонтальному майданчику, називається критичної. Кристалізація металів подібна до кристалізації солей, і цей процес складається з двох елементарних процесів, що протікають одночасно. Перший полягає у освіті центрів кристалізації, чи зародків кристалів, другий - у зростанні кристалів із цих центрів.

Перший етап - Поява зародків кристалів металу. Другий етап - у міру остигання металу до зародків приєднуються все нові й нові атоми рідкого металу, які групуються в певному порядку один біля одного, утворюючи елементарні осередки кристалічних ґрат. Цей процес триває доти, доки не закінчиться кристалізація. Причому кристали затверділого металу мають неправильну і різноманітну форму, що пояснюється умовами кристалізації.

У процесі кристалізації збільшується кількість кристалів - 1 мм ³ може утворитися понад 1000 кристалів. Кристали, що мають неправильну зовнішню форму, називаються кристаліти, чи зернами. Чисті метали щодо рідко застосовуються у машинобудуванні та інших галузях господарського комплексу. Більш широко використовуються сплави, що складаються з двох і більше елементів (з двох металів, наприклад міді та цинку, або з металу та неметалу, наприклад заліза та вуглецю). Елементи, що входять до сплаву, називаються компонентами. Залежно від розташування атомів у кристалічній решітці розрізняють тверді розчини заміщення та тверді розчини впровадження. У твердому розчині заміщення атоми розчинного компонента заміщуються атомами розчинника, а в твердому розчині впровадження атоми розчинника розміщуються між атомами розчинного компонента найбільш слабких місцях елементів кристалічної решітки.

Сплави, що є твердими розчинами, відрізняються цінними властивостями. Вони твердіше і міцніше, ніж компоненти, що входять до нього.

Компоненти деяких сплавів при кристалізації можуть входити до хімічного зв'язку, утворюючи хімічну сполуку. Хімічні сполуки мають дуже високу твердість і хороший електроопір.

Під дифузією розуміють переміщення атомів у кристалічному тілі на відстані, що перевищують середні міжатомні відстані даного металу. Якщо переміщення атомів не пов'язані зі зміною концентрації в окремих обсягах, такий процес називається самодифузією. Дифузія, що супроводжується зміною концентрації, називається гетеродифузією. У тих випадках, коли гетеродифузія супроводжується утворенням нових фаз, що найчастіше має місце при хіміко-технічній обробці, вона називається реактивною дифузією.

В основі процесу дифузії лежить атомний механізм, при якому кожен атом робить більш менш випадкові блукання. Дифузійні перетворення в металах відбуваються при різних хіміко-термічних обробках. хромування, цементації, алютування (Алюмінування) і т.д.

хромування забезпечує підвищену жаростійкість сталі до 800°C, високу корозійну стійкість у таких середовищах, як прісна та морська вода, оцтова та фосфорна кислоти, та ерозійну стійкість при низькій та високій температурах.

Хромування сталей, що містять більше 0,3-0,4% вуглецю, підвищує також твердість і зносостійкість. При хромуванні дифузійний шар складається з розчину хрому? - Залізі, а вміст хрому на поверхні становить 25-50%.

При цьому процесі у разі застосування CrCl ₂ протікає наступна реакція:

циклічний ₂ + Fe → FeCl ₂ + Cr.

При термічній обробці сталі спостерігаються бездифузні, або алотропічні, перетворення у процесі вторинної кристалізації. Зокрема, при температурі +775°C у сталі, що містить 0,6% вуглецю, починаються алотропічні перетворення, тобто виділення фериту з аустеніту (твердого розчину вуглецю (до 2,14%)) та інших домішок в об'ємі заліза.

ферит - твердий розчин невеликої кількості вуглецю (до 0,04%) та інших домішок? - Залізі - м'яка, пластична і недостатньо міцна структурна складова. Так як у ферит міститься незначна кількість вуглецю, аустеніт, що залишився, буде поступово, у міру виділення фериту, збагачуватися вуглецем. Коли концентрація вуглецю в аустеніті, що залишився, досягне 0,8%, при температурі +727°C сталь, що містить 0,6% вуглецю, матиме у своєму складі ферит і аустеніт, а при температурах нижче +727°C - ферит і перліт, причому структура ферит - перліт збережеться без значних змін і при подальшому охолодженні аж до кімнатної температури. Аналогічні перетворення характерні для всіх доевтек-тоїдних сталей (що містять менше 0,8% вуглецю). Різниця буде лише у температурах початку виділення фериту. Причому, якщо сталь містить 0,8% вуглецю, її вторинна кристалізація протікатиме при постійній температурі (+727°C) і супроводжуватиметься тільки одним процесом - утворенням перліту. Це пояснюється тим, що в даному випадку вміст вуглецю сталі відповідає евтектоїдному складу - механічної суміші кристалів, що виділяються з рідкого сплаву одночасно. У цьому створюється дрібнозерниста структура металу.

Сталь та чавун - основні матеріали у машинобудуванні. Вони становлять 95% всіх використовуваних у техніці сплавів.

Сталь - це сплав заліза з вуглецем та іншими елементами, що містить до 2,14% вуглецю. вуглець - найважливіша домішка сталі. Від його змісту залежать міцність, твердість та пластичність сталі. Крім заліза та вуглецю, до складу сталі входять кремній, марганець, сірка та фосфор. Ці домішки потрапляють у сталь у процесі виплавки та є її неминучими супутниками.

Чавун - Сплав на залізній основі. Відмінність чавуну від сталі полягає у більш високому вмісті в ньому вуглецю - понад 2,14%. Найбільшого поширення набули чавуни, що містять 3-3,5% вуглецю. До складу чавунів входять ті ж домішки, що й у сталі, тобто кремній, марганець, сірка та фосфор. Чавуни, у яких весь вуглець знаходиться в хімічному з'єднанні із залізом, називають білими (на вигляд зламу), а чавуни, весь вуглець яких або більша його частина представляє графіт, отримали назву сірих. У білих чавунах є ще одна структурна складова - ледебурит. Це евтектика, тобто рівномірна механічна суміш зерен аустеніту і цементиту, що виходить у процесі кристалізації, в ній 4,3% вуглецю. Ледебурит утворюється при температурі +1147°C.

ферит - твердий розчин невеликої кількості вуглецю (до 0,04%) та інших домішок? - Залізі. Фактично це чисте залізо. Цементіт - хімічна сполука заліза з вуглецем - карбід заліза.

перліт - рівномірна механічна суміш у сплаві фериту та цементиту. Таку назву ця суміш набула тому, що шліф при її травленні має перламутровий відтінок. Так як перліт утворюється в результаті процесів вторинної кристалізації, його називають евтектоїдом. Він утворюється при температурі +727°C. У ньому міститься 0,8% вуглецю.

Перліт має два різновиди. Якщо цементит у ньому розташований у вигляді пластинок, його називають пластинчастим, якщо цементит розташований у вигляді зерен, перліт називають зернистим. Під мікроскопом пластинки цементиту здаються блискучими, тому що мають велику твердість, добре поліруються і при травленні кислотами роз'їдаються менше, ніж пластинки м'якого фериту.

Якщо залізовуглецеві сплави нагріти до певних температур, відбудеться алотропічне перетворення α -заліза на ν -залізо і утвориться структурна складова, яка називається аустенітом.

Аустеніт являє собою твердий розчин вуглецю (до 2,14%) та інших домішок в -залізі. Здатність вуглецю

розчинятися в залозі неоднакова за різних температур. При температурі +727°C -залізо може розчиняти не більше 0,8% вуглецю. При цій же температурі відбувається розпад аустеніту з утворенням перліту. Аустеніт – м'яка структурна складова. Він відрізняється великою пластичністю, не має магнітних властивостей.

При вивченні структурних складових залізовуглецевих сплавів встановлено, що вони за кімнатної температури завжди складаються з двох структурних елементів: м'якого пластичного фериту і твердого цементиту, що зміцнює сплав.

Сплави можна одержувати при з'єднанні більшості металів один з одним, а також з неметалами. Діаграми стану сплавів дають наочне уявлення про перетвореннях, що протікають у сплавах, залежно від їх хімічного складу і температури.

При побудові діаграм стану сплавів осі абсцис вказують хімічний склад або концентрацію сплаву у відсотках. Для цього горизонтальну лінію певної довжини ділять на сто однакових частин і кожен розподіл приймають за 1% одного з компонентів сплаву.

Мал. 5. Діаграма стану сплавів системи свинець-сурма (Pb-Sb)

Точка А відповідає чистому свинцю, а точка В – чистій сурмі. По осі ординат у певному масштабі вказують температуру. Для того щоб побудувати діаграму стану сплавів, спочатку будують ряд кривих охолодження сплавів тих самих елементів з різною концентрацією.

На основі цих кривих будують діаграму. Сплави, компоненти яких при твердінні утворюють тільки механічні суміші, відносяться до першої групи. Діаграма цих сплавів умовно називається діаграмою стану першого роду. Діаграма сплавів, що утворюють при затвердінні тільки тверді розчини, називається діаграмою другого роду стану. Найбільш типовими для діаграм першого роду є сплави свинцю із сурмою.

Побудова діаграми (першого роду) стану сплавів Pb-Sb:

1) криві охолодження доевтектичних сплавів;

2) діаграма стану сплавів Pb-Sb;

3) криві охолодження заевтектичних сплавів. Діаграма побудована для п'яти видів сплаву свинцю із сурмою:

1) 5% сурми і 95% свинцю;

2) 10% сурми і 90% свинцю;

3) 20% сурми і 80% свинцю;

4) 40% сурми і 60% свинцю;

5) 80% сурми і 20% свинцю.

Усі вони мають дві критичні температури: верхню та нижню. Вивчення процесів кристалізації цих сплавів показує, що верхня критична температура відповідає початку, а нижня - кінця затвердіння металу. Таким чином, процес кристалізації сплавів Pb-Sb різко відрізняється від кристалізації чистих металів. Сплави кристалізуються в інтервалі температур, а чисті метали – за постійної температури.

Механічна суміш кристалів, що виділяються з рідкого сплаву одночасно, називається евтектикою (У перекладі з грецької - "добре складений"). Сплави зазначеної концентрації називають евтектичними. Лінія АСВ на діаграмі називається лінією ліквідуса (У перекладі з грецької - "рідкий"). Вище цієї лінії будь-який сплав свинцю із сурмою перебуває у рідкому стані. Лінія ДСВЕ отримала назву лінії солідуса (У перекладі з грецької - "твердий"), або евтектичної лінії. Точка З показує склад евтектики. Сплави, розташовані ліворуч від цієї точки, називають доевтектичними, правіше за неї - заевтектичними. У структурі доевтектичних сплавів, крім евтектики, завжди є деяка кількість свинцю, а в заевтектичних, крім евтектики - сурми.

Додаток навантаження викликає деформацію. У початковий момент навантаження, якщо воно не супроводжується фазовими (структурними) змінами, викликає лише пружну (оборотну) деформацію. Після досягнення деякої напруги деформація (частково) стає незворотною (пластична деформація), незворотно при цьому змінюються і будова металу і, отже, його властивості. Залежність деформації від напруги зображується так званою діаграмою розтягування. Умовна напруга:

σ = P / F0 (кгс/мм2),

де P-сила;

F₀ - Початковий переріз, а вісь абсцис - відносна деформація:

ε = Δl/l,

де Δl - збільшення довжини,

l – початкова довжина.

Тангенс кута нахилу - прямий: tg α = σ / ε = Е - модуль нормальної пружності (в кгс / мм ²) - характеризує жорсткість матеріалу (опір пружному деформуванню), яка визначається силами міжатомної взаємодії, що залежать у першому наближенні від температури плавлення металу. Оскільки легування та термічна обробка дуже слабко впливають на температуру плавлення, модуль нормальної пружності можна розглядати як структурно нечутливу характеристику. У всіх сталей Е ≈ 2×10 ⁴ кгс/мм ², А у алюмінієвих сплавів Е ~ 0,7 × 10 ⁴ кгс/мм ².

Умовна напруга, за якої порушується пропорційна залежність між ε і σ, є межа пружності (або межа пропорційності).

Для технічних цілей (крім пружних елементів) мале відхилення від пропорційної залежності не вважається суттєвим, і зазвичай вважається, що пластична деформація настає тоді, коли залишкова необоротна деформація ε_пл. стає рівною 0,2%. Умовна напруга, при якій = 0,2%, називається межею плинності (на діаграмі - σ_0,2) і характеризує опір матеріалу малої пластичної деформації. Справжня напруга досягає максимального значення в точці Z - при остаточному руйнуванні зразка. Для високоміцних та малопластичних матеріалів σ_В > 150 кгс/мм ², відносне звуження ψ(зміна звуження) у місці розриву (руйнування) дорівнює менше 40%, а визначається за формулою:

ψ = (F_о - Ф_х)F_о,

де F ₀ - переріз зразка до руйнування;

F_x - перетин у момент максимальної деформації.

руйнування може бути двох видів, які можна назвати "поділ" (repture) та "руйнування" (Wacture). Поділ типовий для високопластичних матеріалів (зазвичай це метали високої чистоти), деформування яких після досягнення точки? _В призводить до 100% звуження без утворення поверхні руйнування. В інших випадках звуження досягає якогось значення, після чого зразок руйнується з утворенням поверхонь руйнування.

Мал. 6. Види розірваних зразків: а – поділ; б - руйнування із попередньою пластичною деформацією; в – руйнування без попередньої пластичної деформації.

Процесу руйнування передують: пружна деформація та пластична деформація.

Механічні властивості металів визначаються такими характеристиками: межа пружності σ_Т, межа плинності σ_Е, межа міцності відносне подовження σ, відносне звуження ψ і модуль пружності Е, ударна в'язкість, межа витривалості, зносостійкість.

Твердість, що визначається найпростішими неруйнівними методами, залежить в основному від вмісту вуглецю та умов термічної обробки сталі. Для грубої оцінки міцності можна скористатися наступним співвідношенням: σ_В = НВ/3.

Усі металеві деталі машин у процесі експлуатації піддаються впливу різних зовнішніх навантажень, які можуть виконуватися плавно, поступово (статично) або миттєво (динамічно). Впливаючи на деталі, зовнішні навантаження змінюють їх форму, тобто деформують Властивість матеріалів з металу та сплавів приймати початкову форму після припинення дії зовнішніх сил називається пружністю, а деформація, що зникає після зняття навантаження, отримала назву пружною. Якщо до металевої деталі докласти великих зусиль і після припинення їхньої дії вона не прийме своєї первісної форми, а залишиться деформованою, то така деформація називається пластичної. Здатність металевих матеріалів та деталей деформуватися під впливом зовнішніх навантажень, не руйнуючись, та зберігати змінену форму після припинення дії зусиль називається пластичністю. Матеріали з металів, не здатні до пластичних деформацій, називаються крихкими.

Важливою властивістю матеріалів та деталей з металів поряд із пружністю та пластичністю є міцність. Металеві деталі або інструмент залежно від умов роботи повинні мати певні механічні властивості - міцність, пружність, пластичність.

При тривалій експлуатації металеві деталі машин піддаються повторно-змінним навантаженням (Розтягування - стиск). При напругах, менших за межу плинності або межі пружності, вони можуть раптово зруйнуватися. Це явище називається втомою металів. Межею витривалості (втоми) називають максимальну напругу, яку витримують матеріали та деталі з металів, не руйнуючись, при досить великій кількості повторно-змінних навантажень (циклів).

Для сталевих зразків цю характеристику встановлюють при 10 млн циклів, для кольорових металів - при 100 млн циклів. Межу витривалості позначають грецькою літерою? _-1 і вимірюють Па.

У процесі роботи багато деталей машин нагріваються до високих температур, що досягають 1000°C і більше. Для таких деталей важливою характеристикою є жароміцність - здатність матеріалів із металів та сплавів зберігати необхідну міцність при високих температурах. У металів та сплавів, які працюють тривалий час під навантаженням при високих температурах, спостерігається явище повзучості, тобто безперервна пластична деформація під дією постійного навантаження (метал "повзе").

Поверхневе зміцнення металів та сплавів широко застосовується у багатьох галузях промисловості, зокрема у сучасному машинобудуванні. Воно дозволяє отримати високу твердість і зносостійкість поверхневого шару при збереженні в'язкої серцевини, сприяє підвищенню довговічності і втомної міцності. Деякі методи поверхневого зміцнення відрізняються високою продуктивністю. У ряді випадків вони з великою ефективністю використовують замість звичайних методів термічної обробки. Існує безліч деталей, до властивостей поверхневого шару металу яких пред'являються інші вимоги, ніж до властивостей внутрішніх шарів. Наприклад, зубці шестерень у процесі роботи відчувають сильне тертя, тому вони повинні мати велику твердість, проте мати невелику твердість і хорошу в'язкість, щоб зуби не руйнувалися від поштовхів і ударів. Отже, зуби шестерень повинні бути твердими на поверхні та в'язкими в серцевині.

Найбільш поширеним способом зміцнення поверхневого шару металів та сплавів є поверхневе загартування, при якій високу твердість набуває лише частина поверхневого шару деталей. Решта не гартується і зберігає структуру і властивості, які були до гарту. В даний час найбільшого поширення набула поверхнева загартування з індукційним нагріванням струмами високої частоти. Цей високопродуктивний прогресивний метод термічної обробки забезпечує підвищення механічних властивостей сталі, у тому числі межі плинності, втоми та твердості, виключає можливість обезуглерожування, зменшує небезпеку окислення поверхні виробів та їх деформацію.

Деталі складної форми, стрічкові пилки, різальний інструмент (фрези, свердла), важелі, осі піддають імпульсному поверхневому загартування. Для цього частину, що гартується, деталі нагрівають до температури, що перевищує температуру звичайного нагріву даного матеріалу під загартування, і потім охолоджують з великою швидкістю за рахунок відведення тепла в решту маси деталі без застосування охолоджуючих середовищ. В результаті імпульсного загартування отримують загартований "білий" шар, стійкий при відпустці до температури 450°C, що має дрібнозернисту структуру, високу твердість і зносостійкість.

Діаграма залізо-цементит охоплює стан залізовуглецевих сплавів, які містять до 6,67% вуглецю.

Мал. 7. Діаграма стану залізовуглецевих сплавів (суцільні лінії – система Fe-Fe ₃ C; штрихові - система Fe-C)

Вуглецеві сталі - Це сплави заліза, що містять до 2,14% вуглецю. Сталі, що мають у своєму складі до 0,8% вуглецю, називаються доевтектоїдними, 0,8% вуглецю - ев-тектоїдними, понад 0,8 до 2,14% - заевтектоїдними. Білі чавуни - це сплави заліза, що містять від 2,14 до 6,67% вуглецю.

При вмісті від 2,14 до 4,3% вуглецю білі чавуни називаються доевтектичними, при 4,3-6,67% - заевтектичними. На діаграмі залізо-цементит показано стан цього сплаву при первинній та вторинній кристалізації. Ці процеси характеризуються кривими АСВ та AECF.

Крива АСВ - лінія ліквідусу - Відображає температури, при яких починається затвердіння залізовуглецевих сплавів. Крива AECF - лінія солідуса - відповідає температурам, за яких процес кристалізації закінчується. Лінія АЕ відноситься до сталей, а лінія ACF - до білих чавунів. Точка А характеризує температуру плавлення чистого заліза - +1539 °C, а точка В - температуру плавлення цементиту - +1600 °C. Точка Е відповідає максимальній кількості вуглецю, яка може бути розчинена в аустеніті за високих температур. Точка С вказує на склад евтектики, вона відповідає вмісту в сплаві 4,3% вуглецю. Температура освіти евтектики - +1147°C. Лінія ECF називається евтектичної, так як у будь-якій її точці відбувається утворення евтектики (ледебуриту) На лінії CF (заевтектичні чавуни) з рідкого сплаву виділиться той компонент, який є надлишковим щодо евтектики, тобто цементит. Так як цементит утворюється за первинної кристалізації, його називають первинним. На лінії CF виникає евтектика. ледебурить. Отже, в результаті первинної кристалізації за-евтектичні чавуни складатимуться з первинного цементиту та ледебуриту.

Лінія ECF (+1147°C) називається евтектичної, оскільки на ній відбувається утворення механічної суміші аустеніту та цементиту – ледебуриту. Ледебурит має евтектичний склад, отже, його кристалізація протікає за постійної температури +1147°C. В результаті первинної кристалізації сталь отримує структуру аустеніту, що характеризується гарною пластичністю та в'язкістю. Тому така сталь добре піддається обробці тиском за високих температур. Білі чавуни мають у своєму складі тендітний і твердий ледебурит, який унеможливлює їх обробку тиском навіть при високих температурах. Лінія PSK на діаграмі характеризує температуру. за якої завершуються процеси вторинної кристалізації. Для сталей, представлених на діаграмі, ця температура дорівнює +727°C. При температурах нижче +727 °C суттєвих перетворень у сталях не спостерігається, структура, отримана при +727 °C, зберігається при подальшому охолодженні сплаву (аж до кімнатної температури). Лінія PSK називається евтектоїдної. Точка S діаграми відповідає складу евтектоїду - перліту.

Сталі є матеріальною основою машинобудування, будівництва та інших галузей промисловості. Сталі є основною сировиною для листового та профільного прокату.

За способом виробництва сталі поділяють на безсемерівську, конверторну (з продуванням киснем), мартенівську, електросталь, тигельну і сталь, одержувану прямим відновленням зі збагаченої руди (окатишів); за хімічним складом - на вуглецеві та леговані; за призначенням - на конструкційні, інструментальні, автоматні та сталі з особливими властивостями.

Сталі завжди містять різні домішки. Чим менше шкідливих домішок, тим вища якість сталі. Залежно від якості розрізняють сталі звичайної якості, якісні, високоякісні та особливо високоякісні.

Вуглецеві сталі звичайної якості відносяться до найбільш дешевих і широко застосовуваних.

Залежно від призначення вуглецеві сталі звичайної якості поділяються на три групи: А - що поставляються за механічними властивостями, Б - що поставляються за хімічним складом і В - що поставляються за механічними властивостями та хімічним складом. Залежно від нормованих показників (міцність, хімічний склад) сталь кожної групи поділяють на категорії: група А - 1, 2 і 3-я; група Б – 1, 2-а; група В – 1, 2, 3, 4, 5, 6-а.

Група А включає сталі наступних марок: Ст 0, Ст 1 кп, Ст 1 пс і т. д. до СТ всп. Літери "Ст" означають "сталь", цифри від 0 до 6 - умовний номер марки, що характеризує механічні властивості сталі. Зі збільшенням номера марки підвищуються межа міцності σ_В і межа плинності σ_Т та зменшується відносне подовження. Для позначення ступеня розкислення після номера марки ставляться індекси: кп – кипляча, пс – напівспокійна, сп – спокійна (наприклад, Ст 3 кп, Ст 3 пс, Ст 3 сп).

До групи Б входять стали наступних марок: БСт 0, БСт 1 кп і т. д. до БСт 6 кп. Для сталі групи Б передбачено дві категорії. У першу категорію входять сталі всіх марок, що містять такі хімічні елементи: вуглець, марганець, кремній, фосфор, сірку, миш'як, азот. До другої категорії відносяться сталі марок від БСт 1 до БСт 6, що мають у своєму складі хром, нікель та мідь.

До групи В входять сталі марок ВСт 1, ВСт 2, ВСт 3, ВСт 4 і ВСт 5. Додаються до марки індекси пс, сп і кп означають ступінь розкислення сталі, наприклад: ВСт 3 сп, ВСт 3 гпс і т.д. "г" після номера вказує на підвищений вміст марганцю.

Для автоматизованих металорізальних верстатів металургійною промисловістю виробляються спеціальні автоматні сталі, здатні утворювати ламку, легко сходячу стружку, що легко видаляється. Це стали підвищеною та високою оброблюваністю різанням. Висока оброблюваність таких сталей досягається за рахунок збільшення вмісту сірки і фосфору (до 0,35%), а також введення свинцю (до 0,35%).

Автоматні сталі застосовуються у великосерійному та масовому виробництвах. З них виготовляють деталі невідповідального призначення для автомобілів та тракторів (кріплення, осі, втулки та ін.).

Чавун - первинний продукт переробки залізняку шляхом плавки в доменних печах. У структурі чавунів можуть бути різні складові залежно від того, яка частина вуглецю виявляється у структурно-вільному стані. Це визначає назву чавунів: білий, сірий, високоміцний, ковкий.

Чавун - найпоширеніший залізовуглецевий ливарний матеріал, що містить понад 2% вуглецю, до 4,5% - кремнію, до 1,5% - марганцю, до 1,8% - фосфору і до 0,08% - сірки. Чавун має високі ливарні властивості, тому широко використовується в ливарному виробництві як конструкційний матеріал. З чавуну, що має низький коефіцієнт тертя, виготовляють підшипники ковзання.

Білий чавун являє собою сплав заліза з вуглецем у вигляді карбіду заліза Fe ₃ C, тобто вуглець знаходиться у зв'язаному стані у вигляді хімічної сполуки - цементиту. Вміст вуглецю в білому чавуні коливається в межах від 2,14 до 6,67%, причому первинна структура білих чавунів може містити ледебурит, аустеніт та первинний цементит. Крім того, в мікроструктуру білих доевтектичних чавунів входять перліт, вторинний цементит і ледебурит - при кімнатних температурах. При вмісті від 2,14 до 4,3% вуглецю білі чавуни називаються доевтектичними, при 4,3% - евтектичними і при 4,3-6,67% - заевтектичними.

Сірий чавун широко застосовується у машинобудуванні. Таку назву він отримав за сірим кольором зламу, обумовленим наявністю в структурі чавуну вільного вуглецю у вигляді графіту. Металургійна промисловість випускає одинадцять марок сірих чавунів: СЧ 10 - з нього виготовляють деталі, для яких характеристика міцності не є обов'язковою, - запірну арматуру (вентилі, клапани, засувки), сковороди, кришки і так далі; СЧ 15, СЧ 18 - з них виготовляють важелі, шківи, ​​фланці, зірочки, малонавантажені корпусні деталі.

високоміцний чавун отримують шляхом введення магнію - до 0,9% і церію - до 0,05% в рідкий сірий чавун перед розливанням його у форми.

Високоміцний чавун має більш високий вміст вуглецю та кремнію та знижений вміст марганцю. У цьому чавуні поєднуються цінні властивості сталі та чавуну. До позначення їх марок входять два числа – перше вказує межу міцності на розрив, друге – відносне подовження.

Усього випускають десять марок високоміцного чавуну.

Наприклад: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 100-2 ВЧ 120-2. З високоміцних чавунів виготовляють багато деталей, у тому числі фасонні, корпуси та станини верстатів, гільзи, циліндри, зубчасті колеса і т.д.

Випуску 11 марок ковкого чавуну, причому маркується він за тим же принципом, що й міцний. Ковані чавуни можуть мати феритну, перлітну та ферритил-перлітну металеву основу.

Чавуни феритного класу КЧ 35-10 і КЧ 37-12 використовують для виробництва деталей, що експлуатуються при високих динамічних і статичних навантаженнях, картерів, редукторів, маточок і т.д., а чавуни марок КЧ 30-6 і КЧ 33-8 - для виготовлення менш відповідальних деталей - хомутів, гайок, вентилів, колодок тощо.

Легуючі компоненти або елементи, що вводяться в сталі залежно від їх взаємодії з вуглецем, що знаходиться в залізовуглецевих сплавах, поділяють на карбідо-утворювальні та некарбідоутворюючі. До перших відносяться всі елементи, розташовані в періодичній системі елементів лівіше заліза, - марганець, хром, молібден і т. д. Правіше заліза розташовуються елементи, що не утворюють карбідів, - кобальт, нікель і т.д.

Перші, як і другі, легуючі елементи розчиняються в α- або ν-залізі, проте вміст карбідоутворюючих елементів в цих фазах заліза менше, ніж вводиться в сталь, так як певна їх кількість зв'язується з вуглецем. При цьому розчинення легуючих елементів в α- і ν-фазах веде до зміни періоду кристалічних ґрат. Елементи з великим атомним радіусом збільшують його (W, Mo та ін), а з меншим (Si) - зменшують.

При близькості атомних розмірів (Mn, Ni, Cr) періоди кристалічних ґрат змінюються слабко. Як показують дослідження, міцність фериту змінюється пропорційно до періоду його решітки. Карбіди в легованих сталях є твердими розчинами на основі тієї чи іншої сполуки: Fe ₃ C, Fe ₃ Mo ₃ C, Fe ₃ W ₃ C і т.д.

У легованих сталях виділяються дві групи карбідів: група I – M ₃ СМ ₂₃ C ₆, М ₇ C ₃ та M ₆ C та група II - MC, M ₂ C (M – легуючий компонент – елемент). Карбіди I групи мають складну кристалічну решітку і при відповідному нагріванні досить добре розчиняються в аустеніті. Карбіди II групи мають просту кристалічну решітку, але розчиняються в аустеніті лише частково і за дуже високої температури.

Некарбідоутворюючі елементи (леговані) містяться в легованих сталях у вигляді твердого розчину у ферит. Карбідоутворюючі леговані елементи можуть знаходитися в різних структурних станах: вони можуть бути розчинені у ферит або цементит (FeCr) ₃ C або існувати у вигляді самостійних структурних складових - спеціальних карбідів: WC, MoC та ін. Розташування карбідоутворюючих елементів у структурі сталі залежить від кількості введених легуючих елементів та вмісту вуглецю. Легуючі елементи, розчинені у фериті, спотворюють його кристалічні ґрати; зменшують теплопровідність та електропровідність сталі. Карбіди легуючих елементів відрізняються дуже високою твердістю (70-75 HRC) і зносостійкістю, але мають значну крихкість. Вони відіграють важливу роль у виробництві інструментальних сталей.

Як показали дослідження, конкретному перерізу сталі має відповідати певна кількість легуючих елементів, інакше погіршуються такі її технологічні властивості, як обробка різанням, зварюваність та ін. Наприклад, якщо вміст хрому або марганцю перевищує 1%, збільшується поріг холодноламкості сталі температура крихкості, - це температура переходу металу від в'язкого руйнування до крихкого, і навпаки).

Завдання термічної обробки - шляхом нагрівання та охолодження викликати незворотну зміну властивостей внаслідок незворотної зміни структури. Будь-який вид термічної обробки зазвичай зображується у координатах температура – ​​час.

Власне термічна обробка не передбачає будь-якого іншого впливу, крім температурного.

При термічній обробці стали відбуваються такі основні перетворення:

1) перетворення перліту на аустеніт, що відбувається при нагріванні вище точки Ас₁ :

Fea + Fe₃ C →Fev (C) або П - А;

Мал. 8. Графік термічної обробки: τ_н - час нагріву, τ_в - час витримки, τ₀ - час охолодження; t _Макс - максимальна температура; t_іст - Справжня швидкість охолодження при даній температурі, v = t _Макс - Середня швидкість охолодження

2) перетворення аустеніту в перліт, що відбувається при повільному охолодженні? - області:

Fev (C) → Fea (C) + Fe ₃ C або А → П;

3) перетворення аустеніту в мартенсит, що відбувається при швидкому охолодженні? - області:

Fev (C) → Fea (C) або А → М;

4) перетворення мартенситу при нагріванні (відпустці):

Fea (C) → Fea + Fe₃ C або М → П.

Опис структурних перетворень, які у сталі при термічної обробці, є водночас і теорією термічної обробки.

Перетворення перліту на аустеніт - необхідний етап для багатьох видів термічної обробки.

Мал. 9. Діаграма ізотермічного перетворення перліту (П) на аустеніт

Сталь із вмістом (А) вуглецю 0,8%. Перетворення перліту на аустеніт реалізується при нагріванні вище значення Ас ₁, причому із підвищенням температури воно безперервно прискорюється. При безперервному нагріванні з різною швидкістю промені v₁ і v₂ перетворення починаються в точці а'(а') і закінчуються в точці b'(b'), яка тим вище, чим більша швидкість нагрівання. У зв'язку з цим чим швидше нагрівання, тим вище повинна бути температура нагрівання сталі, щоб викликати повне перетворення перліту в аустеніт, включаючи повне розчинення карбідів і гомогенізацію аус-теніту.

В інтервалі між точками а'Ь' (a" b") перетворення йде з різною швидкістю, але приблизно в середині інтервалу перетворення йде з сильним поглинанням теплоти настільки бурхливо, що на кривій нагріву утворюється майданчик Це зазвичай і є експериментально обумовлена ​​температура перетворення Ас₁.

При вихідній перлітної структурі освіта аустен-та йде з багатьох центрів, і відразу після закінчення перліту в аустеніт утворюється дрібнозернистий аус-теніт.

Подальший нагрівання веде до зростання зерна аустеніту, що здійснюється по одному з наступних механізмів: шляхом злиття дрібних зерен у великі шляхом міграції кордонів зерен. Процес злиття відбувається при більш низькій температурі (від +900 до +1000°C), ніж міграція (> +1100°C), але призводить до утворення окремих більших зерен, т. е. до різнозернистості.

При термічній обробці механічні властивості сталі можуть змінюватися в широких межах. Так, наприклад, твердість сталі, що містить 0,8% вуглецю, після такої обробки зростає до 160-600 МВ.

На рис. 10 представлена ​​діаграма ізотермічного перетворення аустеніту сталі, що містить 0,8% вуглецю.

По осі ординат відкладається температура. По осі абсцис – час.

Мал. 10. Діаграма ізотермічного перетворення аустеніту сталі, що містить 0,8% вуглецю

Для вивчення ізотермічного перетворення аустеніту невеликі зразки стали нагрівають до температур, відповідних існуванню стабільного аустеніту, тобто вище критичної точки, а потім швидко охолоджують, наприклад, до +700, +600, +500, +400, +300°C і т . д., і витримують при

цих температурах до розпаду аустеніту. Ізотермічне перетворення аустеніту евтектоїдної сталі відбувається в інтервалі температур від +727 до +250°C (температури початку мартенситного перетворення - Мн). На діаграмі – дві С-подібні криві. Крива I показує час початку перетворення, крива II - час кінця перетворення переохолодженого аустеніту. Період на початок розпаду аустеніту називають інкубаційним. При +700°C перетворення аустенита починається в точці а і закінчується в точці b, в результаті цього процесу утворюється перліт. При температурі +650°C розпад аустеніту відбувається між точками а₁ і b₁ . У цьому випадку утворюється сорбіт – тонка (дисперсна) механічна суміш фериту та цементиту. Сталь, у якій домінує структура сорбіту, має твердість 30-40 HRC. Така сталь має високу міцність і пластичність. Стійкість аустеніту значною мірою залежить від ступеня переохолодження. Найменшу стійкість аустеніт має при температурах, близьких до +550°C. Для евтектоїдної сталі час стійкості аустеніту при температурах від +550 до +560°C - близько 1 с. У міру віддалення від температури +550 ° C стійкість аустеніту зростає. Час стійкості при +700 °C становить 10 с, а при +300 °C - близько 1 хв. При охолодженні стали до +550°C (точки початку та кінця розпаду - a₂ і b₂ відповідно - на діаграмі) аусте-ніт перетворюється на троостит - суміш фериту і цементиту, яка відрізняється від перліту і сорбіту високим ступенем дисперсності складових і має підвищену твердість (40-50 HRC), міцність, помірну в'язкість і пластичність. Нижче температури +550°C в результаті проміжного перетворення аустеніту (у температурному інтервалі, розташованому нижче перлітного, але вище мартенси-тного перетворення) утворюється структура бейніту, що складається з суміші насиченого вуглецем фериту та карбідів (цементиту). При повільному охолодженні аустеніт перетворюється на перліт, а при великій швидкості охолодження переохолоджений аустеніт повністю переходить у сорбіт. При ще більших швидкостях охолодження утворюється нова структура – ​​троостит. При найбільших швидкостях охолодження утворюється тільки мартенсит, тобто пересичений твердий розчин вуглецю? - Залізі. Швидкість охолодження, при якій з аустеніту утворюється тільки мартенсит, називають критичною швидкістю загартування. Аустеніт, який зберігається у структурі сталі при кімнатній температурі поряд із мартенситом, називають залишковим. Загартовані високолеговані сталі містять залишковий аустеніт у великих кількостях, а низьковуглецеві його майже не мають.

Термічну обробку металів і сплавів, а також виробів з них застосовують для того, щоб викликати незворотну зміну властивостей внаслідок незворотної зміни структури.

Термічна обробка поділяється на такі види: власне термічна, хіміко-термічна и деформаційно-термічна. Власне термічна обробка не передбачає будь-якого іншого впливу, крім температурного. Якщо при нагріваннях змінюється склад металу (сплаву) - його поверхневих шарів - в результаті взаємодії з навколишнім середовищем, то така термічна обробка називається хіміко-термічної (ХТО), а якщо поряд з температурним впливом проводиться ще й деформація, що робить відповідний внесок у зміну структури, то така термічна обробка називається деформаційно-термічної. У свою чергу деформаційно-термічна обробка поділяється на термомеханічну (ТМО), хутро-нотермічну (МТО) та ін.

Різні види деформаційно-термічної обробки поділяються залежно від характеру фазових перетворень та способу деформації.

Власне термічна обробка поділяється на: відпал першого і другого роду, загартування з поліморфним перетворенням і загартування без поліморфного перетворення, відпустку та нормалізацію.

Відпал взагалі - це процес термічної обробки, при якому метал спочатку нагрівають до певної температури, витримують заданий час при цій температурі, а потім повільно охолоджують найчастіше разом із піччю. Відпал першого роду - нагрівання металу, який має нестійкий стан у результаті попередньої обробки (крім гарту), що приводить метал у більш стійкий стан. Основні підвиди: гомогенізаційний відпал, рекристалізаційний відпал, відпал для зняття внутрішніх напруг. Відпал другого роду - нагрівання вище за температуру перетворення з подальшим повільним охолодженням для отримання стабільного структурного стану сплаву.

Загартування з поліморфним перетворенням - нагрівання вище температури поліморфного перетворення з наступним досить швидким охолодженням для отримання структурно-нестійкого стану. Загартування без поліморфного перетворення - нагрівання до температур, що викликають структурні зміни (найчастіше для розчинення надлишкової фази) з подальшим швидким охолодженням для отримання структурно-нестійкого стану - пересиченого твердого розчину. Відпусткою називається процес термічної обробки, при якому загартована сталь нагрівається нижче критичної точки Ас₁, витримується певний час, а потім охолоджується.

нормалізація - один із видів термічної обробки При нормалізації сталь нагрівають до температур, що на 30-50°C перевищують верхні критичні температури, потім витримують необхідний час, а потім охолоджують на спокійному повітрі для отримання тонкопластинчастої перлітної структури. Від відпалу нормалізація відрізняється швидшим охолодженням.

Поверхневий називається таке загартування, при якому високу твердість набуває лише частина поверхневого шару сталі або сплаву. Вона відрізняється від інших способів загартування методом нагрівання.

При такій обробці до температури загартування нагрівають лише поверхневий шар виробу. Причому при швидкому охолодженні цей шар піддається гартуванню. Решта не гартується і зберігає структуру і властивості, які були до гарту. В даний час найбільшого поширення набула поверхнева загартування з індукційним нагріванням струмами високої частоти. Цей метод термічної обробки створює передумови для комплексної механізації та автоматизації процесу загартування.

Індукційне нагрівання металу досягається шляхом індукування вихрових струмів, які зосереджуються в поверхневому шарі виробу і нагрівають його на певну глибину. Тривалість нагрівання струмами високої частоти дуже мала - вона обчислюється секундами. При загартуванні невеликих виробів виробляють нагрівання та охолодження всієї їх поверхні. Загартування виробів значної довжини проводять безперервно-послідовним нагріванням. Для охолодження застосовується вода.

Для поверхневого загартування великих виробів у одиничному та дрібносерійному виробництві, а також при ремонтних роботах застосовують нагрівання полум'ям, найчастіше ацетиленокисневим, температура якого дорівнює +3150°C. При цьому методі загартування товщина загартованого шару становить 2-5 мм, твердість його така ж, як при звичайному загартуванні.

У великосерійному і масовому виробництві при технологічному процесі, що встановився, коли тривалий час виготовляються одні і ті ж вироби із сталі певних марок наприклад провідні колеса гусеничних тракторів, використовується поверхнева загартування в електроліті - 14-16%-ному водному розчині кальцинованої соди. Виріб, що гартується, приєднують до негативного полюса генератора постійного струму і опускають у ванну з електролітом.

Занурений на задану глибину виріб нагрівається за кілька секунд, після чого струм вимикають. Як правило, той же електроліт є і середовищем, що охолоджує.

При нагріванні в електроліті відбуваються електролітичні та електроерозійні процеси, які очищають поверхню виробів, що нагрівається, від окисних плівок, що погіршують теплопередачу. Швидкість нагріву в електроліті - до + 150 ° C / с.

Існує ще метод імпульсного поверхневого загартування. При ньому застосовують високочастотні генератори, що працюють в імпульсному режимі, конденсатори, апаратуру для точкового зварювання або лазерні установки. Таке загартування дозволяє виключити деформації, тріщини, підвищити корозійну стійкість деталей, замінити в деяких випадках леговану сталь на вуглецеву.

Крім вищеперелічених способів поверхневого гарту, застосовується поверхневе гартування в псевдозрідженому середовищі. Псевдозріджене середовище ("киплячий" шар) являє собою тверді частинки кварцового піску або іншого сипучого матеріалу, що інтенсивно перемішується повітряним або газовим потоком. Це середовище використовують і для охолодження.

Для зміни хімічного складу, структури та властивостей поверхневого шару деталей здійснюється їх теплова обробка в хімічно активному середовищі, яка називається хіміко-термічною обробкою. При ній відбуваються такі процеси: розпад молекул та утворення атомів дифузного елемента (дисоціація), поглинання атомів поверхнею (адсорбція) та проникнення атомів углиб металу (дифузія).

Цементація - дифузійне насичення

поверхневого шару деталі вуглецем. Після цементації виконується термічна обробка - загартування та низька відпустка. Такі деталі повинні мати тверду загартовану поверхню, що добре опирається стирання, і в'язку серцевину, здатну витримувати динамічні навантаження. Цементації підлягають деталі зі сталі, що містить до 0,3% вуглецю. Поверхня деталей насичується вуглецем у межах від 0,8 до 1% цементації, здійснюється в твердих, рідких та газоподібних середовищах. Як карбюризатор зокрема служить суміш деревного вугілля (60-90%) і вуглекислих солей барію (BaCO₃) та натрію (NaCO₃).

При нагріванні вуглець деревного вугілля з'єднується з киснем повітря, утворюючи окис вуглецю (CO), який розкладається з утворенням атомарного вуглецю, що дифундує деталь:

2COCO₂ + C_{атомарний}.

З підвищенням температури та часу витримки товщина цементованого шару збільшується, глибина його досягає 0,5-2 мм на кожні 0,1 мм товщини шару, потрібна витримка близько 1 ч. При масовому та великосерійному виробництвах хороші результати дає газова цементація у спеціальних герметично закритих печах . Порівняно з цементацією у твердому карбюризаторі газова цементація дає можливість підвищити швидкість процесу, збільшити пропускну спроможність обладнання та продуктивність праці.

Після цементації деталі піддають термічної обробки для забезпечення високої твердості поверхні, виправлення структури перегріву та усунення карбідної сітки в цементованому шарі. Загартування проводять при температурі +780-850°C з подальшою відпусткою при +150-200°C.

Нітроцементація називається процес хіміко-термічної обробки, при якому відбувається одночасне насичення поверхневих шарів сталевих виробів вуглецем та азотом у газовому середовищі. Після нітроцементації деталі гартують і піддають низькому відпустці при температурі від +160 до +180°C. Твердість поверхневого загартованого та нітроцементованого шару - 60-62 HRC. При нітроце-ментації поєднують процеси газової цементації та азоту

вання. У газову суміш входять ендогаз, до 13% природного газу і до 8% аміаку. У робочий простір шахтної печі вводять у вигляді крапель рідкий карбюризатор – триетаноламін.

Для легованих сталей процес нітроцементації виконують в атмосфері з мінімальною кількістю аміаку – до 3%.

Хіміко-термічна обробка - азотування застосовується з метою підвищення твердості поверхні у різних деталей - зубчастих коліс, гільз, валів та ін. Азотування - остання операція у технологічному процесі виготовлення деталей. Перед азотуванням проводять повну термічну та механічну обробку і навіть шліфування, після азотування допускається лише доведення зі зніманням металу до 0,02 мм на бік. Азотуванням називається хіміко-термічна обробка, при якій відбувається дифузійне насичення поверхневого шару азотом. В результаті азотування забезпечуються: висока твердість поверхневого шару (до 72 HRC), висока міцність втоми, теплостійкість, мінімальна деформація, велика стійкість проти зносу і корозії. Азотування проводять при температурах від +500 до +520 ° C протягом 8-9 ч. Глибина азотованого шару - 0,1-0,8 мм. Після закінчення процесу азотування деталі охолоджують до +200-300°C разом із піччю в потоці аміаку, а потім - на повітрі.

Поверхневий шар не піддається травленню. Глибше за нього знаходиться сорбітоподібна структура. У промисловості широко застосовується процес рідинного азотування у розплавлених ціаністих солях. Товщина азотованого шару – 0,15-0,5 мм.

Азотований шар не схильний до тендітного руйнування. Твердість азотованого шару вуглецевих сталей – до 350 HV, легованих – до 1100 HV. Недоліки процесу - токсичність та висока вартість ціанистих солей.

У ряді галузей промисловості використовується іонне азотування, яке має ряд переваг перед газовим та рідинним. Іонне азотування здійснюється в герметичному контейнері, в якому створюється розріджена азотовмісна атмосфера. Для цієї мети застосовуються чистий азот, аміак або суміш азоту та водню. Розміщені всередині контейнера деталі підключають до негативного полюса джерела постійної електрорушійної сили. Вони виконують роль катода. Анодом є корпус контейнера. Між анодом і катодом включають високу напругу (500-1000 В) - відбувається іонізація газу. позитивно заряджені іони азоту, що утворюються, спрямовуються до негативного полюса - катода. Біля катода створюється висока напруженість електричного поля. Висока кінетична енергія, яку мали іони азоту, перетворюється на теплову. Деталь за короткий час (15-30 хв) розігрівається до від +470 до +580 ° C, відбувається дифузія азоту вглиб металу, тобто азотування.

Іонне азотування в порівнянні з азотуванням у печах дозволяє скоротити загальну тривалість процесу в 2-3 рази, зменшити деформацію деталей за рахунок рівномірного нагрівання.

Іонне азотування корозійностійких сталей і сплавів досягається без додаткової депасивної обробки. Товщина азотованого шару – 1 мм і більше, твердість поверхні – 500-1500 HV. Іонному азотуванню піддають деталі насосів, форсунок, ходові гвинти верстатів, вали та багато іншого.

З вуглецевих якісних конструкційних сталей виробляють прокат, поковки, калібровану сталь, сталь-сріблянку, сортову сталь, штампування та зливки. Ці сталі є основним матеріалом для виготовлення таких деталей машин, як вали, шпинделі, гвинти, гайки, упори, тяги, циліндри гідроприводів, зірочки ланцюгових передач, тобто деталей різного ступеня навантаження. Різні спеціальні види термообробки вуглецевих сталей проводяться з метою забезпечення необхідних параметрів в'язкості, пружності та твердості. Зрештою термічна обробка даних сталей та деталей призводить до збільшення їх зносостійкості та надійності. Вуглецеві якісні конструкційні сталі мають більш високі механічні властивості, ніж сталі звичайної якості, за рахунок меншого вмісту в них фосфору, сірки та інших неметалевих включень. За видами обробки вуглецеві конструкційні сталі поділяються на гарячекатані, ковані, калібровані та сріблянку (зі спеціальною обробкою поверхні). Залежно стану матеріалу зазначені сталі випускаються без термічної обробки, термічно оброблені (Т) і нагартовані (Н). Відповідно до призначення гарячекатана та кована вуглецеві конструкційні сталі діляться на підгрупи: "а" - для гарячої обробки тиском; "б" - для механічної обробки різанням на верстатах; "в" - для холодного волочіння.

Легованими називають сталі, які, крім звичайних домішок (марганцю, кремнію, сірки та фосфору), містять ряд елементів, що спеціально вводяться в сталь при її виплавці для отримання заданих властивостей. Ці елементи називають легуючими. Як легуючі елементи найчастіше застосовують нікель, хром, вольфрам, молібден, титан, ванадій, алюміній. Конструкційні леговані сталі поділяються на гарячекатану, ковану, калібровану та сталь-серебрянку, що застосовується у термічно обробленому стані. Гарячекатана і кована сталі поставляються як у термічно обробленому стані (відпалені, високовідпущені, нормалізовані або нормалізовані з високою відпусткою), так і без термообробки, сталі калібрована і сріблянка - нагартованими або термічно обробленими (відпаленими, відпущеними, відпущеними) . Стандартом (ГОСТом) передбачено випуск та виготовлення 13 груп конструкційних легованих сталей, кожна з яких отримала назву за переважаючим у ній легуючим елементом. Наприклад, хромисті леговані сталі - 15Х, 15Ха, 20Х, 30Х, 30ХРА, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Х; з цих сталей виготовляють деталі, від яких поряд з високою зносостійкістю потрібна мінімальна деформація при термообробці, покращені та загартовані деталі, що працюють при середніх швидкостях та високих питомих тисках (шестірні, кільця, зубчасті рейки тощо), навантажені деталі автомобілів та тракторів , а також великі деталі, що вимагають високої прожарюваності та загальної підвищеної міцності.

Сталі, стійкі проти корозії, - це нержавіючі сталі та сплави, що володіють стійкістю проти електрохімічної та хімічної корозії (атмосферної, ґрунтової, лужної, кислотної, сольової), міжкристалітної корозії та корозії під напругою. До цих сталей відносяться такі марки: 20Х13 (2Х13), 08Х13 (0Х13), 25Х13Н2 (2Х14Н2, ЕІ474). Вони застосовуються для виготовлення деталей з підвищеною пластичністю, що зазнають ударних навантажень (клапанів гідравлічних пресів), деталей, що працюють у слабоагресивних середовищах (при атмосферних осадах, водних розчинах солей, органічних кислот); висока корозійна стійкість забезпечується після термічної обробки та полірування.

Сталь марки 14Х14Н12 (1Х17Н2, ЕІ268) застосовується в основному в хімічній та авіаційній промисловості; має досить задовільні технологічні властивості.

Сталь марки 15Х25Т (Х25Т, ЭИ439) застосовується у виробництві теплообмінної апаратури (труб, сполучних фланців, вентилів, кранів), що працює в агресивних середовищах; використовується як замінник сталі марки 12Х18М10Т при виготовленні зварних конструкцій, що працюють у більш агресивних середовищах, ніж середовища, що рекомендуються для сталі марки 08Х17Т; не рекомендується застосування цієї сталі (15Х25Т) при температурах +400-700°C. 08Х21Н6М2Т йде на виготовлення деталей та зварних конструкцій, що працюють у середовищах підвищеної агресивності - оцтовокислих, сірчанокислих та фосфорнокислих; марки 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т використовуються для виробництва зварних конструкцій, що працюють в умовах дії киплячої фосфорної, сірчаної та 10% оцтової кислот, а також у сірчанокислих середовищах.

У ряді вузлів механізмів підшипники працюють в агресивних середовищах та при підвищених температурах. У цих вузлах використовується переважно корозійно-стійка сталь 95×18. Мікроструктура корозійно-стійкої сталі 95 × 18 - скритоігольчастий мартенсит і надлишкові карбіди, а мікроструктура аналогічної сталі 11 × 18 М - приховано- і дрібнокристалічний мартенсит і надлишкові карбіди, але голчастий мартенсит у сталі 11 ×. У разі роботи підшипників при температурах від -18°C до +200°C найкращий комплекс механічних та антикорозійних властивостей використовуваних сталей має місце при наступному режимі термічної обробки: підігрів - до +120°C, остаточне нагрівання при +350°°C ± 1070 C, загартування - в олії з температурою від +20 до +30°C, обробка холодом - при -60°C і відпустка - від +70 до +150°C.

Як показала багаторічна практика застосування у різних галузях промисловості, корозійна стійкість сталей залежить від багатьох факторів:

1) від використовуваних легуючих елементів - хрому, нікелю, алюмінію, титану, молібдену, їх поєднань і відсоткового вмісту в сплавах; наприклад високими антикорозійними властивостями володіють хромомолібденові та хромомолібденованадієві сталі марок 15ХМ, 20ХМ, 30Х3МФ, 40ХМФА;

2) від термічної або хіміко-термічної обробки;

3) від якості обробки поверхні сталей і деталей, що працюють в агресивних середовищах ("дзеркальні" поверхні, як правило, більш стійкі до корозії, ніж шорсткі).

Жароміцні сталі та сплави відносяться до третьої групи високолегованих сталей. Їхня мікроструктура після термічної обробки повинна складатися з приховано- і дрібноголчастого мартенситу або дрібноголчастого мартенситу і надлишкових карбідів легуючих елементів (MoC, CrC, NiC і т.д.).

До жароміцних сталей та сплавів відносяться:

1) 40Х9С2. Застосовується для виготовлення клапанів моторів та кріпильних деталей, що працюють в умовах високих температур – близько +1000°C;

2) Х1560-Н. Використовується для виготовлення нагрівальних елементів (робоча температура нагрівальних елементів +1000-1300°C);

3) Х20Н80, Х20Н80-ВІ (виплавляється вакуумно-індукційним способом);

4) Х15Н60-Н-ВІ, Н50К10, Х13Ю4, ОХ23Ю5, ОХ23Ю5А, Ох27Ю5А. З цих сплавів виготовляють термодатчики та термочутливі елементи, дріт та стрічку для нагрівальних печей, електричних апаратів теплової дії, мікродроту для резисторів невідповідального призначення; зазначені сплави працюють в інтервалі від +1000 до +1300°C.

До жароміцних сталей та сплавів відносяться також такі марки:

1) ХН60Ю. Застосовується для виготовлення деталей турбін (з листового прокату), що працюють при помірній напругі, а також для нагрівальних приладів опору;

2) 20Х23Н18. Йде виготовлення деталей машин для хімічної та нафтової промисловості, запірної арматури для газопроводів, камер згоряння, і навіть для нагрівальних приладів опору;

3) 09Х16Н15М3Б. Використовується у виробництві труб пароперегрівачів та трубопроводів високого тиску;

4) 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9Т. Застосовуються для виготовлення деталей вихлопних систем та труб (з листового та сортового прокату), сталь 12Х18Н12Т стабільніша при експлуатації, ніж сталь марки 12Х18Н10Т;

5) 40Х15Н7Г7Ф2МС. Йде на виготовлення кріпильних деталей, що працюють за температури +650°C. Жароміцність сталей і сплавів залежить від складу легуючих елементів, їх поєднання та концентрації. ГОСТ 5632-72 рекомендує оптимальні інтервали температур, при яких деталі, виготовлені з жароміцних сталей і сплавів, мають найбільшу надійність у роботі. Крім того, у стандарті для кожної марки сталі або сплаву вказані температура початку інтенсивного окалинообразова-нія і термін роботи деталей з них - короткочасний, обмежений, тривалий і дуже тривалий. За короткочасний термін роботи умовно приймають час служби деталі до 100 год, обмежений - до 1000 год, тривалий - до 10 000 год і досить тривалий - до 100 000 год.

Жароміцні сплави бувають високолегованими та прецизійними. Прецизійні сплави характеризуються високою чистотою компонентів, їх точним співвідношенням. Маркування прецизійних сплавів трохи відрізняється від маркування легованих сталей та сплавів. ГОСТ 10994-74 регламентує хімічний склад, основні фізичні властивості та сфери застосування кожного сплаву. Вище були перераховані жароміцні прецизійні сплави та зазначені області їх застосування - Н50К10, Х13Ю4, ОХ23Ю5, Х15Н60-Н і т.д.

Інструментальні леговані сталі застосовуються для виготовлення різального та вимірювального інструменту, а також штампів. Сталі, призначені для виготовлення різального інструменту (різців, свердлів, фрез та ін.), повинні мати високу твердість (HRC l 62) та зносостійкістю. Якщо обробка різанням виконується у важких умовах - великі швидкості різання, обробка твердих металів, великий переріз стружки, що знімається - то при цьому витрачається значна механічна енергія, яка супроводжується сильним нагріванням ріжучої кромки інструменту. Тому сталь, що застосовується для виготовлення інструменту, повинна мати високу твердість та теплостійкість (або червоностійкість). У сталях, що використовуються для виготовлення штампів, повинні поєднуватися твердість і в'язкість, а також термостійкість (здатність опиратися різкій зміні температури у вигляді стійкості проти появи тріщин розпалу).

Інструментальні леговані сталі містять карбідо-утворюючі елементи: хром, вольфрам, молібден, марганець, ванадій. Ці сталі мають меншу швидкість охолодження при загартуванні, за рахунок чого зменшується небезпека утворення тріщин, деформації та короблення.

Сталь поставляється гарячекатаною, кованою, каліброваною та шліфованою (сріблянка). Стандарт передбачає дві групи та п'ять підгруп інструментальних легованих сталей. Вміст як сірки, так і фосфору в них не повинен перевищувати 0,03%, а вміст сірки в сталі, отриманої методом електрошлакового переплаву, не повинен бути вищим 0,015%. Сталі для різального та вимірювального інструменту виготовляються з неглибоким (7ХФ, 8ХФ 11ХФ) та з глибоким прожарюванням (9Х1, Х, 12Х1, 9ХС, 8ГС, 8Х6НФТ). З цих сталей виготовляються мітчики плашки, свердла, фрези, ножівкові полотна, калібри, шаблони і т. д. Інструментальні швидкорізальні сталі отримали таку назву тому, що виготовлені з них інструменти можуть працювати при великих швидкостях різання, не втрачаючи своїх властивостей. Чудова властивість швидкорізальних сталей - висока червоностійкість, тобто здатність зберігати високу твердість і ріжучу здатність при нагріванні до 600-650°C. Червоностійкість визначається в основному двома факторами: хімічним складом та термічною обробкою. Швидкорізальні сталі мають складний хімічний склад. Найбільш важливим легуючим елементом їх є вольфрам (6-18%), а також ванадій (1-5%). Крім того, у всі швидкорізальні сталі входить хром (3-4,5%), більша частина якого розчиняється в кристалічній решітці заліза. Для того, щоб надати швидкорізальним сталям високі ріжучі властивості, їх піддають термічній обробці за спеціальним режимом. Стандартом передбачено випуск 14 марок швидкорізальних сталей, які умовно поділяються на дві групи: перша група - сталі, що не містять кобальту, друга група - сталі, що містять підвищену кількість кобальту та ванадія. Марки швидкорізальних сталей – Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р9К5.

Тверді сплави та ріжучу кераміку отримують за допомогою методів порошкової металургії. Порошкова металургія - область техніки, що охоплює сукупність методів виготовлення металевих порошків з металоподібних сполук, напівфабрикатів та виробів з них, а також їх сумішей з неметалевими порошками без розплавлення основного компонента. Вихідні матеріали для твердих сплавів та металокераміки - порошки - одержують хімічними або механічними способами. Формоутворення заготовок (виробів) здійснюють у холодному стані або при нагріванні. Холодне формоутворення відбувається при осьовому пресуванні на механічних та гідравлічних пресах або при тиску рідини на еластичну оболонку, в яку поміщають порошки (гідростатичний метод). Гарячим пресуванням у штампах під молотом (динамічне пресування) або газостатичним методом у спеціальних контейнерах за рахунок тиску (15-400 тис. Па) гарячих газів отримують вироби з матеріалів, що погано спекаються - тугоплавких сполук, які застосовуються для виготовлення твердих сплавів і металокераміки. До складу таких спечених тугоплавких сполук (псевдосплавів) включаються неметалеві компоненти – графіт, глинозем, карбіди, що надають їм особливих властивостей.

В інструментальному виробництві набули широкого поширення тверді спечені сплави та ріжуча металокераміка (метали + неметалічні компоненти) За змістом основних компонентів порошків у суміші тверді спечені сплави поділяються на три групи вольфрамові, титановольфрамові та титанотанталоволь-фрамові, по галузі застосування - на сплави для обробки матеріалів різанням, оснащення гірничого інструменту, для наплавлення деталей машин, приладів і пристроїв, що швидко зношуються.

Фізико-механічні властивості твердих сплавів: межа міцності при згинанні - 1176-2156 МПа (120-220 КГС/мм ²), щільність - 9,5-15,3 г/см ³, Твердість - 79-92 HRA.

Тверді сплави для безстружкової обробки металів, наплавлення деталей машин, приладів і пристроїв, що швидко зношуються: ВК3, ВК3-М, ВК4, ВК10-КС, ВК20-КС, ВК20К. У позначенні марок твердих сплавів буква "К" означає - кобальт, "В" - карбід вольфраму, "Т" - карбіди титану та танталу; цифри відповідають процентному вмісту порошків компонентів, що входять до сплаву. Наприклад, сплав ВК3 містить 3% кобальту, решта - карбід вольфраму.

Дефіцит вольфраму зумовив необхідність розробки твердих безвольфрамових сплавів, що не поступаються за основними властивостями спеченим сплавам на основі карбідів вольфраму.

Безвольфрамові та карбідохромові тверді металокера-мічні сплави застосовуються в машинобудуванні для виготовлення волок, витяжних матриць, для розпилення різних, у тому числі абразивних матеріалів, деталей тертя, що працюють при температурах до 900°C, ріжучого інструменту для обробки кольорових металів.

Для виготовлення різного різального інструменту в даний час в різних галузях промисловості, у тому числі в машинобудівній, застосовуються три види надтвердих матеріалів (СТМ): природні алмази, синтетичні полікристалічні алмази і композити на основі нітриту бору (ельбора).

Природні та синтетичні алмази мають такі унікальні властивості, як найвища твердість (HV 10 000 кгс/мм ²), у них дуже малі: коефіцієнт лінійного розширення та коефіцієнт тертя; високі: теплопровідність, адгезійна стійкість та зносостійкість. Недоліками алмазів є невисока міцність на вигин, крихкість і розчинність у залізі за відносно низьких температур (+750°C), що перешкоджає використанню їх для обробки залізовуглецевих сталей та сплавів на високих швидкостях різання, а також при переривчастому різанні та вібраціях. Природні алмази використовуються у вигляді кристалів, що закріплюються в металевому корпусі різця Синтетичні алмази марок АСБ (балас) і АСПК (карбонадо) подібні за своєю структурою з природними алмазами Вони мають полікристалічну будову і мають більш високі характеристики міцності.

Природні та синтетичні алмази застосовуються широко при обробці мідних, алюмінієвих та магнієвих сплавів, благородних металів (золота, срібла), титану та його сплавів, неметалічних матеріалів (пластмас, текстоліту, склотекстоліту), а також твердих сплавів та кераміки.

Синтетичні алмази в порівнянні з природними мають ряд переваг, обумовлених їх вищими міцнісними та динамічними характеристиками. Їх можна використовувати не тільки для точення, але й для фрезерування.

композит являє собою надтвердий матеріал на основі кубічного нітриду бору, що застосовується для виготовлення різального лезового інструменту. За твердістю композит наближається до алмазу, значно перевершує його за теплостійкістю, більш інертний до чорних металів. Це визначає головну область його застосування - обробка загартованих сталей та чавунів. Промисловість випускає такі основні марки СТМ: композит 01 (ельбор – Р), композит 02 (белбор), композит 05 та 05І та композит 09 (ПТНБ – НК).

Композити 01 і 02 мають високу твердість (HV 750 кгс/мм ²), але невеликою міцністю на вигин (40-50 кг/мм ²). Основна область їх застосування - тонке та чистове ненаголошене точення деталей із загартованих сталей твердістю HRC 55-70, чавунів будь-якої твердості та твердих сплавів марок ВК 15, ВК 20 та ВК 25 (HP^ 88-90), з подачею до 0,15 мм. /про та глибиною різання 0,05-0,5 мм. Композити 01 та 02 можуть бути використані також для фрезерування загартованих сталей та чавунів, незважаючи на наявність ударних навантажень, що пояснюється більш сприятливою динамікою фрезерної обробки. Композит 05 за твердістю займає середнє положення між композитом 01 і композитом 10, яке міцність приблизно така ж, як і композита 01. Композити 09 і 10 мають приблизно однакову міцність на вигин (70-100 кгс/мм ²).

Абразивні матеріали діляться на природні та штучні. До перших відносяться кварц, наждак, корунд та алмаз, а до других - електрокорунд, карбід кремнію, карбід бору, кубічний нітрид бору та синтетичні алмази.

кварц (П) - це матеріал, що складається в основному з кристалічного кремнезему (98,5 ... 99,5 % SiO2). Застосовується для виготовлення шліфувальних шкірок на паперовій та тканинній основі у вигляді шліфувальних зерен у вільному стані.

наждак (Н) - дрібнокристалічний окис алюмінію (25…60% A_l2 O₃) темно-сірого та чорного кольорів з домішкою окису заліза та силікатів. Призначений для виготовлення наждачного полотна та брусків.

Корунд (Е і ЕСБ) - мінерал, що складається в основному з кристалічного окису алюмінію (80.95% A_l2 O₃) та незначної кількості інших мінералів, у тому числі хімічно пов'язаних з A_l2 O₃. Зерна корунду тверді і при руйнуванні утворюють раковистий злам із гострими гранями. Природний корунд має обмежене застосування та використовується головним чином у вигляді порошків та паст для довідкових операцій (полірування).

Алмаз (А) - мінерал, що являє собою чистий вуглець. Він має найвищу твердість із усіх відомих у природі речовин. З кристалів та їх уламків виготовляють однолезові ріжучі інструменти та алмазно-металеві олівці для виправлення шліфувальних кіл.

Електрокорунди бувають чотирьох видів:

1) нормальний електрокорунд 1А, що виплавляється з бокситів, його різновиди - 12А, 13А, 14А, 15А, 16А;

2) білий, що виплавляється з глинозему, його різновиди - 22А, 23А, 24А, 25А;

3) леговані електрокорунди, що виплавляються з глинозему з різними добавками: хромистий 3А з різновидами 32А, 33А, 34А і титанистий 3А з різновидом 37А;

4) монокорунд А4, що виплавляється з бокситу з сірчистим залізом і відновником з подальшим виділенням монокристалів корунду.

Електрокорунди складаються з окису алюмінію Al ₂ O ₃ та деякої кількості домішок.

Карбід кремнію - хімічна сполука кремнію з вуглецем (SiC). Має більшу твердість і крихкість. ніж електрокорунди. Залежно від відсоткового вмісту карбіду кремнію цей матеріал буває зеленого (6С) та чорного (5С) кольорів. Перший містить не менше 97% кремнію. Другий вид (чорний) випускають такі різновиди: 52С, 53С, 54С та 55С. З зерен зеленого карбіду кремнію виготовляють різні абразивні інструменти (наприклад, шліфувальні круги) для обробки твердих сплавів та неметалічних матеріалів, а із зерен чорного карбіду кремнію - інструменти (шліфувальні круги) для обробки виробів з чавуну, кольорових металів та для заточування різальних інструментів (різців) , свердл і т.д.).

Кубічний нітрид бору (КНБ) - з'єднання бору, кремнію і вуглецю. КНБ має твердість і абразивну здатність, близькі до алмазу.

Синтетичний алмаз (АС) має будову, що й природний. Фізико-механічні властивості синтетичних алмазів добрих сортів аналогічні властивостям природних алмазів. Синтетичні алмази випускають п'ять марок АСО, АСР, АСК, АСВ, АСС.

Цінні властивості кольорових металів зумовили їхнє широке застосування у різних галузях сучасного виробництва. Мідь, алюміній, цинк, магній, титан та інші метали та їх сплави є незамінними матеріалами для приладобудівної та електротехнічної промисловості, літакобудування та радіоелектроніки, ядерної та космічної галузей техніки. Кольорові метали мають низку цінних властивостей: високу теплопровідність, дуже малу щільність (алюміній і магній), дуже низьку температуру плавлення (олово, свинець), високу корозійну стійкість (титан, алюміній). У різних галузях промисловості широко застосовуються алюмінієві сплави з іншими легуючими елементами.

Сплави на магнієвій основі відрізняються малою щільністю, високою питомою міцністю, добре обробляються різанням. Вони знайшли широке застосування у машинобудуванні та зокрема в авіабудуванні.

Технічна мідь, що містить не більше 0,1% домішок, застосовується для різних видів провідників струму.

Мідні сплави за хімічним складом класифікуються на латуні та бронзи. В свою чергу латуні за хімічним складом поділяються на прості, леговані тільки цинком, та спеціальні, які, крім цинку, містять як легуючі елементи свинець, олово, нікель, марганець.

Бронзи також поділяються на олов'яні та безолов'яні. Безолов'яні бронзи мають високу міцність, хороші антикорозійні та антифрикційні властивості.

У металургії широко використовується магній, за допомогою якого здійснюють розкислення та обессерювання деяких

торих металів і сплавів, модифікують сірий чавун з метою отримання графіту кулястої форми, виробляють метали, що важко відновлюються (наприклад, титан), суміші порошку магнію з окислювачами служать для виготовлення освітлювальних і запальних ракет в реактивній техніці і піротехніці. Властивості магнію значно покращуються за рахунок легування. Алюміній та цинк з масовою часткою до 7% підвищують його механічні властивості, марганець покращує його опір корозії та зварюваність, цирконій, введений у сплав разом із цинком, подрібнює зерно (у структурі сплаву), підвищує механічні властивості та опір корозії.

З магнієвих сплавів виготовляють фасонні виливки, і навіть напівфабрикати - листи, плити, прутки, профілі, труби, дроту. Промисловий магній отримують електролітичним способом з магнезиту, доломіту, карналіту, морської води та відходів різного виробництва за схемою отримання чистих безводних солей магнію, електроліз цих солей у розплавленому стані та рафінування магнію. .

У харчовій промисловості широко застосовується пакувальна фольга з алюмінію та його сплавів - для обгортки кондитерських та молочних виробів, а також у великих кількостях використовується алюмінієвий посуд (травкові котли, піддони, ванни тощо).

Мідь належить до металів, відомих з глибокої давнини. Ранньому знайомству людини з міддю сприяло те, що вона зустрічається в природі у вільному стані у вигляді самородків, які іноді досягають значних розмірів. В даний час мідь широко використовується в електромашинобудуванні, при будівництві ліній електропередач, для виготовлення обладнання телеграфного та телефонного зв'язку, радіо- та телевізійної апаратури. З міді виготовляють дроти, кабелі, шини та інші струмопровідні вироби. Мідь має високу електропровідність і теплопровідність, міцність в'язкість і корозійну стійкість. Фізичні властивості її зумовлені структурою. Вона має кубічну гра-нецентровану просторову решітку. Її температура плавлення - +1083°C, кипіння - +2360°C. Середня межа міцності залежить від виду обробки і становить від 220 до 420 МПа (22-45 кгс/мм) ²), відносне подовження - 4-60%, твердість - 35-130 НВ, щільність - 8,94 г/см ³. Маючи чудові властивості, мідь у той же час як конструкційний матеріал не задовольняє вимогам машинобудування, тому її легують, тобто вводять у сплави такі метали, як цинк, олово, алюміній, нікель та інші, за рахунок чого покращуються її механічні та технологічні властивості. У чистому вигляді мідь застосовується обмежено, ширше - її сплави. За хімічним складом мідні сплави поділяють на латуні, бронзи та міднонікелеві, за технологічним призначенням - на деформовані, що використовуються для виробництва напівфабрикатів (дроту, листа, смуг, профілю), та ливарні, що застосовуються для лиття деталей.

Латуні - сплави міді з цинком та іншими компонентами. Латуні, що містять, крім цинку, інші легуючі елементи, називаються складними, або спеціальними, і іменуються за введеними, крім цинку, легуючим компонентам. Наприклад: томпак Л90 - це латунь, що містить 90% міді, інше - цинк; латунь алюмінієва ЛА77-2 - 77% міді, 2% алюмінію, інше - цинк і т. д. У порівнянні з міддю латуні мають велику міцність, корозійну стійкість і пружність. Вони обробляються литтям, тиском та різанням. З них виготовляють напівфабрикати (аркуші, стрічки, смуги, труби конденсаторів та теплообмінників, дріт, штампування, запірну арматуру - крани, вентилі, медалі та значки, художні вироби, музичні інструменти, сильфони, підшипники).

Бронзи - сплави на основі міді, в яких як добавки використовуються олово, алюміній, берилій, кремній, свинець, хром та інші елементи. Бронзи поділяються на безолов'яні (БрА9Мц2Л та ін.), олов'яні (БрО3ц12С5 та ін.), алюмінієві (БрА5, БрА7 та ін.), кремнієві (БрКН1-3, БрКМц3-1), марганцеві (БрМцБ5) БрБНТ2 та ін.). Бронзи використовуються для запірної арматури (крани, вентилі), різних деталей, що працюють у воді, маслі, парі, слабоагресивних середовищах, морській воді.

Назва "алюміній" походить від латинського слова alumen – так за 500 років до н. е. називали алюмінієві галун, які використовувалися для протруювання при фарбуванні тканин і дублення шкір.

За поширеністю в природі алюміній посідає третє місце після кисню та кремнію та перше місце серед металів. За використанням у техніці він посідає друге місце після заліза. У вільному вигляді алюміній не зустрічається, його одержують з мінералів - бокситів, нефелінів та алунітів, при цьому спочатку виробляють глинозем, а потім з глинозему шляхом електролізу одержують алюміній. Механічні властивості алюмінію невисокі: опір на розрив – 50-90 МПа (5-9 кгс/мм) ²), відносне подовження - 25-45%, твердість - 13-28 НВ.

Алюміній добре зварюється, проте важко обробляється різанням, має велику лінійну усадку - 1,8% У чистому вигляді алюміній застосовується рідко, в основному широко використовуються його сплави з міддю, магнієм, кремнієм, залізом і т.д. авіа- та машинобудування, ліній електропередач, рухомого складу метро та залізниць.

Алюмінієві сплави поділяються на ливарні та деформовані. Ливарні сплави алюмінію випускаються в чушках - рафіновані та нерафіновані.

Сплави, позначення марок яких є буква "П", призначені для виготовлення харчового посуду. Механічні властивості сплавів залежать від їхнього хімічного складу та способів отримання. Хімічний склад основних компонентів, що входять до сплаву, можна визначити за маркою. Наприклад, сплав АК12 містить 12% кремнію, решта - алюміній; АК7М2П - 7% кремнію, 2% міді, решта - алюміній. Найбільш широко застосовується в різних галузях промисловості метал алюмінію з кремнієм - силумін, який виготовляється чотирьох марок - СІЛ-00,

СІЛ-0, СІЛ-1 та СІЛ-2. Крім алюмінію (основа) і кремнію (10-13%), до цього сплаву входять: залізо - 0,2-0,7%, марганець - 0,05-0,5%, кальцій - 0,7-0,2 %, титан - 0,05-0,2%, мідь - 0,03% і цинк - 0,08%. Зі силумінів виготовляють різні деталі для автомобілів, тракторів, пасажирських вагонів. Алюмінієві деформовані сплави в чушках, призначені для обробки тиском і для підшикування при отриманні інших алюмінієвих сплавів, нормуються певними стандартами. Сплави для обробки тиском складаються з алюмінію (основа), легуючих елементів (мідь - 5%, магній - 0,1-2,8%, марганець - 0,1-0,7%, кремній - 0,8-2,2% %, цинк - 2-6,5% і невеликої кількості інших домішок). Марки цих сплавів: ВД1, АВД1, АВД1-1, АКМ з алюмінієвих сплавів виготовляють напівфабрикати - листи, стрічки, смуги, плити, зливки, сляби.

Крім того, кольорова металургія виробляє алюмінієві антифрикційні сплави, які застосовуються для виготовлення монометалічних та біметалічних підшипників методом лиття. Залежно від хімічного складу стандартом передбачені такі марки цих сплавів: АО3-7, АО9-2, АО6-1, АО9-1, АО20-1, АМСТ. Стандартом також визначено умови роботи виробів з цих сплавів: навантаження від 19,5 до 39,2 МН/м2 (200-400 кгс/см ²), температура від 100 до 120°C, твердість - від 200 до 320 НВ.

Титан - метал сріблясто-білого кольору. Це один із найпоширеніших у природі елементів. Серед інших елементів за поширеністю у земній корі (0,61%) він посідає десяте місце. Титан легкий (щільність його 4,5 г/см ³), тугоплавок (температура плавлення 1665°C), дуже міцний і пластичний. На поверхні його утворюється стійка окисна плівка, за рахунок якої він добре пручається корозії в прісній та морській воді, а також у деяких кислотах. При температурах до 882°C він має гексагональну щільно упаковану решітку, при вищих температурах - об'ємно-центрований куб. Механічні властивості листового титану залежать від хімічного складу та способу термічної обробки. Межа міцності його - 300-1200 МПа (30-120 КГС/мм ²), відносне подовження - 4-10%. Шкідливими домішками титану є азот, вуглець, кисень та водень. Вони знижують його пластичність та зварюваність, підвищують твердість та міцність, погіршують опір корозії.

При температурі понад 500°C титан і його сплави легко окислюються, поглинаючи водень, який викликає охрупчування (воднева крихкість). При нагріванні вище 800°C титан енергійно поглинає кисень, азот і водень, його здатність використовується в металургії для розкислення сталі. Він служить легуючим елементом для інших кольорових металів та сталі.

Завдяки своїм чудовим властивостям титан та його сплави знайшли широке застосування в авіа-, ракето- та суднобудуванні. З титану та його сплавів виготовляють напівфабрикати: листи, труби, прутки та дріт. Основними промисловими матеріалами для отримання титану є ільменіт, рутил, перовскіт та сфен (титаніт). Технологія отримання титану складна, трудомістка і тривала: спочатку виробляють титанову губку, а потім шляхом переплавлення у вакуумних печах з неї виробляють титан.

Губчастий титан, одержуваний магнійтермічним способом, служить вихідним матеріалом для титанових сплавів та інших цілей. Залежно від хімічного складу та механічних властивостей стандартом встановлені такі марки губчастого титану: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130. У позначенні марок літери "ТГ" означають - титан губчастий, "Тв" - твердий, цифри означають твердість за Брінеллем. У губчастий титан входять домішки: залізо - до 0,2%, кремній - до 0,04%, нікель - до 0,05%, вуглець - до 0,05%, хлор - до 0,12%, азот - до 0,04 ,0,1%, кисень - до 1%. Для виготовлення різних напівфабрикатів (листи, труби, прутки, дріт) призначені титан та титанові сплави, що обробляються тиском. Залежно від хімічного складу стандарт передбачає такі їх марки: ВТ00-1, ВТ0-4, ВТ0-4, ВТ1-4, ВТ5, ВТ5, ВТ1-6, ВТ20, ВТ22, ​​ВТ7, ПТ-7М, ПТ-1В, ПТ -0,2 м. Основні компоненти: алюміній - 0,7-0,2 %, марганець - 2-0,5 %, молібден - 5,5-0,8 %, ванадій - 5,5-0,8 %, цирконій - 3-0,5%, хром - 2,3-2%, олово - 3-0,15%, кремній - 0,40-0,2%, залізо - 1,5-XNUMX%. Залізо, кремній та цирконій в залежності від марки сплаву можуть бути основними компонентами чи домішками.

Сплав цинку з міддю - латунь - був відомий ще давнім грекам та єгиптянам. Але виплавка цинку в промислових масштабах почалася лише в XVII ст.

Цинк - метал світло-сіро-блакитного кольору, тендітний при кімнатній температурі і при 200 ° C, при нагріванні до 100-150 ° C стає пластичним.

Відповідно до стандарту цинк виготовляється і поставляється у вигляді чушок та блоків масою до 25 кг. Стандарт встановлює також марки цинку та області їх застосування: ЦВ00 (зміст цинку - 99,997%) - для наукових цілей, отримання хімічних реактивів, виготовлення виробів для електротехнічної промисловості; ЦВО (цинку - 99,995%) - для поліграфічної та автомобільної промисловості; ЦВ1, ЦВ (цинку - 99,99%) - для виробництва виливків під тиском, призначених для виготовлення деталей особливо відповідального призначення, для отримання окису цинку, цинкового порошку та чистих реактивів; ЦОА (цинку 99,98%), ЦО (цинку 99,975%) - для виготовлення цинкових листів, цинкових сплавів, що обробляються тиском, білил, лігатури, для гарячого та гальванічного цинкування; Ц1С, Ц1, Ц2С, Ц2, Ц3С, Ц3 - для різних цілей.

У промисловості широко застосовуються цинкові сплави: латуні, цинкові бронзи, сплави покриття різних сталевих виробів, виготовлення гальванічних елементів, друкарські та інших. Цинкові сплави в чушках для лиття нормуються стандартом. Ці сплави використовуються в автомобіле- та приладобудуванні, а також в інших галузях промисловості. Стандартом встановлені марки сплавів, їх хімічний склад, визначені вироби, що виготовляються з них:

1) ЦАМ4-10 - особливо відповідальні деталі;

2) ЦАМ4-1 - відповідальні деталі;

3) ЦАМ4-1В - невідповідальні деталі;

4) ЦА4О - відповідальні деталі зі стійкими розмірами;

5) ЦА4 - невідповідальні деталі зі стійким розмірами.

Цинкові антифрикційні сплави, призначені для виробництва монометалевих та біметалевих виробів, а також напівфабрикатів, методами лиття та обробки тиском нормуються стандартом. Механічні властивості сплавів залежать від їхнього хімічного складу: межа міцності δ_В = 250-350 МПа (25-35 КГС/мм) ²), відносне подовження δ = 0,4-10%, твердість - 85-100 НВ. Стандарт встановлює марки цих сплавів, сфери їх застосування та умови роботи: ЦАМ9-1,5Л - виливок монометалевих вкладишів, втулок та повзунів; допустимі: навантаження – 10 МПа (100 кгс/см ²), швидкість ковзання - 8 м/с, температура 80 ° C; якщо біметалічні деталі отримують методом лиття за наявності металевого каркаса, то навантаження, швидкість ковзання та температура можуть бути збільшені до 20 МПа (200 КГС/см ²), 10 м/с і 100 ° C відповідно: ЦАМ9-1,5 - отримання біметалічної стрічки (сплав цинку зі сталлю та дюралюмінієм) методом прокатки, стрічка призначена для виготовлення вкладишів шляхом штампування; допустимі: навантаження – до 25 МПА (250 кгс/см ²), швидкість ковзання - до 15 м/с, температура 100 ° C; АМ10-5Л - вилив підшипників і втулок, допустимі: навантаження - 10 МПа (100 КГС/см ²), швидкість ковзання - 8 м/с, температура 80 ° C.

Ще в другій половині XX ст. у нашій країні приділялася велика увага застосуванню неметалічних матеріалів у різних галузях промисловості та народного господарства в цілому. Було налагоджено і постійно нарощувалося виробництво різних неметалевих матеріалів: синтетичних смол і пластмас, синтетичних каучуків, що замінюють натуральний каучук, високоякісних полімерів із заданими технічними характеристиками, включаючи армовані і наповнені пластмаси.

Пластичні маси та інші неметалеві матеріали мають ряд чудових фізико-хімічних, механічних і технологічних властивостей, що зумовило їх широке поширення в різних галузях промисловості - машинобудуванні, електротехніці, електроніці та ін. Як конструкційний матеріал пластичні маси дедалі більше витісняють дорогі метали. Застосування пластичних мас дозволяє постійно вдосконалювати конструкції. Оснащення машин та обладнання, а також часткова комплектація різних вузлів дозволяють знизити їхню масу, покращити надійність та довговічність роботи, підвищити продуктивність. Для виробництва пластмас потрібно у 2-3 рази менше капітальних вкладень, ніж для виробництва кольорових металів. Вихідними матеріалами для отримання пластичних мас є дешеві продукти переробки кам'яного вугілля, нафти і природного газу. Пластмаси армують для поліпшення механічних властивостей. Для виготовлення різних деталей, що працюють у механізмах тертя (ковзання) з невеликими навантаженнями та швидкостями, застосовуються такі неметалічні матеріали, як антифрикційні полімерні та пластмасові матеріали. Ці матеріали мають невеликий коефіцієнт тертя, високу зносостійкість, хімічну стійкість, можуть працювати без мастила. Однак низька теплопровідність, значний (у десятки разів більший, ніж у металів) коефіцієнт термічного розширення, невелика твердість і висока податливість обмежують можливості їхнього широкого використання. Більш ефективно вони застосовуються у комбінації з іншими матеріалами, металами та пластмасами.

Крім того, як фрикційні неметалічні матеріали застосовуються гальмівні ткані азбестові стрічки та фрикційні азбестові накладки - формовані, пресовані, ткані, картонно-бакелітові та спірально-навивні, які можуть експлуатуватися у всіх кліматичних зонах. Фрикційні азбестові накладки застосовуються для вузлів тертя автомобілів, літаків, тракторів, металорізальних та текстильних верстатів, підйомно-транспортного обладнання та тепловозів. Ресурс таких неметалевих накладок, які працюють у вузлах тертя, досить високий. Наприклад, для автомобілів з дизелями він становить 6000 мотогодин, легкових автомобілів - 125 000 км, вантажних автомобілів - 75 000 км. Гальмівні ткані азбестові стрічки застосовуються як накладки в гальмівних і фрикційних вузлах машин і механізмів з поверхневою температурою тертя до 300°C.

Неметалічні матеріали широко застосовують у різних галузях промисловості та господарства загалом.

В даний час важко уявити собі медицину без полімерних систем для переливання крові, медичну апаратуру - без прозорих полімерних трубок, предмети догляду за хворими - без гумових грілок, бульбашок для льоду і т. д. Значно збагатити асортимент матеріалів, що застосовуються в медицині, дозволили синтетичні полімери.

Полімери суттєво відрізняються від металів та сплавів: їх молекули витягнуті у довгі ланцюжки, внаслідок чого полімери мають високу молекулярну масу. Молекули полімерів одержують із вихідних низькомолекулярних продуктів - мономерів - полімеризацією та поліконденсацією. До полімерів поліконденсаційного типу відносяться фенолформальдегідні смоли, поліефіри, поліуретани, епоксидні смоли. До високомолекулярних сполук полімеризації типу відносяться полівінілхлорид, поліетилен, полістирол, поліпропілен. Високополімерні та високомолекулярні сполуки є основою органічної природи - тварин і рослинних клітин, що складаються з білка.

Для виготовлення багатьох медичних виробів широко застосовують як полімерні матеріали, основу яких лежить природне сировину, і штучні - синтетичні і полімерні матеріали. З полімерних матеріалів природного походження виготовляють більшість перев'язувальних засобів: вату, марлю та вироби з них, алігнін, а також нитки шовних матеріалів (хірургічний шовк). Полімери є основою пластмас, що використовуються при виготовленні різних інструментів, частин медичної апаратури та обладнання.

Широке застосування в різних галузях промисловості та господарства загалом знайшли такі полімери, як фенолформальдегідні рідкі та тверді смоли. Фенол-формальдегідні рідкі смоли резольного типу - продукт поліконденсації фенолу та формальдегіду в присутності каталізатора з добавкою модифікуючих та стабілізуючих речовин або без них; ³. Застосовуються при виробництві теплозвукоізоляційних виробів, фанери, деревостружкових та деревоволокнистих плит, абразивних інструментів на гнучкій основі, склопластиків, азботехнічних та асбофрикційних виробів, вуглепласту для шахтних кріплень та ін. Марки смол: СФЖ-303, СФЖ-305.

Тверді фенолформальдегідні смоли новолачного та ре-зольного типів - продукти поліконденсації фенолів (або їх фракцій) та формальдегіду у присутності каталізатора з добавкою модифікуючих речовин або без них. Випускаються у вигляді порошку, лусочок та крихти. Застосовуються для одержання гумових сумішей, пресувальних мас, шаруватих пластиків, лакових струмопровідних суспензій, антикорозійних лакофарбових матеріалів та клеїв, як сполучні для абразивних виробів та оболонкових форм, при виготовленні поропласту, при виробництві масляних лаків для лакофарбової та харчової промисловості. Випускаються такі марки смол: СФ-010А, СФ-010, СФ-010М (модифікована), СФ-014 і т.д.

пластмаси - пластичні маси - це матеріали, отримані на основі високомолекулярного органічного з'єднання - полімеру, що виконує роль сполучного та визначального основні технічні властивості матеріалу Залежно від еластичності пластмаси ділять на три групи: жорсткі, модуль пружності 700 Мпа, до 70 МПа термопластичні і термореактивні і газонаповнені - пористої структури. До термопластичних пластмас відносять поліетилен низького тиску, поліпропілен, удароміцний полістирол, АБС-пластики, полівінілхлорид, склопластики, поліаміди та ін.

До термореактивних пластмас відносяться: жорсткі пінополіуретани, амінопласти та ін.

К газонаповненим пластмасам відносяться пінополіуретани - газонаповнений надлегкий конструкційний матеріал.

Термопластична пластмаса - поліетилен низького тиску - продукт полімеризації етилену, що отримується при низькому тиску з використанням комплексних металоорганічних каталізаторів. Базові марки цього поліетилену: 20108-001, 20208-002, 20308-005 і т. д. Щільність поліетилену - від 0,931 до 0,970 г/см ³.

Удароміцний полістирол - продукт кополімеризації стиролу з каучуком або іншим пластифікатором, що має більш високі механічні властивості, ніж полістирол загального призначення. Він має високу твердість, міцність до ударних навантажень, еластичність, опір на розрив, стійкість до дії температури в межах від +65 до -40°C.

Амінопласти - термореактивні пластмаси - пресувальні карбамідо- та меламіноформальдегідні маси, одержувані на основі аміносмол з використанням наповнювачів (органічних, мінеральних або їх поєднання), фарбуючих та модифікуючих речовин. Їх теплостійкість за Мартеном становить не менше 100-180°C, ударна в'язкість - 3,9-29,4 КДж/м ² (4-30 кгс × см/см ²), усадка - 0,2-0,8%, питомий об'ємний електричний опір - 1? 10 ¹¹ -1 × 10 ¹² Ом × див. З амінопластів шляхом гарячого пресування виготовляють вироби побутового, технічного та електротехнічного призначення. Усього випускається 11 марок амінопластів: КФА-1, КФБ-1 і т.д.

Пінополіуретани - газонаповнені пластмаси - надлегкий конструкційний матеріал. Вихідними для їх отримання є прості та складні поліефіри, ізо-ціанати, каталізатори та емульгатори. Еластичні пінополіуретани (ППУ) мають закриті, неповідомлені газонаповнені осередки (пінопласти) і сполучені осередки (поропласти). Часто застосовується загальний термін – "пінопласти". Еластичний поропласт містить 70% повітряних сполучених пір. Він має щільність 25-29 кг/м ³, добре протистоїть гниття, речовин, що застосовуються при хімічному чищенні виробів, його межа міцності при розтягуванні - 0,07-0,11 МПА.

Еластичний пінополіуретан застосовується у виробництві м'яких меблів, сидінь автомобілів, тракторів та інших виробів. Жорсткий пінополіуретан застосовується для виготовлення корпусів крісел, декоративних елементів, як тепло-і звукоізоляційні матеріали. Широкого поширення в останні роки набули наповнені пінопласти (ППУ).

Термін "еластомери" було введено замість "синтетичні каучуки", а також "натуральний каучук". Еластомірами називають полімери, що володіють у широкому температурному інтервалі високою еластичністю - здатністю піддаватися значним (від декількох сотень до 1000% і більше) оборотним деформаціям при порівняно невеликих навантаженнях, що діють. Першим еластичним матеріалом такого роду був натуральний каучук, який і зараз не втратив свого значення у виробництві еластомерів, у тому числі й для медичних виробів, завдяки своїй нетоксичності. Каучук отримують з латексу (млечний сік бразильської гевеї), що складається більш ніж наполовину з води, в якій розчинено 34-37% каучуку, 2-2,7% білка, 1,65-3,4% смоли, 1,5-4,92 ,50% цукру. На плантаціях, де готують натуральний каучук як промислову сировину, латекс коагулюють за допомогою органічних кислот, прокочують у рифлені листи та коптять у камерах з димом при температурі +2,5°C. Складові речовини диму відіграють роль антисептиків та стабілізаторів окиснення каучуку. Такі листи товщиною 3-5 мм із вафельним малюнком поверхні називають "смокетшит". Дані елементного аналізу очищеного каучуку відповідають емпіричній формулі C8HXNUMX (ізопрен).

Синтетичні каучуки (еластомери) одержують шляхом полімеризації з мономерів за участю каталізаторів (прискорювачів процесу). Перший радянський синтетичний каучук був отриманий С. Д. Лебедєвим із технічного спирту. В даний час випускають кілька видів синтетичних каучуків (еластомерів), у тому числі ізопреновий, що мало відрізняється від натурального. Для виробів медичного призначення застосовується салоксановий (силіконовий) каучук, основний полімерний ланцюг якого складається з атомів кремнію та кисню. Він термостійкий і фізіологічно інертний. Сировиною для виготовлення синтетичних каучуків є нафта, природний газ, кам'яне вугілля.

Перетворення каучуку або "сирої" каучукової суміші на еластичну гуму (матеріал з необхідними експлуатаційними властивостями) здійснюють шляхом вулканізації. Вулканізація, подібно до термообробки металів і сплавів, призводить до зміни структури каучуку. При вулканізації здійснюється з'єднання ("зшивання") молекул еластомеру хімічними зв'язками в просторову тривимірну сітку, в результаті чого отримують матеріал, що володіє необхідними еластичними і властивостями міцності (міцність, пружність, твердість, опір розриву і т.д.). Основною вулканізуючою речовиною є сірка; застосовують також телур та селен. Чим більше до каучуку додають сірки, тим твердішим і менш еластичним виходить еластомер. У сучасному виробництві, крім вулканізаторів, широко застосовують органічні прискорювачі, присутність яких знижує кількість сірки (до 2% замість 10%) і температуру вулканізації. Існують ультраприскорювачі, завдяки яким вулканізація замість температури +130-150°C протікає при кімнатній температурі.

Гуми різних видів та марок відносяться до групи еластичних матеріалів. еластомерів. Гуми поділяються на формові та неформові. До неформових належить велика група про сирих гум. Сирі гуми випускаються під номерами (10, 11, 14 і т.д.) у вигляді різнотовщинних пластин, покритих тальком (для запобігання від злипання), або у вигляді рулонів з тканинною прокладкою (з міткаля), яка також оберігає гуму від злипання.

Неформова сира гума виходить шляхом вулканізації гумових сумішей, що виготовляються на основі синтетичних каучуків або натурального. Основною вулканізуючою речовиною є сірка, але застосовують селен і телур. Залежно від марок сира гума використовується отримання різних формових виробів з певними властивостями. Наприклад, з сирої гуми отримують технічну листову гуму кількох типів: кислотолужностійку, теплостійку, морозостійку, харчову і т. д. Морозостійка гума зберігає свої властивості при температурі до -45 °C. Технічну листову гуму товщиною 3-4 мм застосовують для виготовлення ущільнювальних прокладок у фланцевих з'єднаннях трубопроводів, що транспортують холодну воду, а гуму з тканинною прокладкою (з синтетичної тканини) і при транспортуванні гарячої води температурою до +100°C.

З сирих гум отримують різні гумові вироби - муфти, кільця, клапани, різні прокладки і т.д., застосовуючи такі методи формування: пресування, екструзію та лиття під тиском. Процес пресування гумових виробів відбувається у вулканізаційних гідравлічних пресах під тиском 100-300 атм. і при температурі +140-160°C.

При виробництві м'яких меблів широко застосовується пенорезина, що є матеріалом на основі синтетичного або натурального каучуку. Для виготовлення піногуми використовують латексну суміш, яку витримують 18-21 год, спінюють і вулканізують з подальшим сушінням. Пінорезіну випускають у вигляді листів або формованих елементів меблів. За показниками еластичності пружності залишкової деформації пенорезину є ідеальним матеріалом для м'яких меблів. Пінорезіна самовентилюється і охолоджується за рахунок проходження повітря через сполучені пори. Для зниження ваги меблевих елементів з пінорізні їх роблять з порожнечами, але щоб при цьому зберігалася здатність витримувати значні навантаження, об'єм порожнеч не повинен перевищувати 40% об'єму всього елемента.

До гум, призначених для виготовлення окремих груп виробів, висувають додаткові вимоги, що забезпечують виконання виробами їх функціонального призначення та надійність у роботі. В даний час промисловість випускає листову гуму трьох марок: тепломорозокислотощелочестойкую (ТМКЩ); ограни-ченномаслобензостійку (ОМБ); підвищеному маслобензостійку (ПМБ), які у свою чергу підрозділяються за твердістю гуми, що застосовується: м'яка (М) для роботи при температурах від -45°C до +90°C; середньої твердості (С) - при температурах від -60°C до +80°C, підвищеної твердості (П) - при температурах від -60°C до +80°C.

Герметики (герметизуючі склади) застосовуються практично повсюдно - у будівництві, у системі ЖКГ, машинобудуванні, меблевому виробництві, у побуті, при різних ремонтних роботах. Герметики являють собою полімерні композиції у вигляді паст, замазок або рідин, які після нанесення на поверхню відразу або згодом густіють в результаті вулканізації полімерної основи.

Для приготування герметиків застосовують рідкі синтетичні каучуки та спеціальні добавки. Промисловістю випускаються герметики різних видів: будівельні фасадні, шовно-тіоколові та акрилатні, будівельні каучукосиліконові, акрилові. У скляних роботах для герметизації стиків в основному застосовують тіоколові герметики 7-30М та УТ-31, які вулканізуються при температурі від +18°C до +30°C. У системі ЖКГ широко застосовується силіконовий герметик КЛТ-30 для ущільнення різьбових з'єднань, що працюють в інтервалі температур від -60°C до +200°C.

В останні роки в Росію завозиться безліч марок герметиків, які виробляють зарубіжні фірми: DAP, KVADRO, KIMTEC, KRASS.

У порівнянні з іншими аналогічними матеріалами герметики мають вологостійкість, газонепроникність, довговічність. Герметики на основі поліізобутилену використовуються для ущільнення зовнішніх швів між елементами збірних великопанельних будівель. Герметики, як і і гуми, ставляться до групи еластомерів.

Найбільш широко застосовуються тіоколові герметики, котрим характерна універсальність. Промисловість Росії випускає такі марки тіоколових герметиків:

1) У-30М. Постачають комплектно у складі пасти-герметика чорного кольору У-30, вулканізатора №9 і прискорювача вулканізації - дифенілгуанідину, що змішуються безпосередньо перед вживанням у співвідношенні 100: 7: 0,35 масових частин. Призначений для герметизації металевих (крім латунних, мідних, срібних) та інших сполук, що працюють у середовищі розведених кислот та лугів, рідкого палива та на повітрі у всіх кліматичних умовах при температурах від -60°C до + 130°C;

2) УТ-31 - світло-сіра паста У-31, вулканізатор № 9 та прискорювач вулканізації, застосовується для герметизації металевих (крім латунних, мідних, срібних) та інших сполук, що працюють на повітрі та в середовищі рідких палив при температурах від -60 °C до +130°C і до + 150°C - короткочасно на повітрі; 3) 51-УТ-36А (з адгезивом) і 51-УТ-36Б (без адгезиву) - темно-сіра замазкоподібна паста У-36, епоксидна смола Е-40 (для 51-УТ-36Б) і дворомовий натр як вулканізатор ; застосовуються у приладобудуванні. Для герметизації різних сполук, швів, що працюють при температурах від +200°C до +300°C, призначені теплостійкі силоксанові герметики, що виготовляються на основі рідких силоксанових каучуків. Марки силоксанових герметиків такі: еластосил 11-01, силпен. Випускаються також теплопаливостійкі герметики, що виготовляються на основі фторвмісних каучуків, наступних марок: ВГФ-2, ВГФ-4, 30-Г-2 і ін.

У різних галузях промисловості, будівництві та інших галузях господарства застосовуються стекла неорганічні та органічні. Неорганічне скло підрозділяється на технічне, будівельне та побутове. У свою чергу будівельне скло ділиться на конструкційне, оздоблювальне, звуко- та теплоізоляційне. За якістю поверхні скло буває поліроване та неполіроване, кольорове та безбарвне. За способом зміцнення - звичайне, відпалене, загартоване та зміцнене хімічним або іншим способом. За профілем випускають скло плоске, хвилясте, гнуте та профільне.

Скло неорганічне будівельне знайшло широке застосування у будівництві: для скління світлових прорізів у стінах, ліхтарів (у дахах різних будівель).

Неорганічне скло отримують при охолодженні розплаву, що містить чистий кварцовий пісок (кремнезем), натрію сульфат і вапняк.

Найбільше застосування для скління віконних та дверних блоків, перегородок отримало скло віконне листове 1 та 2 сортів. Щільність цього скла 2000-2600 кг/м ³, світлопропускання - 84-87%, теплопровідність низька. Промисловість випускає також скло листове візерункове 1 та 2 сортів, безбарвне та кольорове з рельєфним візерунком; скло листове термічно поліроване, скло кольорове листове (червоного, синього, зеленого, жовтого кольорів), гладке, кольорове та безбарвне; з гладкою, рифленою або візерунчастою поверхнею; неармоване та армоване сталевою сіткою (випускається 3 типів: швелерне профільне; коробчасте профільне - з одним або двома швами; ребристе профільне); скло листове, армоване металевою сіткою, - безбарвне і кольорове, гладке і рифлене, візерунчасте.

Органічне скло - Продукція ненасичених поліефірних смол, прозорий полімер. Поділяється на технічне, конструкційне, листове, світлотехнічне та годинникове. Технічне органічне скло - пластифікований і непластифікований полімер (сополімер) метилового ефіру метакрилової кислоти, що широко застосовується в різних галузях промисловості та господарства взагалі. Стандартом передбачено три марки скла ТОСП - скло технічне органічне пластифіковане; ТОСН - скло технічне органічне непластифіковане; ТОСС - скло технічне органічне кополімерне. Фізико-механічні властивості технічного органічного скла: температура розм'якшення (залежно від товщини) - 92-130°C, ударна в'язкість - 6-9 кДж/м ² (6-9 кгс - щільність при 20°C), прозорість (при товщині до 30 мм) - 85-88%, усадка перегріву при 40°C протягом 1год - 3,5-4%, руйнівна напруга при розтягуванні - 60-80 МПа (600-800 кгс/см ²), відносне подовження при розриві - 2-2,5%.

Конструкційне органічне скло випускається трьох марок: СОЛ - органічне скло пластифіковане; СТ-1 - скло органічне непластифіковане та 2-55 - скло сополімерне. Ці марки органічного скла застосовуються як конструкційний матеріал у приладі та агрегатобудуванні.

Ситали (склокераміка) - склокерамічні матеріали на основі скла, що відрізняються від останнього кристалічною структурою, подібною до керамічної, але з більш дрібними (від часток до 1-2 мкм) кристалами і більш щільною їх упаковкою, що виключає будь-яку пористість матеріалу. Сити виготовляють шляхом плавлення скляної шихти спеціальних складів з добавкою кристалізації, охолодження розплаву до пластичного стану та формування з нього виробів методами скляної технології (пресуванням, видуванням, витягуванням). Відформовані вироби піддають спеціальної термічної обробки для утворення дрібнокристалічної щільної структури, характерної для ситал. Ситали за хімічним складом поділяють такі групи: СТЛ - сподуменовые; СТМ – кордієритові; СТБ - борнобарієві та борно-свинцеві, висококремнисті, фотоситали. Ситали марки СТЛ мають у своєму складі літій, марки СТМ – магній. Сити можуть бути прозорі, непрозорі, білі, кремові та кольорові. За властивостями ситали діляться на: хімічно стійкі, зносостійкі, оптичні, електроізоляційні та теплостійкі. Хімічно стійкі та зносостійкі ситали застосовують для виготовлення димоходів, плунжерів, деталей хімічних насосів, реакторів та хімічної апаратури, де необхідні висока теплостійкість та газорідинна непроникність. При виготовленні синтетичних волокон зносостійкі ситали використовують для ниткопроводів та деяких інших деталей текстильних машин; крім того, з них виготовляють прилади для вимірювання довжин та кутів різних виробів. Оптичні ситали з ТКЛР (теплова стійкість), близьким до нуля, застосовуються насамперед виготовлення астрономічних дзеркал і лазерів.

Електроізоляційні ситали завдяки своїм електричним властивостям, особливо при високих температурах, використовуються для виготовлення радіотехнічних та електронних приладів та установок, різних пристроїв, що працюють в умовах змінної температури та вологості, а також ізоляторів, що працюють у режимі високої напруги. Теплостійкі ситали з ТЛКР, близьким до нуля, застосовуються як конструкційні матеріали для пристроїв, що працюють при змінних теплових навантаженнях, а також у виробництві теплообмінників.

Металеві стекла мають таку ж структуру, як у си-тал, тільки покриття металеве. До основного складу при виробленні таких стекол додаються певні з'єднання металів (які залежать від призначення та області застосування металевого скла), з яких при заданій температурі в спеціальній атмосфері (середовищі плавки) на поверхні скломаси виділяється металеве покриття. Металеві стекла знаходять застосування насамперед в електротехніці.

Металеві стекла виготовляють і методом гарячого напилення на склокристалічний матеріал (наприклад, нанесення шару алюмінію товщиною 0,5-1 мм). Таке покриття витримує швидку зміну температури, незважаючи на значну відмінність у ТЛКР алюмінію та склокристалічного матеріалу.

У різних галузях промисловості і насамперед у машинобудуванні широко застосовується кубічний нітрил бору (КНБ) - кристалічна кубічна модифікація сполуки бору з азотом, що синтезується за технологією, властивою виробництву синтетичних алмазів. За рахунок варіювання технологічними факторами випускають різні види кубічного нітриду бору - ельбор, ельбор-Р, кубо-ніт, ісміт, гексаніт та ін. та сплавів на основі заліза. В останні роки отримано полікристали КНБ розміром до 12 мм.

Широко застосовуються в машинобудуванні надтверді матеріали, отримані на основі нітриду бору – ельбор-Р та іміт. За ріжучими властивостями та зносостійкістю вони у кілька разів перевершують металокерамічні тверді сплави та мінералокераміку. Різці з ельбора-Р виготовляють двох видів: збірні, в яких заготовки з ельбору кріпляться в перехідній вставці, що встановлюється в корпусі різця, і цілісні, де заготовки (ельбора-Р) кріпляться безпосередньо в тіло інструменту шляхом заливання їх рідким металом. Застосування ельбора-Р дозволяє забезпечити високу продуктивність і чистоту поверхні, що обробляється. Найбільш ефективно застосування ельбора-Р при обробці загартованих сталей точенням замість шліфування та при розточуванні отворів.

Надтвердий матеріал ісміт, отриманий на основі нітриду бору (модифікація), має більш високу стійкість, ніж тверді сплави, при точенні загартованих сталей.

Кубічною кристалічною модифікацією вуглецю є алмази - природні та синтетичні, які нерозчинні в кислотах і лугах, мають високу твердість, використовуються для виготовлення різців, склорізів, наконечників для вимірювання твердості металів та ін.

У різних галузях господарства країни, в тому числі і в будівництві, широко використовуються різні композиційні матеріали на основі подрібненої деревини: деревно-стружкові, деревно-волокнисті плити, арболіт, фіброліт, цементно-стружкові плити і деревно-клейові композиції.

Плити деревно-стружкові виготовляють шляхом гарячого пресування дерев'яних частинок, змішаних з сполучною. Такі плити широко застосовуються у будівництві, у меблевому виробництві. Розміри плит: довжина в межах від 1830 мм до 5680 мм, ширина – від 1220 мм до 2500 мм, товщина – від 8 мм до 28 мм.

За фізико-механічними показниками деревно-стружкові плити поділяються на марки: П-А та П-Б - за якістю поверхні зі звичайною та дрібноструктурною поверхнею; за ступенем обробки поверхні - шліфовані та нешліфовані; за гідрофобними властивостями - зі звичайною та підвищеною водостійкістю; мають один недолік - невисока міцність на розтягування перпендикулярно до пластів.

Деревно-волокнисті плити виготовляють, застосовуючи відходи переробки деревини хвойних та листяних порід. Залежно від щільності та міцності на вигин плити деревоволокнисті класифікують на м'які (М-4, М-12, М-20), напівтверді (ПТ-100), тверді (Т-350, Т-400), надтверді - ( СТ-500). За технічними властивостями вони виготовляються біо-, вогне-, вологостійкими та звукопоглинаючими. ДВП м'яка застосовується в будівництві як матеріал для термо- та звукоізоляції стін, перегородок, стель, міжповерхових перекриттів і т. д. ДВП напівтверді використовують для обшивки стін та стель житлових та громадських приміщень. ДВП тверді і надтверді широко застосовуються в меблевому виробництві (для задніх стінок корпусних меблів, нижні частини ящиків і т. д.), у будівництві - для облицьовування стін, стель і т. д. Такі плити випускаються товщиною 2,5-10 мм. ДВП середньої твердості випускаються у великих обсягах за кордоном під маркою "плити МДФ - Medium Density Firebrands" завтовшки від 10 до 30 мм, для виготовлення сучасних меблів як замінник фанери та натуральної деревини.

В останні роки в будівництві широко застосовуються різні вироби з арболіту, який виготовляється із застосуванням подрібнених відходів деревообробки, сполучного – портландцементу, добавок – хлористого кальцію рідкого скла, сірчано-кислого алюмінію та вапна.

Арболит застосовується для виробництва стінових панелей, різних теплоізоляційних виробів.

Як огороджувальні конструкції при будівництві в сільській місцевості дерев'яних будинків, ферм і різних будівель часто застосовуються. плити цементно-стружкові, які виготовляють, використовуючи деревну стружку, портландцемент та хімічні добавки. Плити випускають наступні розміри: 1200? 3600 мм, завтовшки 8-25 мм; їх щільність - в межах 1100-1400 кг/м ³, межа міцності при згинанні - 9-12 МПа.

Для виготовлення формованої тари повсюдно використовуються дерево-клейові композиції, що складаються з подрібненої деревини та сполучного - сечовиноформаль-дегідних смол з добавкою - парафіном.

В останнє десятиліття для обробки інтер'єрів офісів, різних приміщень і зовнішніх робіт широко застосовуються різноманітні синтетичні облицювальні матеріали, які замінили дефіцитний струганий шпон. ). В даний час використовується технологія отримання плівкових матеріалів з імітацією "реальних" пір. Така плівка марки ПДСО та ПДО (без клейового шару) застосовується для облицьовування меблів, внутрішньої обробки автомобілів. Плівка ПДО-А-020 використовується в авіаційній промисловості для оздоблення салонів літаків.

Плівки на основі полімерних матеріалів виготовляють із композицій полівінілхлориду, поліпропілену, поліефіру та ін.

Вищевказані плівки ПДО та ПДСО є полівінілхлоридними (імпортні теж).

Останнім часом для облицьовування різних виробів з дерева (дверні полотна, меблі), а також стін та панелей, елементів інтер'єру стали застосовувати полівінілфторидні плівки (ПВФ), що мають гарні експлуатаційні властивості. Для зазначених цілей, крім плівки ПВФ, застосовуються плівки, що самоприклеюються, на основі кополімеру вінілхлориду і вінілацетату марки ВА, які виробляються фірмою "Скоч". Ці плівки випускаються прозорими, забарвленими, з ефектом металізації.

Великим попитом у різних споживачів мають захисні липкі стрічки на полімерній основі типів ЛТ-38, ЛТ-50, які застосовуються для захисту матеріалу кромки від потіків лакофарбового матеріалу при обробці щитів. Липкі стрічки є полімерною основою - плівкою товщиною 35-50 мкм, на яку нанесений тонкий липкий шар.

При виготовленні стільниць, підвіконь, дверей, санітарного обладнання часто застосовуються ламінати (різновиди синтетичних облицювальних матеріалів). Ла-мінати являють собою термозміцнений шаруватий матеріал, отриманий пресуванням паперу за високої температури.

Паперова основа ламінату просочується фенольною смолою, а зовнішні шари – меламіновою. Ламінати стійкі до зношування, сумісні з продуктами харчування, легко чистяться, не горючі, вологостійкі.

Для оббивки меблів, обробки різних видів транспорту широко застосовуються. штучні шкіри: вініліскожа оббивна, пористо-монолітна вініліскожа оббивна, шкіра штучна пористо-монолітна на трикотажній основі та ін. Штучні шкіри мають великий попит і у виробників взуття.

В останні роки стали застосовуватися для обробки житлових і громадських інтер'єрів нові матеріали - вельми оригінальні, з різноманітним дизайном штучні камені, що являють собою мінерало-акрилові плити. Вони тверді, як натуральне каміння, мають різну структуру, стійкі до стирання, порівняно легко обробляються. Для облицьовування фасадних поверхонь меблів для спальні, кабінетних, дитячих меблів застосовуються ще пористі монолітні плівки, що мають верхню монолітну поверхню і нижній пористий шар (товщина її 1,2-1,5 мм, ширина - 600-1360 мм, довжина рулону - 30 50 м).

Декоративні паперово-шаруваті пластики застосовуються вже протягом багатьох років для обробки житлових, громадських та виробничих приміщень, салонів різних транспортних засобів, для облицювання робочих поверхонь кухонних, медичних та торгових меблів. Пластики цього виду мають хороші фізико-механічні та декоративні властивості, добре обробляються, стійки до дії високих температур, до ударів та стирання, до дії води, пари, а також харчових та побутових рідин (чаю, кави, горілки, етилового спирту тощо). д.). Щільність пластиків ДБС не менше 1,4 г/см ³, руйнівна напруга при розтягуванні - не менше 63,6 МПа, при згині - 98 МПа (для марки А - 17,6 МПа), водопоглинання не більше 4%, теплостійкість - від + 120 до + 140°C. Пластики ДБС поділяються на марки А, Б, В - залежно від якості лицьової поверхні та фізико-механічних показників. Пластик марки А застосовують в умовах експлуатації, що вимагають підвищеної зносостійкості, наприклад, для кришок столів. Пластик марки Б використовують за менш жорстких умов експлуатації - для обробки вертикальних поверхонь. Пластик марки В застосовується як виробний матеріал.

Декоративні паперово-шаруваті пластики (ДБСП) є листовий матеріал із спресованих паперів, просочених термореактивними смолами. При виготовленні ДБСП на декоративний шар паперу (однокольоровий або з малюнком) накладають захисний шар, просочений меламіноформальдегідною смолою. Для виготовлення захисної плівки застосовують високоупорядковану целюлозу з деревини листяних порід або бавовни.

ДБСП випускають одноколірним, різних кольорових друкованих малюнків, що імітують деревину цінних порід, камінь, мармур, тканину, шкіру і т. д. За призначенням ці пластики ділять на конструкційні, облицювальні та формувані. Конструкційні ДБСП мають товщину понад 1 мм, використовуються у різних конструкціях. Облицювальні пластики більш еластичні та мають товщину до 1 мм, застосовуються як оздоблювальний матеріал. За умовами експлуатації поверхні меблевих та інших видів щитів облицювальні ДБСП поділяються на дві основні групи.

I група - робочі та лицьові поверхні торгових та інших меблів, що піддаються безпосередньому впливу зовнішнього середовища;

II група пластиков ДБС йде на лицьові поверхні виробів кухонних, дитячих та інших меблів, що не піддаються постійному впливу вологи, теплоти та інших факторів.

ДБСП, що формуються під дією теплоти і тиску, можуть змінювати свою форму. Вони застосовуються для облицьовування фасонних деталей зі складними заокругленими формами або кутами. Одним цілісним листом пластику, що формується, ДБС облицьовують пласть і кромку деталі - така технологія називається постформінгом.

Пластики ДБС випускають довжиною 400-3000 мм, шириною 400-1600 мм та товщиною 1,0; 1,3; 1,6; 2,0; 2,5 та 3,0 мм. Зворотний бік пластику товщиною 1,0; 1,3 та 1,6 мм має бути шорсткою. Для приклеювання пластиків ДБС застосовують різні клеї – ПВА, бустилат, епоксидні, а також мастики КН-2.

При будівництві промислових об'єктів, цивільних споруд супутні комунікації тепловодоснащення захищають від впливу негативних температур за допомогою теплоізоляційних матеріалів різного виду. Поділяють теплоізоляційні матеріали на:

1) будівельні;

2) полімерні.

Будівельні теплоізоляційні матеріали за структурою бувають:

1) волокнисті;

2) комірчасті;

3) зернисті.

А залежно від вихідної сировини:

1) неорганічні (піноскло, легкі бетони з наповнювачами, мінеральна вата);

2) органічні (пінопласти, сотопласти, фіброліт деревно-волокнисті та торф'яні плити та ін.);

3) полімерні.

За формі та зовнішньому вигляду теплоізоляційні матеріали поділяють на:

1) штучні (плити, напівциліндри, блоки, цегла легковажна та ін);

2) рулонні та шнурові (джгути, мати, шнури);

3)¦пухкі та сипучі (скляна та мінеральна вата, перлітовий пісок та ін.).

За жорсткості теплоізоляційні матеріали поділяються на:

1) тверді, підвищеної жорсткості;

2) жорсткі;

3) напівжорсткі;

4) м'які.

За теплопровідності вони поділяються на три класи:

1) А - низької теплопровідності;

2) Б - середньої;

3) В - підвищеною.

Основний показник теплоізоляційних матеріалів – коефіцієнт теплопровідності, який для більшості з них знаходиться в межах 0,02-0,2 Вт/м? °З.

За займистості теплоізоляційні матеріали випускають:

1) незгорянні;

2) трудносгоряемые;

3) згоряються.

полімерні теплоізоляційні матеріали поділяють на:

1) жорсткі, з межею міцності на стиск 5 _сж = 0,15 МПа;

2) напівжорсткі;

3) еластичні з 5 _сж = 0,01 МПа.

Полімерні теплоізоляційні матеріали будівельного призначення міцні, мають широкий діапазон деформаційних характеристик, хімічно та водостійкі.

Для теплоізоляції трубопроводів діаметром 15-25 мм і відповідної запірної арматури широко застосовується полотно холстопрошивне з відходів скляного волокна марки ХПС-Т-5,0 і ХПС-Т-2,5, воно розраховане на максимальну температуру +450°C, має середню щільність 400-500 кг/м ³, теплопровідність - 0,053 Вт/(м × °С), розраховані на температури до + 300°C, важкозгорається.

Мати зі скляного штапельного волокна на синтетичному сполучному марки МТ-35 призначені для теплоізоляції трубопроводів діаметром від 57 до 426 мм, мають середню щільність 60 кг/м ³, теплопровідність 0,047 Вт/(м × °С), максимальна температура застосування +180°C, важкозгоряння.

Шнур теплоізоляційний з мінеральної вати марки 200 застосовується для ізоляції трубопроводів діаметром до 108 мм включно та запірної арматури відповідно, має щільність 220 кг/м ³, теплопровідність 0,056 Вт/(м × °С), максимальна температура застосування від +150°C до +600°C, в оболонці зі склотканини вогнетривкий, в інших випадках - важкозгоряється.

В останні роки в Росії широко застосовують теплоізоляційні матеріали зі скляного штапельного волокна URSA. Вироби URSA застосовуються для будівництва всіх типів будівель, для ізоляції обладнання та трубопроводів, засобів транспорту. Випускаються у вигляді рулонів, плит щільністю 13-75 кг/м ³ і матів щільністю 10-25 кг/м ³товщиною 40-140 мм.

В даний час великим попитом у різних споживачів користується пенофіл російського виробництва теплоізоляційний матеріал. Цей матеріал складається з спіненого поліетилену та покриття з полірованої алюмінієвої фольги, має низький коефіцієнт теплопровідності, високий опір дифузії водяної пари; застосовується для утеплення стін, підлог, для ізоляції трубопроводів, ємностей та запірної арматури в системах водопостачання та опалення та ін.

Російським ВАТ "Кінекс" за італійською технологією випускається екструдований пінополістирол "піно-плекс" - пінопласт із закритою однорідною комірчастою структурою.

За теплоізоляційними властивостями цей матеріал перевершує керамзитобетон і пінобетон в 5-10 разів, скловату та мінераловолокнисті плити - в 2-3 рази, має щільність від 30 до 45 кг/м ³, плити мають ширину 600 мм і довжину від 1 до 4,5 м і товщину від 30 до 100 мм; застосовується для теплоізоляції дахів, підлог, підвалів житлових та громадських будівель, басейнів та ін. Для звукоізоляції використовуються еластичні полівінілхлоридні пінопласти марок ПВХ-Е, вініпор, Д, М та С, які мають відкрито пористу пористість. Напівжорсткі пінопласт та вініпор ПЗ використовуються для виготовлення профільних виробів зі звукопоглинаючими властивостями.

Звукоізоляційними матеріалами є також: пінопласт ПЕ-2, пінопласти ПЕ-5 та ПЕ-7; вони використовуються і для теплоізоляції. Звукопоглинаючими та звукоізоляційними будівельними матеріалами та виробами можуть служити ті ж матеріали, які застосовуються для теплоізоляції: скловата, мінеральна вата, пінопласти різних видів та марок.

У будівництві, системі ЖКГ широко застосовуються різні гідроізоляційні матеріали, які призначені для захисту будівельних конструкцій, будівель та споруд від шкідливого впливу води та хімічно агресивних рідин – лугів, кислот та ін.

За призначенням гідроізоляційні матеріали поділяються на антифільтраційні, антикорозійні (металеві), лакофарбові, склоемалі, оксидні плівки, гумові, пластмасові та бітумні мастила та герметизуючі (пасти, замазки або розчини). Гідроізоляційні матеріали за видом основного матеріалу бувають: асфальтові (бітум, асфальтова мастика), мінеральні (цементи, магнезіальні в'яжучі, доломіт, вапняно-нефелінові в'язкі та ін.) та металеві.

Широко використовуються в будівництві та системі ЖКГ наступні гідроізоляційні матеріали: плівкові (поліетиленові, поліпропіленові та інші, зокрема "ПІЛ" - плівка ізоляційна з липким шаром), джгутові та у вигляді пластин (поліізобутиленові, каучукові), мастичні (бітумні, поліізобути) рулонні (пергамін, толь, руберойд).

Мастичні та рулонні гідроізоляційні матеріали виготовляють на штучній основі та на основі природних матеріалів, джгутові та плівкові - тільки на полімерній основі.

Хорошим гідроізоляційним матеріалом на основі органічних в'яжучих є бітуми. Природний бітум - речовина чорного кольору, без запаху, розм'якшується при температурі +35-90°C, при охолодженні знову твердне. Штучний бітум отримують перегонкою природних бітумів (залишковий гудрон) або з відходів очищення мастил (регенерований гудрон). На основі бітуму готують мастику РБ (резинобітумну), яка є гарним гідроізоляційним матеріалом. Перед нанесенням гідроізоляційних покриттів на стіни фундаменти виконують водонепроникні штукатурки на цементних розчинах (з використанням сульфатостійкого цементу) з додаванням церезиту, рідкого скла, алюмінату натрію.

Найбільше застосування під час виконання гідроізоляції різних будівельних конструкцій знайшли плівкові полімерні матеріали, що випускають чотирьох марок: "Т" - для гідроізоляції при будівництві тимчасових споруд, захисних укриттів; "В" та "В ₁- для використання при гідроізоляції меліоративних і водогосподарських споруд; "М" - для технічних гідроізоляцій. ³. У будівельників великий попит мають полівінілхлоридні плівки загального призначення (марки "ВІН") і для гідрозахисту (марки "Р") Спеціальні плівки для гідрозахисту марки "Р" мають такі характеристики: товщина 0,03-0,27 мм, ширина - 15 г /м ², водопоглинання - 0,5%; міцність при розтягуванні – 8-19 МПа.

При виконанні гідроізоляції покрівлі зазвичай за технологією застосовуються гідроізоляційні матеріали в комплексі: бітум, гумобітумні мастики, руберойд плівки марки "Р", гідроізол.

В умовах великої поширеності різних електроустановок практично у всіх галузях промисловості та господарства країни загалом електроізоляційні матеріали отримали повсюдне застосування. Найважливіша характеристика електроізоляційних матеріалів – великий електричний опір. Електроізоляційні матеріали поділяються на: газоподібні (повітря, різні гази); рідкі (різні олії та кремнійорганічні рідини) та тверді - органічного походження (смоли, пластмаси, парафіни, воски, бітуми, дерево) та неорганічного (слюда, скло, кераміка та ін.). Такий електроізоляційний матеріал, як слюда, відноситься до групи породоутворюючих мінералів, так званих листових алюмосилікатів.

Слюда, як електроізоляційний матеріал, поділяється на два види: флогопіт-щільність - 2700-2850 кг/м ³ і твердість, за мінералогічною шкалою 2-3 та біотит-щільність - 2700-3100 кг/м ³, Твердість, за мінералогічною шкалою 2,5-3.

Найбільшого поширення набули електроізоляційні матеріали, створювані шляхом органічного синтезу. Ці матеріали характеризуються заздалегідь заданими електричними, фізико-хімічними та механічними властивостями. До електроізоляційних матеріалів відноситься фторопласт-4 - продукт полімеризації тетрафторетилену, який випускається у вигляді білого порошку, що легко комкається, або пластин. Фторопласт-4 залежно від призначення поділяється на такі марки: "П" - для виготовлення електроізоляційної та конденсаторної плівок; "ПОНЕДІЛОК" - для виробництва електротехнічних виробів з підвищеною надійністю.

Для виготовлення різних електротехнічних виробів часто застосовуються ливарні кополімери поліаміду марок АК-93/7, АК-85/15 та АК-80/20 - продукти спільної поліконденсації солі "АГ" та капролактаму. Литєві кополімери поліаміду мають діелектричну проникність при 10 ⁶ Гц після 24-годинного перебування у дистильованій воді 4-5, а питомий поверхневий електричний опір (у вихідному стані) – 1×10 ¹⁴ -1 ×10 ¹⁵ Ом × див.

Вже протягом багатьох років для виготовлення електроізоляційних виробів застосовується ливарний поліамід 610 – продукт поліконденсації солі гексаметилендіаміну та се-бацинової кислоти. Вироби отримують литтям під тиском, використовуючи поліамід 610 у вигляді гранул білого та світло-жовтого кольорів розміром 3-5 мм. Поліамід 610 має такі показники: питомий об'ємний електричний опір - не менше ніж 1 × 10 ¹⁴ Ом × см, електричну міцність – не менше 20 кВ/мм.

До електроізоляційних матеріалів відносяться амінопласти, що застосовуються протягом декількох десятиліть - пресувальні карбамідо- і меламіноформальдегідні маси, одержувані на основі аміносмол (термореактивних продуктів конденсації формальдегіду з карбамідом, меламіном або їх поєднанням) з використанням наповнювачів (органічних, мінеральних). Амінопласти випускаються кількох марок МФБ - світлотехнічні, МФВ - з підвищеними електроізоляційними властивостями, які мають питомий об'ємний електричний опір 1 × 10 ¹¹ -1 × 10 ¹² Ом × див.

Відповідно до стандарту мастильні матеріали класифікують за походженням, фізичним станом, наявністю присадок, призначенням, температурою застосування.

За походженням або вихідною сировиною мастильні матеріали поділяють на:

1) мінеральні мастильні матеріали, які отримують змішуванням вуглеводнів мінерального походження в природному стані або в результаті їх обробки;

2) нафтові мастильні матеріали - очищена олія, отримана на основі нафтової сировини;

3) синтетичні мастильні матеріали - матеріали отримані синтезом;

4) рослинні мастильні матеріали - матеріали рослинного походження;

5) тварини мастильні матеріали, одержувані з сировини тваринного походження.

За фізичним станом мастильні матеріали поділяються на газоподібні, рідкі, пластичні та тверді. За призначенням мастильні матеріали поділяються на:

1) моторні, призначені для двигунів внутрішнього згоряння (карбюраторних, дизелів, авіаційних тощо);

2) трансмісійні, що застосовуються в трансмісіях тракторів, автомобілів, самохідних та інших машин;

3) індустріальні, призначені головним чином для верстатів;

4) гідравлічні, що використовуються в гідравлічних системах різних машин;

5) спеціальні - компресорні, приладові, циліндричні, електроізоляційні, вакуумні та ін.

За температурою застосування серед вищезгаданих мастильних матеріалів розрізняють: низькотемпературні (для вузлів з температурою не вище +60°C) - приладові, індустріальні тощо; середньотемпературні, що застосовуються при температурах від +150 до +200°C, - турбінні, компресорні, циліндрові тощо; високотемпературні, які використовуються у вузлах, які піддаються впливу температур до +300°C і більше.

В даний час основними мастильними матеріалами є мінеральні масла та мастила, що одержуються з нафтової сировини, пластичні мастила та мастильно-охолоджуючі рідини.

Основні функції, які мастильні матеріали повинні виконувати при використанні в складальних вузлах механізмів, двигунах різних машин: зменшувати зношування поверхонь деталей, що труться; зменшувати силу тертя між сполученими поверхнями, щоб сприяти скороченню непродуктивних втрат енергії; перешкоджати прориву робочої суміші та продуктів згоряння в картер двигуна, тобто покращувати компресію циліндропоршневої групи і т.д.

Усі мінеральні олії за способом виробництва та складом розділені на чотири групи: дистилятні, залишкові, змішані та олії з присадками. Вітчизняна промисловість випускає такі моторні олії: для дизелів - М-8-В ₂, М-8-Г ₂, М-8-Г ₂ До і так далі; для карбюраторних двигунів - М-8-А, М-8-Б, М-12-Г ₁ і т.д.

В останні роки з'явилися в роздрібній торгівлі безліч імпортних моторних масел: ESSO, TEBOIL, MOBIL, CASTROL та ін.

Промисловість Росії випускає різні пластичні мастила: антифрикційні (солідол, літол); багатоцільові; високотемпературні (ЦІАТІМ-221С, ПФМС-4С тощо), низькотемпературні (ЦІАТИМ-201, РРВ, УНІОЛ-3М тощо) та ряд інших спеціального призначення.

Матеріали, що застосовуються для влаштування покрівель у спорудах різного типу, поділяються на: рулонні (руберойд, толь, пергамін та ін.), штучні, або листові (черепиця, плитки, шифер та ін.), та мастичні (бітумні, дьогтьові, каучукові - "РБК" та полімерні мастики).

По виду вихідної сировини покрівельні матеріали поділяються на органічні - руберойд, толь, дерев'яні покрівельні плитки, тес та ін. металеві - оцинкована та неоцинкована покрівельна сталь. На вигляд складових компонентів (в'яжучих або сполучних речовин) - на бітумні (руберойд, склоруберойд, пергамін), дьогтьові (Тільки покрівельний), полімерні - мастики гумобітумні, бі-тумно-полімерні, полімерні та ін.

В останні роки як покрівельні матеріали стали застосовуватися різного виду плоскі і хвилясті плити, плитки та листи; рулонні, синтетичні матеріали, у тому числі на основі поліізобутилену, поліетилену, епоксидних та фенольних смол. Крім того, в даний час застосовуються нові ефективні покрівельні та гідроізоляційні бітумні та бітумно-полімерні матеріали наплавлюваного типу на основах, що не гниють. До нових бі-тумно-полімерних матеріалів на міцних і еластичних основах відносяться: ізопласт, бікропласт, дніпрофлекс, рубемаст, філізол та ін. , полімерних добавок та наповнювача.

До цих пір як покрівельний матеріал у сільському, селищному та частково в міському будівництві використовується черепиця, виготовлена ​​з обпаленої глини (глиняна черепиця) або з цементно-піщаних розчинів жорсткої консистенції (цементна черепиця). Така черепиця довговічна та вогнестійка, але тендітна і важка, тому що має більшу щільність.

В останні роки як покрівельний матеріал стали застосовувати покрівельну металочерепицю, яку випускає фінська фірма RANNILA STEEL. Ця черепиця виготовляється з гарячеоцинкованої сталі товщиною 0,5 мм з покриттям із шару кольорового полімеру, який витримує вплив сонячних променів та коливання температур. Таке полімерне покриття металочерепиці забезпечує водонепроникність та скочування важких пластів снігу в зимовий час. В даний час з'явився новий оригінальний покрівельний матеріал - бітумна черепиця, яку випускає білоруська фірма "Корисна Компанія ТМ". Ця черепиця призначена для покриття скатних дахів, що виготовляється з окисленого бітуму, армованого скловолокном. Ще одна білоруська новинка - полімер-бетонна черепиця, яка абсолютно водонепроникна, за довговічністю та морозостійкістю відповідає не менше 50 років експлуатації.

При укладанні рулонних покрівельних матеріалів користуються полімерними та бітумно-полімерними холодними мастиками: марки МБК - бутилкаучукова на основі бутилкаучу-ка; марки БЛК – бітумно-латексна – на основі сланцевих бітумних продуктів.

Застосування перерахованих мастик полегшує процеси покрівлі з гідроізоляцією.

У сучасному будівництві широко застосовуються найрізноманітніші облицювальні матеріали для підвищення експлуатаційних та декоративних якостей будівель та різноманітних споруд. Облицювальні матеріали виготовляють з кераміки, пластмас, скла, природного каменю, азбестоцементу та спеціальних будівельних розчинів. У минулому ХХ ст. найпоширенішими облицювальними матеріалами були плитки скляні та керамічні, плити з черепашника, мармуру, граніту та вулканічного туфу.

На початку XXI ст. з'явилися і стали повсюдно застосовуватися як облицювальний матеріал пластикові панелі на пластиковій (ПВХ) основі. Ці панелі використовують у житлових приміщеннях та офісах, для оздоблення приміщень з підвищеною вологістю. Такі панелі мають багато переваг: довговічністю; не деформуються; мають 100%-ву вологостійкість, не вимагають спеціального догляду і легко миються; виготовлені із екологічно чистих матеріалів.

В даний час великим попитом у різних споживачів користуються полівінілхлоридні облицювальні рельєфні листи, призначені для обробки стін та стель у приміщеннях громадських та виробничих будівель (крім дитячих та лікувальних закладів). Ці листи виготовляють чотири типи:

1) одношарові одноколірні;

2) одношарові багатобарвні;

3) двошарові одноколірні;

4) двошарові багатобарвні.

Усі типи листів мають довжину від 300 до 2000 мм, ширину 300–1000 мм, товщину 0,4–2 мм; різні рельєфні малюнки з гладкою або тисненою лицьовою поверхнею.

В останні роки для внутрішнього оздоблення стін та підвісних стель будівель з відносною вологістю повітря не вище 60% стали широко застосовуватися. декоративні плити з фосфогіпсу, які виготовляють з гіпсового в'яжучого, що отримується автоклавною переробкою фосфогіпсу.

Наприкінці ХХ ст. почали виготовляти вельми оригінальний отелювальний матеріал - склошпалери з водовідштовхувальним та звукопоглинаючим ефектом, що реалізуються фірмою "Алаксар" (Москва). Ці шпалери довговічні, легко миються, не вигорають, мають 20 видів гарних малюнків; вони застосовуються вже протягом кількох років у Швеції, мають підвищений попит.

Велику популярність у Європі та Росії завоювали натяжні стелі, підвісні стелі з різних матеріалів – плівкових, зі скловолокна, мінераловатних плит, полістиролу, алюмінієвих панелей.

Натяжні плівкові стелі застосовуються при оздобленні квартир, офісів, барів, ресторанів, басейнів тощо.

Стелі, виготовлені на основі скловолокна, мають хороше звукопоглинання, при цьому зменшується ефект луні, тому вони застосовуються для обробки великих приміщень - залів для нарад, спортивних, торгових і т.д.

Найпопулярніший оздоблювальний матеріал - шпалери різноманітних видів - спінені, вінілові, шовкографія, дуплексні та прості шпалери - паперові. Новинка останніх років - тонкі платівки. склоподібної глазурі з багатобарвним малюнком і основою, що самоклеїться - застосовується для облицювання стін. Матеріал цей отримав назву "онліглас", що випускається іспанською фірмою "Трес Естілос".

У різних галузях господарства широко застосовуються різні клейові матеріали, які виготовляються на основі природних (натуральних) або синтетичних речовин, що клеять.

Природні клеї поділяються на клеї тваринного, рослинного та мінерального походження. Вихідними матеріалами для клеїв тваринного походження є: тканини, кістки, кров та молоко тварин. З вказаної сировини одержують клеї глютинові, казеїнові, альбумінові. Сировиною для клеїв рослинного походження є: білок насіння бобових рослин, крохмаль, природні смоли, каучук, декстрин. Клеї мінеральні - силікатні, асфальтові, бітумні. Синтетичні смоли є вихідною сировиною для отримання синтетичних клеїв. Синтетичні клеї є розчинами природних модифікованих або синтетичних полімерів у воді або спирті.

За реактивною здатністю клеї поділяються на термореактивні, термопластичні та дисперсійні.

У свою чергу термореактивні клеї поділяються на: меламінові, епоксидні, резольні, поліуретанові, поліефірні, карбамідо-формальдегідні, феноло-формаль-дегідні.

К термопластичним клеям відносяться: мездровий, кістковий, клеї-розплави, нітроцелюлозні, полівінілацетат-ні, полівінілхлоридні та ін.

Каучукові клеї виділені в самостійний клас матеріалів, що клеять. До них відносяться латексні та гумові клеї.

Клеї широко застосовуються в меблевому виробництві, при виготовленні взуття та будівництві. У будівництві застосовують клеї для кріплення різних оздоблювальних матеріалів, для будівельних конструкцій. Різні клеї застосовуються в авіа- та автомобілебудуванні, при обробці пасажирських залізничних вагонів та метро.

Клеї бувають однокомпонентними, що поставляються у готовому вигляді, та багатокомпонентними, які готуються в основному на місці споживання (зокрема, епоксидний клей). Клеючі матеріали поділяються залежно від матеріалів, що склеюються: взуттєві - для склеювання шкіри, гуми, шкірозамінників; для склеювання металів та неметалів; тканин теплоізоляції та приклеювання їх до інших матеріалів; полімерів, для склеювання деревини, при виготовленні фанери і т.д.

До всіх клеїв висуваються такі вимоги: забезпечення високої міцності клейових сполук; висока стабільність та життєздатність при зберіганні; висока волого-, водостійкість; нетоксичність; збереження механічної міцності у часі.

У меблевому виробництві міцність клейового з'єднання визначається випробуванням клейового шва при сколюванні Відповідно до технічних умов виготовлення меблів клейові матеріали повинні забезпечувати межу міцності на сколювання по клейовому шару в сухому стані при облицюванні не менше 1 МПа, в інших випадках - не менше 2 МПа.

Водостійкість клеїв - Найголовніша вимога, що висувається практично до всіх клеїв. За цим показником клеї поділяються на водостійкі, підвищену водостійкість, обмежено водостійкі та неводостійкі. Водостійкі клеї переважно синтетичні, обмежено водостійкі - казеїнові, неводостійкі - глютинові.

Синтетичні термореактивні клеї затверджуються в результаті реакцій поліконденсації або полімеризації в умовах відносно високої температури (не більше +100°C) в більшості випадків.

У деревообробній промисловості та меблевому виробництві широко використовуються карбамідоформальдегідні клеї гарячого склеювання наступних марок: КФ-Ж у меблевому виробництві; аналогічні клеї КФ-Б (затвердіння при +100°C протягом 25-40 с), імпортний карбами-доформальдегідний клей "Клейберіт 871" виробництва німецької фірми Kleiberit гарячого пресування для склеювання фанери та облицьовування пластів. До клеїв гарячого затвердіння відносяться клеї марок: ВК-32-ЕМ, Д-15, Д-23, Д-43, які застосовуються для склеювання металів та склопакетів.

У меблевому виробництві та будівництві використовуються такі синтетичні термореактивні клеї, як феноло-формальдегідні и резорцінформальдегідні. Ці клеї застосовуються в режимі холодного або теплого затвердіння з температурою нагрівання +60-80 °C.

До них відносяться клеї марок СФЖ, ФР-12, ФР-100, ДФК-1АМ та ін. Перераховані клеї застосовуються в меблевому виробництві при склеюванні деревини з металами та пластмасами, у будівництві при виготовленні дверей, віконних блоків і т.д.; час затвердіння їх при температурі +20 °C - від 5 до 25 год.

Широко застосовуються у різних галузях промисловості фенолполівінілацетатні клеї БФ-2, БФ-4, БФ-6: БФ-2 та БФ-4 склеюють деревину, полістирол, метали, скло, кераміку.

Великим попитом у різних споживачів мають фенолоепоксидні клеї марок ФЕ-10 та ФР-10, які застосовуються для склеювання металів, різних пластмас та інших матеріалів у конструкціях, що працюють при температурах до +250°C. Високу міцність склеювання, волого- та хімічну стійкість забезпечують епоксидні клеї, виготовляються на основі дианових смол, ЕД-20, ЕД-22, ЕД-16 та Е-40; а також клеї марок К-160, К-176 на основі модифікованої епоксидної смоли, які застосовуються для склеювання пластмас; наклеювання дерев'яних та пластмасових елементів на лаковані поверхні.

На основі модифікованої епоксидної смоли виготовляються клеї ПЕД, ПЕД-6, що застосовуються для склеювання деревини з пластмасами, кріплення полівінілхлоридного пластику до поверхні будівельних конструкцій з металу та залізобетону.

Промисловість Росії випускає високоякісні поліуретанові клеї марок ПУ-2, ПУ-2М, ПУ-УВ, ВК-5 ВК-11, що застосовуються при склеюванні скла, кераміки, деревини, металів, армованих пластиків, різних полімерних матеріалів.

Німецька фірма Kleiberit виготовляє клей ПУ-501, що має високий попит завдяки максимальній ефективності при склеюванні мінеральних будівельних плит, керамічних матеріалів, шаруватого склеювання деревини і т. д. Цією ж фірмою випускається двокомпонентний по-ліуретановий клей ПУ для мембран підвищеною термостійкістю, волого-і па-ростостійкістю.

Так само як і термореактивні клеї, у різних галузях господарства, включаючи будівництво та меблеве виробництво, повсюдно застосовуються синтетичні термопластичні клеї, які використовуються у вигляді дисперсій, розчинів та клеїв-розплавів: при склеюванні пінополістиролу, дерев'яних деталей з пінополівінілхлоридом; при виконанні всіх видів оздоблювальних робіт.

Відмінність термопластичних клеїв від термореактивних полягає в тому, що вони зберігають у клейовому ладі лінійну будову ланцюгів макромолекул, і склеювання здійснюється без хімічних реакцій.

Термопластичні клеї підрозділяються на полівінілаце-татні, клеї-розплави, полівінілхлоридні, метінолпо-ліамідні, поліметилметакрилатні, нітроцелюлозні Недоліком цих клеїв є їх низька теплостійкість - при температурі +40°C вони починають розм'якшуватися, а при +60 . Полівінілацетатний клей у вигляді дисперсій випускається під наступними марками: ПВА, Д 70 Н, Д 50°C, Д 5 В та ін. вироби, папір, картон, скло, фарфор, шкіру тощо.

Протягом багатьох років у будівництві та побуті використовується у великих обсягах такий синтетичний клей, як КМЦ - натрій-карбоксиметилцелюлоза технічна, натрієва сіль целюлозногліколієвої кислоти, одержувана при взаємодії лужної целюлози з монохло-рацетатом натрію або монохлороцтовою кислотою. КМЦ - Продукт хімічної переробки деревної целюлози. Переваги КМЦ, що використовується як сполучний матеріал, такі: добре змішується з пігментами, не змінює їх кольору, а також з крохмалем, декстрином; емульгує оліфу та деякі лаки; має біологічну стійкість (майже не загниває).

В останні роки в меблевому виробництві та будівництві стали застосовуватись різні високоефективні синтетичні термопластичні клеї, що випускаються німецькою фірмою IGeiberit, наступних марок: "Клейберіт 303" - на основі полівінілацетатної дисперсії, призначений для склеювання (гарячого та холодного) деревини твердих та твердих , Шипових з'єднань; клей монтажний "Клейберіт Euroleim-300" - універсальне застосування, на основі полівінілацетатної дисперсії; застосовується для склеювання корпусів, плит з шаруватих матеріалів, плит МДФ та ін. застосовуються для склеювання пластів із шаруватого полімерного пластику, ламінатів. Цією ж компанією (Kleiberit) випускаються високоякісні клеї-розплави декількох марок: СК-305; СК-332; СК-338; СК-347; СК-774.4; СК-774.8 (все як гранул). Вони розм'якшуються при температурі від +777°C до +779.6°C; наносяться при температурі від +779.7 до +782.1°C; застосовуються в меблевому виробництві для приклеювання шпону, декоративних елементів, плівкових матеріалів, при облицюванні профільних деталей та кромок.

У будівництві, взуттєвому та меблевому виробництвах протягом багатьох років наприкінці XX та на початку XXI ст. широко застосовуються каучукові клеї, що виготовляються на основі

туральних або синтетичних латексів та на основі розчинів гумових сумішей. Найбільш поширеними є латексні клеї на основі кополімеру дивініла з метилме-такрилтом і поліхлоропреном - марок КЛ-1, КЛ-2, КЛ-3, які застосовуються при облицюванні щитових деталей деревним шпоном, плівками на основі паперів та полівініл-хлориду.

Багато років використовується у будівництві широко відомий клей "Бустилат", що містить до 41 масової частини латексу СКС-65 ГП; застосовується для наклейки лінолеумів, текстильних матеріалів та багатьох інших матеріалів.

Латексні клеї добре приклеюють різні матеріали із пористими поверхнями.

У взуттєвому та меблевому виробництвах, а також у побуті у великому асортименті та кількості використовуються гумові клеї, одержувані на основі розчинів натуральних та синтетичних каучуків в органічних розчинниках. У ці клеї додають різні модифікатори, антиоксиданти, пластифікатори, затверджувачі. Розчинниками є ацетон, етилацетат, толуол, метилетикетон та ін. Ці клеї застосовуються для склеювання пінополіуретану, губчастої гуми між собою, а також для наклеювання на дерево, картон, деревноволокнисті та інші матеріали.

У взуттєвому виробництві, при ремонті взуття в майстернях, ательє та в побуті, а також у меблевому виробництві постійно та у великих кількостях використовуються наіритові клеї. Найширше поширення (протягом багатьох років) набули наиритовые клеї марок: 88Н, 88НП 88НП-35 і НТ, що застосовуються при холодному способі склеювання. Найбільш поширені і найчастіше застосовуються клеї марок 88Н і 88НП, призначені для склеювання різних взуттєвих матеріалів (шкіри натуральні та штучні, тканини, пластмаси), а також для склеювання гуми, пінопластів, тканин між собою та для приклеювання їх до металу, бетону, деревини . Клеї 88НП-43 та 88НП-130 використовуються для приклеювання гуми та піногуми до металу, облицювальних та настилкових матеріалів до деревини та жорстких піноматеріалів.

Промисловість Росії випускає цілу гаму хлорно-іритових клеїв, що виготовляються на основі хлорованого хлоропренового каучуку та наіриту. З них широкого поширення набув клей марки "КС-1", ​​що складається з наіриту марки А, хлорованого наіриту, оксиду магнію, оксиду цинку, дифенілгуандину. Ці клеї застосовують у тих випадках, як і клеї групи 88Н.

У будівництві з давніх-давен (більше 30 років) застосовують каучукові мастики, що клеять, КН-2 і КН-3, що представляють собою в'язку пастоподібну однорідну масу, з вмістом хлоропренового каучуку, інденкумаронової смоли, наповнювачів і розчинників. Мастика КН-2 призначена для приклеювання гумового лінолеуму та гумових плиток та пластин. Мастика КН-3 застосовується для приклеювання покриттів із пористим шаром, нітролінолеуму, профільних погонажних виробів. Клеючі каучукові мастики є вогне- та вибухонебезпечними, а також токсичними матеріалами.

У другій половині XX ст. у будівництві широко застосовувалися білкові клеї - мездровий, кістковий та казеїновий. Вони застосовувалися і в меблевому виробництві. У будівництві ці клеї використовувалися для виготовлення різних малярних складів, у меблевому виробництві - для склеювання деревини. Казеїн - білкова речовина, що виділяється у вигляді сирної маси при скисанні молока. Щоб отримати клей, до води, в якій знаходиться казеїн (у грудках), додають будь-який луг: соду, поташ або нашатирний спирт. Під дією лугу казеїн розчиняється і через годину з нього виходить клей, який у поєднанні з вапном дає незмивну фарбу (якщо ще додати пігмент, що фарбує).

Промисловість випускає казеїновий клей у вигляді порошку з додаванням необхідних компонентів - двох марок: "Екстра" (В-107) та "Звичайний" (ПРО). Казеїнові клеї дають досить міцні та пружні з'єднання - міцність склеювання деревини, не менше: для клею "Екстра" - 10,6 МПа, клею "Звичайний" (ПРО) - 7,5 МПа. Казеїнові клеї застосовують у меблевому виробництві для наклеювання листових товстих матеріалів при виготовленні меблевих щитів, при склеюванні деревини, декоративного паперово-шаруватого пластику.

До білкових відносяться і колагенові клеї - мездровий і кістковий, у яких клейкою речовиною є білок - колаген, що міститься в сполучних тканинах і кістках тваринних організмів. У холодній воді колаген набухає, а при нагріванні переходить у нову речовину - глютин, що має властивості клею. Мездровий клей поділяють на твердий та галерту. Твердий мездровий клей виробляють плитковий, лускатий, стружковий, подрібнений та гранульований. Мездровий клей отримують шляхом розварювання з водою білкових відходів шкіряних та шкірсировинних заводів з подальшим висушуванням. (Мездра - це підшкірний шар шкіри тварини.) Мездровий клей застосовують у будівництві, в меблевому виробництві. Кістковий клей (колагеновий) виробляють із знежирених та відполірованих кісток тварин. Цей клей випускають кількох видів: галерта (клейовий холодець), плитковий, подрібнений гранульований та лускатий. Всі види кісткового клею поділяють на сорти: вищий, 1, 2 та 3-й. При варінні кісток спочатку утворюється рідкий бульйон, який потім випарюють до клейового колодця темно-жовтого або коричневого кольору. Такий клей називають галертою. Клейові розчини на основі кісткового клею можуть загнивати через деякий час, тому в них вводять якийсь із антисептиків, наприклад фенол або формалін. У малярних роботах кістковий клей застосовують для приготування фарбувальних складів, ґрунтовок, шпаклівок, підмащувальних паст.

В даний час білкові клеї випускаються в невеликих кількостях і мають обмежене застосування, так як їх замінили синтетичні клеї, які мають 100% біологічну стійкість, високу волого-і термостійкість, низьку усадку при висиханні. Білкові клеї цими якостями не мають.

У деревообробній промисловості та меблевому виробництві протягом останніх двох десятиліть широко застосовуються клейкі плівки та стрічки, які мають шар

липкого клею, що зберігає тривалий час липкість. При нанесенні на поверхню будь-якого матеріалу ці стрічки та плівки прилипають до нього при натисканні. Основою клейких плівок і стрічок є такі матеріали: сульфітний папір масою 20 г/м ², поліетилен, целофан, тканина, пластифікований полівінілхлорид та ін. Для нанесення клеючого шару на основу використовують різноманітні еластомери та полімери з різними добавками.

Найбільш широко застосовуються в деревообробці та при виготовленні меблів з деревини наступні клейкі плівки та стрічки:

1) бакелітова плівка (ГОСТ 2707), що використовується при склеюванні авіаційної, декоративної та березової фанери, меблевих заготовок; наклеюється при температурі + 150-155°C та тиску 2-2,5 МПа;

2) клейова стрічка (ГОСТ 18251), призначена для склеювання смуг шпону в повноформатні листи; перед використанням покриття стрічки зволожується;

3) паперова липка стрічка (ТУ 13-7309005-669-88). Використовується для нанесення на матеріал кромки при його виготовленні і для захисту кромки щита при його обробці;

4) липка стрічка ЛПЛО-М (ТУ ВП 13-64-37-83). Призначена для склеювання кінців рулонів паперу при перезаправці, обривах кріплень до намотувальних гільз в процесі просочення;

5) липкі стрічки ЛТ-38, ЛТ-50 на полімерній основі. Використовуються для захисту матеріалу кромки від потік лаків і фарб при обробці меблевих щитів, а також для захисту кромок від механічних впливів при транспортуванні. Зазначені стрічки (липкі) є полімерною основою-плівкою товщиною 35-50 мкм, на яку нанесений тонкий липкий шар.

Призначення оздоблювальних матеріалів полягає у захисті будівель, різних споруд та меблів від впливів довкілля або для покращення зовнішнього вигляду, а також у збільшенні терміну експлуатації. У будівництві для зовнішньої обробки будівель та споруд (в екстер'єрі) застосовують оштукатурювання, облицювання мармуром, гранітом, керамікою, декоративною цеглою, ліплення, декоративний живопис. У внутрішній обробці (інтер'єрі) використовують ті ж матеріали, що і в екстер'єрі, а також шпалери, лінолеум, столярні вироби, синтетичні матеріали (пластмаси).

У меблевому виробництві для захисно-декоративних покриттів застосовують найрізноманітніший асортимент оздоблювальних матеріалів, що поділяються за призначенням на основні групи: - Для підготовки деревини перед нанесенням лакофарбового покриття; для створення лакофарбового шару; допоміжні.

грунтовки - це склади, в які входять пігменти, наповнювачі та сполучні, що відрізняються від складів забарвлень меншим вмістом пігментів. Призначення грунтовок - вирівняти здатність поверхні, що "тягне", зробити однаковою її пористість. Для меблевого виробництва застосовують ґрунтовки у вигляді розчинів смол, нітроцелюлози та пластифікаторів у суміші розчинників. У будівництві застосовують такі марки ґрунтовок: гліфталеві ГФ-032, ГФ-020 та інші; перхлорвінілові XВ-050, XВ-785, поліві-нілацетатні ПЛ-02, ПЛ-02А, ПЛ-023А. Грунтовки для меблевого виробництва застосовуються наступними марками: НК, БНК, ПЕ-0155 і т.д.

Шпаклівки - це густі в'язкі суміші у вигляді паст, що складаються з пігментів та наповнювачів у сполучній речовині. Вони служать для заповнення нерівностей і виправлення дефектів поверхні, що фарбується.

У будівництві застосовуються такі шпаклівки: МС-006 - алкідно-стирольні; перхлорвінілові - ХВ-004, ХВ-005 та ін; полівінілацетатні; епоксидні ЕП-0010 та ін. У меблевому виробництві застосовуються найрізноманітніші шпаклівки: поліефірні - П7-0025, П7-0059; епоксидна – ЕП-0010; перхлорвінілові – ХВ-004, ХВ-005; лакові шпаклівки на основі масляного та алкідного лаків - № 175, ЛШ-1, ЛШ-2; клейові шпаклівки, які готують дома споживання.

Порозаповнювачі та склади порозаповнювачів наносять під прозорі покриття, при цьому вони сприяють скороченню витрати лакофарбових матеріалів та зменшенню просідання покриття. У будівництві та меблевому виробництві застосовуються такі порозаповнювачі: КФ-1, аналогічні - КФ-2, КФ-3, КФ-4; порозаповнювачі ТМБ-1, ТМБ-3, ТМБ-4 – однокомпонентні пасти, що не містять у своєму складі рослинних олій. Барвники в будівництві та меблевому виробництві застосовуються найрізноманітніші: барвники (синтетичні, кислотні та природні); поренбейці – рідкі лакофарбові матеріали для фарбування деревини; протрави (хімікати - залізний, мідний купорос та ін.). Пігменти - тонкоподрібнені порошки різних кольорів - використовуються в суміші з розчином плівкоутворювального складу, що закріплює порошок пігменту на поверхні.

У меблевому виробництві та будівництві широко застосовуються різноманітні лаки та політури. Лаки являють собою розчини природних або синтетичних плівкоутворюючих речовин в органічних розчинниках або воді, що утворюють після висихання прозору тверду однорідну плівку з хорошою адгезією до матеріалу, що обробляється. Лаки поділяються на спиртові, нітроцелюлозні, поліефірні, сечовиноформальдегідні, а також лаки, що утворюють плівки за рахунок спільного процесу випаровування розчинників та хімічних реакцій; олійні лаки (мають обмежене застосування - через тривалість висихання та дефіциту олій). масляні лаки - це розчини смол - каніфолі, копалів, гліфталевих в оліях - лляному, конопляному, тунговому та їх розчинниках - скипидарі, ксилолі, уайт-спіриті та ін з додаванням сикативів (для прискорення висихання лакового покриття). Широко застосовуються в різних галузях господарства, у тому числі при виробництві меблів та у будівництві, кілька видів сечовиноалкідних лаків: МЧ-52, МЧ-270, МЛ-2111 - для обробки меблів, лиж, музичних інструментів; МЛ-2111 ПМ – для обробки плівкових матеріалів.

В даний час у меблевій промисловості та будівництві знайшли широке застосування нітроцелюлозні високоякісні лаки, що випускаються німецькою фірмою Herberts: целоніт Д-1009, Д-1013. Нітролаки мають необмежену життєздатність, досить технологічні. Вітчизняні підприємства виготовляють нітролаки холодного нанесення марок НЦ-218, НЦ-221, НЦ-222, НЦ-224, які утворюють на поверхні прозорі, блискучі покриття, за винятком лаку НЦ-243, що утворює матові прозорі шовковисті покриття.

В останні роки для високоякісної обробки стали застосовуватися поліуретанові лаки "Контрацид Д-3010", що випускається німецькою фірмою Herberts, безбарвний, використовується для покриття паркетних і дощатих підлог, обробки виробів для ванної кімнати, кухонних і офісних меблів. -, Хімо-і вологостійкі. Найчастіше застосовуються ПФ-283 (розчин алкідних смол) для внутрішніх покриттів по металу, деревині світлих порід, для меблів та масляних фарб світлих тонів, для автомашин і залізничних вагонів.

У меблевому виробництві широко застосовуються політури різних типів: спиртові та нітрополітури, які глибше, ніж лаки, проникають у деревину та утворюють дуже тонкі плівки, що мають блиск і еластичність, при цьому вони дозволяють чітко виявляти текстуру деревини. Політури являють собою малоконцентровані розчини поліруються. Спиртові політури - розчин смоли шелаку в етиловому спирті, найбільш поширена шовкова політура - 10-20%-ний спиртовий розчин шелаку (випускається під номером - 13, 14, 5 і 16), застосовуються для полірування шовкових, нітроцелюлозних та масляних плівок. Нітрополітури застосовуються для полірування нітролакових покриттів після розрівнювання та шліфування. Найчастіше застосовується нітрополітура НЦ-314 вітчизняного виробництва.

Для непрозорого оздоблення різних поверхонь у будівництві, меблевому виробництві та практично у всіх галузях господарства загалом широко застосовуються різноманітні фарби та емалі.

Фарби виготовляють у вигляді суміші тонкоподрібнених пігментів і наповнювачів з розчином плівкоутворюючих речовин. Залежно від призначення, типу плівкоутворювальної речовини, пігменту та наповнювача, готові до застосування масляні, алкідні, силікатні, органосилікатні, водоемульсійні, перхлорвінілові, цементні та інші фарби випускають різноманітних кольорів.

Фарби в залежності від призначення випускаються для зовнішніх та внутрішніх робіт. Для зовнішніх робіт - фарбування цегляних, бетонних, оштукатурених та інших пористих зовнішніх поверхонь, загрунтованої поверхні металу, а також старих покриттів - застосовуються водоемульсійні фарби на основі водних дисперсій синтетичних полімерів таких марок: Е-АК-111, Е-ВА-17, Е -ВС-114, Е-КЧ-112.

Московський завод "Святозар" (лакофарбовий), починаючи з 1990 р., випускає високоякісні фарби: фасадну "Святозар-15" - акрилову, матову, білу (колірується в пастельні тони). В останні роки в Росію поставляється безліч імпортних фарб з Фінляндії (фірма TIK-KURILA), Німеччини (фірми JOBI, KIMEG), Великобританії (фірма HAMMERITE).

В даний час широко застосовуються такі фарби вітчизняного виробництва: масляні МА-15 (всіх кольорів), водоемульсійні ВДАК-2180, фасадні - ХВ-161, ВДАК-1180, КО-815, КО-868, АК-124, фарби для розмітки автошляхів - АК-591; а також ПФ-115, ВДВА-201, НЦ-132, МЛ-12, ВДКЧ-224, ВД-205, ВА-17 - для зовнішніх і внутрішніх робіт.

Емалі являють собою суспензії пігментів в лаках з додаванням пластифікаторів і сикативів, застосовують так само, як і фарби для зовнішніх і внутрішніх робіт по металу, деревині та штукатурці.

Емалі відрізняються від фарб підвищеним вмістом плівкоутворювальної речовини, що забезпечує покриттям вищі декоративні якості. Емалі випускаються промисловістю у готовому вигляді наступних марок: масляні, масляно-гліфталеві - ГФ-1426, ГФ-230 та ін; пен-тафталеві - ПФ-223, ПФ-115, ПФ-266 та ін; нітроцелю-лозні (швидкосохнучі, широко застосовуються в меблевому виробництві) - НЦ-132, НЦ-25, НЦ-11А, НЦ-257, НЦ-257, НЦ-251, НЦ-273 та ін; поліефірні емалі - ПЕ-225, ПЕ-276, В-ПЕ-П79 та ін.

Перхлорвінілові дають покриття, стійкі до дії хімічних реактивів та атмосферних явищ (включаючи кислотні дощі), - XВ-124.

Масляно-гліфталеві та масляні емалі застосовуються для оздоблення інтер'єрів приміщень, офісів, виробів з металу та дерева, що експлуатуються всередині приміщень.

Пентафталеві емалі являють собою суспензії пігментів у пентафталевому лаку з додаванням сикативу та розчинників, призначені для фарбування металевих та дерев'яних поверхонь, що не піддаються атмосферним впливам, широко застосовуються у будівництві побуту.

оліфа є маслянистою рідиною, яка після нанесення на поверхню висихає, утворюючи міцну еластичну водонепроникну плівку.

Виготовляють оліфу, переробляючи рослинні висихаючі або напіввисихаючі олії, жири та органічні продукти, що не містять лакових смол. Оліфи поділяються на чотири види: натуральні, ущільнені, комбіновані, синтетичні.

Натуральні оліфи отримують обробкою (варінням) рослинних олій при температурі +200-300°C, при цьому масло додають сикатив, наприклад оксиди, перекису і солі свинцю, кобальту, марганцю. Варіння масла і додавання сикативу прискорюють висихання (затвердіння) плівок після нанесення фарби на поверхню. Ущільнені або напівнатуральні оліфи - продукт ущільнення рослинних олій шляхом оксидації, полімеризації або оксиполімеризації, який розбавляють потім розчинником. При виробництві таких оліф досягається значна економія олії (до 45%).

Комбіновану оліфу отримують на основі висихаючих і напіввисихаючих масел, які піддають полімеризації та зневоднення; застосовують також суміш полимеризо-ванного і зневодненого масел, в основному для приготування густотертих фарб.

Синтетичні оліфи виготовляють із синтетичних смол (полімерів) або різних масел шляхом термічної та хімічної їх обробки. Такі оліфи після нанесення на поверхню твердіють, утворюючи тонку плівку. Найважливіший вид синтетичних оліф - алкідні оліфи (гліфталеві, пентафталеві). Застосовують синтетичні оліфи для приготування густотертих та готових до вживання олійних фарб. Ці оліфи містять 50% алкідної смоли і 50% висихаючого масла.

Натуральні лляну та конопляну оліфи виробляють з лляної або конопляної олії з додаванням прискорювачів висихання - марганцевого, свинцевого та кобальтового сикативів. Натуральну лляну та конопляну оліфи застосовують для виготовлення та розведення густотертих фарб, а також як самостійний матеріал для малярних робіт.

Напівнатуральна оліфа оксоль являє собою розчин оксидованої рослинної олії та сикативів в уайт-спіриті. Залежно від застосовуваної сировини її випускають двох марок: "В" - з лляної та конопляної олії; "ПВ" - з соняшникової, соєвої, сафлорової, кукурудзяної, виноградної олії. З оліфи марки "В" виготовляють олійні фарби, що застосовуються для зовнішніх і внутрішніх робіт, а марки "ПВ" - фарби, що використовуються тільки для внутрішніх робіт за винятком статей.

Полімеризована оліфа - Замінник натуральної оліфи; отримують шляхом ущільнення нагрітого лляного масла і подальшого додавання розчинника та сикативу. Використовують для розведення густотертих фарб при зовнішньому та внутрішньому забарвленні по металу, деревині та штукатурці в будівлях та спорудах першого та другого класів. Застосовується також при обробних роботах гліфталева оліфа яку виробляють взаємодією рослинних масел, гліцерину та фталевого ангідриду в присутності сикативу Цією оліфою розводять густотерті фарби, призначені для внутрішнього та зовнішнього забарвлення по металу, деревині.

Пристрій та вид підлог при будівництві різних будівель та споруд визначаються будівельними нормами та правилами (СНіП). Залежно від призначення будівель та споруд підлоги всередині них - у приміщеннях можуть бути найрізноманітнішими: дерев'яні, полімерні, керамічні, зі скла та шлакоситалу, асфальтові, бетонні з мозаїчним покриттям з плит типу "Брекчія". Брекчія є плитами розміром 400 х 400 мм або 500 х 500 мм, виготовлені з осколків мармуру, граніту, кераміки на епоксидній клейовій основі.

У механічних цехах підприємств, там, де працюють авто або електрокари, що перевозять різні вантажі, асфальтові підлоги зверху покривають ще металевими перфорованими або рифленими плитами розміром 500? 500 мм або менше. У виробничих приміщеннях різних підприємств влаштовуються також мозаїчні підлоги із застосуванням мармурової крихти на основі спеціальних цементних розчинів. Такі підлоги після висихання розчину в компоненті з крихтою піддаються шліфування за допомогою спеціальних шліфомашин.

Крім того, у громадських будівлях та допоміжних цехах різних підприємств для влаштування підлог застосовуються плити зі склокремнезиту, склокристаліту та шлакосітала. Такі підлоги характеризуються високою декоративністю, довговічністю, луго- та кислотостійкістю.

У цехах різних хімічних виробництв облаштовуються багатошарові підлоги з кислото- та лугостійкими покриттями. Нижній шар являє собою покриття з поліізобутилену або гумових пластин зі спеціальними властивостями (стійкі до дії агресивних середовищ), а верхній шар - керамічні кислототривкі плитки, що укладаються із застосуванням спеціальних розчинів.

Декоративні керамічні плитки різних видів застосовуються повсюдно при влаштуванні підлог у санітарних вузлах, лазнях, пралень, вестибюлях та холах різних будівель. Застосування керамічних плиток для покриття підлог дозволяє забезпечити тривалу експлуатацію, зменшити витрати при ремонтах (змінюються лише пошкоджені під час експлуатації частини підлоги).

Підлоги з керамічних плиток мають також такі якості, як: водонепроникність, кислото- і лугостійкість, хороша опір стирання, легко миються, можна при цьому застосовувати дезінфікуючі розчини формуються різні малюнки (орнаменти).

В останні роки широко застосовуються при облаштуванні підлог різні полімерні покриття: лінолеум, полімерні плитки, синтетичні килимові полотна, наливні безшовні полімерні покриття. Полімерні підлоги в загальному обсязі підлог становлять 40%, влаштовуються в громадських будинках, допоміжних приміщеннях різних виробництв, іноді в офісах, конторах, квартирах.

За існуючими будівельними нормами дерев'яні підлоги настилаються у школах, дитячих та медичних закладах, у житлових будинках. Ці підлоги виконуються із застосуванням дошки для підлоги, статевого бруска і паркетних виробів. Останніми роками паркетні підлоги стали широко застосовуватися у приватному будівництві, в офісах у вигляді штучних паркетних дощечок, паркетної дошки, паркетних щитів; з мозаїчним та художньо-декоративним оформленням.

З давніх-давен при будівництві житлових будинків, різних будівель і споруд влаштовувалися дощаті підлоги, для яких застосовувалися в основному вироби з деревини дуба, бука, клена, ясена, модрини, ялини, сосни і т. д. Деревину липи та тополі застосовувати не допускається. До появи деревообробних верстатів дошки та бруски з деревини просто підганялися один до одного. Потім, після винаходу верстатів, матеріали для підлог стали обробляти шляхом фрезерування. Для щільного прилягання полових дощок - лицьових сторін - їхня нижня частина робиться вже на 1 мм, а на одній кромці паз, на іншій - гребінь.

Мал. 11. Дошки для покриття підлоги: а - ДП-27; б – ДП-35; брусок БП-27

Підлогові дошки виготовляють трьох типів - першого, другого та третього. Підлогові дошки третього типу зазвичай мають товщину 37? 40 мм і застосовуються при настиланні дощатої підлоги у виробничих будівлях, спортивних залах та інших приміщеннях з підвищеним навантаженням на підлогу. У житлових будинках для влаштування підлог застосовуються підлогові дошки товщиною 25? 35 мм, які укладаються на поперечні бруски (дерев'яні) - лаги розміром 40? 40 мм або 50? 50мм. Деревину, з якої виготовляються статеві дошки та бруски попередньо піддають антисептуванню та просоченню протипожежними складами (антипіренами). використовується високоефективний препарат "Ерміт" (забезпечує захист від біологічних впливів та вогнестійкість деревини протягом 100 років).

До статевих дощок та бруківок пред'являються такі вимоги: вологість 12? 3%, шорсткість лицьових поверхонь під прозоре оздоблення - не нижче 80 мкм, під непрозоре оздоблення - не нижче 200 мкм, а нелицьових поверхонь - не нижче 50 мкм. Облік дерев'яних матеріалів для підлог ведеться в кубічних метрах, причому ширина їх вимірюється без урахування висоти гребеня.

В останні роки збільшилося застосування для покриття підлог штучного, мозаїчного паркету, паркетних дощок, паркетних щитів у приватному будівництві (котеджі, особняки, дачі) та на замовлення при ремонті підлог в будівлях, що експлуатуються. У серійному будівництві паркет застосовується мало через дорожнечу та трудомісткість робіт. Паркетні підлоги зазвичай настилаються в житлових приміщеннях, громадських будинках, допоміжних приміщеннях промислових підприємств.

Штучний паркет є планками з деревини дуба і тропічних порід (марки А), а також бука, в'яза, ясена, гостролистого клена, каштана, граба, модрини (марки Б). Марка А відповідає вищій категорії, а марка Б – першій. Мозаїчний паркет виготовляється у вигляді щитів, що поділяються на два типи (за способом кріплення планок на основу):

1) П1 - планки наклеєні лицьовою стороною на папір, який знімають після настилання паркету;

2) П2 - планки наклеєні зворотним боком на еластичний (теплозвукоізоляційний) біостійкий матеріал.

який залишається у конструкції підлоги після настилу паркету. Такий вид паркету також поділяється на марки А та Б залежно від категорії якості, породи деревини та обробки планок. Товщина планок мозаїчного паркету з деревини листяних порід – 8 мм, з хвойних порід – 10 мм. Довжина планок паркету – від 100 мм до 230 мм, ширина – від 20 до 30 мм.

паркетні підлоги іноді виконуються з паркетних дощок, які в залежності від конструкції основи поділяються на три типи:

1) ПД1 - з одношаровою основою з рейок, набраних у квадрати або прямокутники, розташовані взаємно перпендикулярно;

2) ПД2 - з одношаровою основою з рейок, набраних у напрямку поздовжньої осі паркетної дошки;

3) ПД3 - з двошаровою основою з двох склеєних між собою шарів рейок або рейок і шпону, покладених у взаємно перпендикулярному напрямку. Паркетні дошки складаються з основи у вигляді рейок та покриття з паркетних планок або шпону. Розміри паркетних планок на дошці (покриття) такі: довжина – від 150 до 207 мм, ширина – від 20 до 50 мм; товщина – 6 мм.

Для влаштування паркетних підлог застосовуються часто паркетні щити, які мають розміри: від 400? 400 мм до 800? 800 мм, завтовшки від 22 до 40 мм. Ці щити складаються з основи, на яку наклеюють паркетні планки за певним малюнком. На кромках паркетних щитів виконують пази для їхнього з'єднання за допомогою шпонок. Паркетні планки на таких щитах мають такі розміри: довжина – від 100 до 400 мм, ширина – від 20 до 50 мм, товщина – 6 мм.

В останні роки для обробки підлог у VIP-салонах, офісах, котеджах, особняках, віллах застосовується художній паркет – як різновид щитового. Xудожній паркет виготовляється двома основними способами: "маркетрі" - коли малюнок набирають з окремих планок, різних за кольором і текстурою, щільно приганяються одна до одної; "інтарсія" (інкрустація) - в основний фон лицьового шару деревини вставляють окремі фрагменти деревини інших порід з різною текстурою і колірною гамою.

Вже протягом кількох десятиліть при облаштуванні підлог у громадських будинках, допоміжних приміщеннях промислових підприємств широко використовуються полімерні матеріали та вироби - у вигляді рулонних (лінолеум, синтетичні покриття для підлоги всіх видів), плиток, листів, а також мастик, полімерцементних та полімер-бетонних складів. Найбільш широко для облаштування підлог застосовується полівінілхлоридний лінолеум. Лінолеум в залежності від структури випускається промисловістю трьох типів: "МП" - багатошаровий з лицьовим шаром із прозорої полівінілхлоридної плівки з друкованим малюнком; "М" - багатошаровий одноколірний або мармуровий "О" - одношаровий однокольоровий або мармуровий; у вигляді рулонів довжиною 12 м, шириною 1200-1400 мм і товщиною 1,5 і 1,8 мм.

Для підлогових покриттів часто застосовується полівінілхлоридний лінолеум на тепло- та звукоізолюючій основі. Такий лінолеум використовується для облаштування підлог у приміщеннях, де немає впливу абразивних матеріалів (на зразок піску), жирів, масел, води та розчинів агресивних хімічних матеріалів. Полівінілхлоридний лінолеум на підоснові має два шари: нижній - нетканий голкопробивний матеріал, що служить тепло-і звукоізолюючою підосновою, верхній покритий прозорою лицьовою полівінілхлоридною плівкою з різними малюнками або одного кольору; загальна товщина 2 шарів – 3,6 мм, ширина – 1350 мм, довжина рулону – 12 м.

При влаштуванні підлог у підсобних приміщеннях промислових підприємств часто використовується гумовий лінолеум (релін) багатошаровий, що виготовляється з гумових сумішей на основі синтетичних каучуків, - одноколірний або багатобарвний, з малюнком, в рулонах довжиною 12 м, шириною 1000 мм і більше, товщиною Цей вид лінолеуму не дає усадки під час експлуатації, гігієнічний, має підвищене шумопоглинання.

Більше півстоліття у будівництві при облаштуванні підлог у промислових та громадських будівлях (у підсобних приміщеннях) застосовуються плитки полівінілхлоридні, одне чи багатобарвні з гладкою чи тисненою лицьовою поверхнею, розміром 300? 300 мм завтовшки 1,5 і 2,5 мм - квадратні або трапецієподібні.

Останніми роками покриття різних підлог (дощатих, цементних) почали застосовувати синтетичні килимові матеріали - безворсові та з ворсом. Найбільш широко для облаштування підлог в офісах, котеджах, особняках застосовується таке синтетичне килимове покриття, як ворсолін, нижній шар якого - полівінілхлоридна підоснова, а верхній шар - петлевий ворс із синтетичних волокон або суміші синтетичних та хімічних волокон. Таке покриття випускається в рулонах довжиною 12 м, шириною 1,5-2 м і товщиною 3-5 мм. Імпортовані аналогічні килимові покриття мають ширину 2, 3, 4 та 5 м.

При будівництві промислових підприємств вже багато років застосовуються різні пастоподібні мастичні полімерні матеріали для безшовного покриття підлог (бетонних або залізобетонних основ).

Матеріали з природного каменю в будівництві застосовуються з давніх-давен. Основними та широко використовуваними матеріалами з природного каменю є пісок (гірський і річковий), гравій, крейда, каолін, щебінь, які відносяться до грубооброблених кам'яних матеріалів Крім перерахованих матеріалів, у будівництві застосовуються оброблені кам'яні матеріали: пиляні штучні камені та блоки для стін, каміння, плити та профільні вироби з різно обробленою поверхнею для зовнішнього та внутрішнього облицювання будівель та споруд.

За існуючими будівельними нормами та правилами природні кам'яні матеріали класифікують за такими ознаками: об'ємній масі - важкі - з об'ємною масою понад 1800 кг/м ³ і легені - менше 1800 кг/м ³; за межі міцності при стисканні - на марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 і 1000 до 0,4 МПа. Найпоширенішим і застосовуваним кам'яним матеріалом у будівництві є гірський пісок і річковий.

Не менш широко в будівництві застосовуються такі кам'яні матеріали, як крейда та каолін.

Крейда являє собою осадову гірську породу, за хімічним складом - чистий вуглекислий кальцій CaCO ₃.

У будівництві та лакофарбовій промисловості також широко застосовується каолін – продукт руйнування гірських порід, що містять польові шпати. Каолін – це біла глина, за хімічним складом є водним силікатом алюмінію; додають у відтінки, що містять крейду, для поліпшення їх малярсько-технічних якостей.

Для дорожнього будівництва та при виготовленні бетонних та залізобетонних виробів постійно і у великих обсягах використовується гравій доломітовий або гранітний, який є продуктом руйнування гірських порід, у вигляді дрібних або відносно великих каменів (відшліфованих водою) розміром від 5 до 75,0 мм, середньої. щільністю понад 2 г/см ³.

Гравій по морозостійкості поділяється на марки:

М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

Як великий заповнювач для бетонів монолітних, збірних бетонних і залізобетонних виробів, а також у дорожньому будівництві постійно і у великих кількостях використовується щебінь - у вигляді кам'яних шматків неправильної форми розмірами від 15 мм до 150 мм. Щебінь буває природний (дресва) та подрібнений. Дроблений щебінь виходить шляхом подрібнення великих шматків гірських порід на щебеневих заводах.

По морозостійкості щебінь поділяється на такі марки: М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

Аналогічно щебеню застосовується бутовий камінь - у будівництві для влаштування фундаментів, як заповнювач бутобетону при зведенні бетонних і залізобетонних масивних споруд, при прокладанні та ремонті автомобільних доріг. Розміри шматків бутового каменю – від 150 до 500 мм. По морозостійкості бутовий камінь поділяється на марки: М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

У будівництві широко та у великих обсягах застосовуються різні кам'яні стінові матеріали - цегла, каміння, дрібні блоки та плити, які діляться на рядові, призначені для кладки зовнішніх та внутрішніх стін, та лицьові – для облицювання стін.

Застосування бетонів різних видів є важливим складником будівництва різних промислових і цивільних об'єктів. Бетон є штучним кам'яним матеріалом, отриманим в результаті формування і твердіння бетонної суміші, що складається з в'яжучої речовини, води, заповнювачів і спеціальних добавок у певній пропорції. На вигляд заповнювача бетони бувають: на щільних заповнювачах, на спеціальних заповнювачах, на органічних заповнювачах. Залежно від об'ємної маси бетони поділяються: особливо важкі - об'ємною масою понад 2500 кг/м ³; важкі - 2000-2500 кг/м ³; полегшені - 1800-2200 кг/м ³; легкі - 500-1800 кг/м ³. Легкі бетони виготовляються наступних видів: на пористих та штучних заповнювачах; пористі бетони крупнопористі бетони; особливо легкі - об'ємною масою менше 500 кг/м ³. Бетони готують безпосередньо на будівельних об'єктах, використовуючи бетонозмішувальні установки різних обсягів.

Для виготовлення різних бетонних та залізобетонних конструкцій застосовуються важкі (конструкційні) бетони, що готуються на цементному в'яжучому, щільних великих та дрібних заповнювачах.

Легкі бетони готуються з використанням цементного в'яжучого та пористого великого заповнювача або щільного дрібного заповнювача, що застосовуються в промисловому, сільськогосподарському та інших видах будівництва.

Для легких бетонів встановлені такі класи та марки: класи за міцністю для конструкційних бетонів – В2,5; В3,5; В5 ... В40; класи з міцності для теплоізоляційних бетонів – В0,35; В0,75; В 1. До легких бетонів відноситься арболіт, що виготовляється на цементному в'яжучому, органічних заповнювачах і хімічних добавках.

У будівництві часто застосовуються пористі бетони, які в залежності від призначення поділяються на теплоізоляційні, конструкційно-теплоізоляційні конструкційні та спеціальні, крім того, вони поділяються на вигляд пороутворення на газобетони та пінобетони. За умовами твердіння пористі бетони можуть бути автоклавні та неавтоклавні. Для пористого бетону встановлено такі класи та марки: класи за міцністю на стиск - В0,35; В0,75; В 1; В1,5; … В20; марки середньої щільності - D300, D400, D500 ... D1200.

Марки силікатного бетону за середньою щільністю – D1000, D1100, D1200… D2400.

Бетонними заводами випускаються також жаростійкі бетони, призначені для виробів, конструкцій та споруд, що працюють в умовах впливу температури понад +200°C.

Для виготовлення виробів і конструкцій, що працюють у різних умовах, впливу агресивних середовищ випускаються хімічно стійкі бетони на основі фуранових, фураноепоксидних, карбамідних, акрилових синтетичних смол (полімербетони) і рідкого натрієвого або калієвого скла з полімерною добавкою (полімерсилікатні бетони).

При будівництві будівель та споруд із застосуванням цегли, стінових блоків та панелей використовуються різні будівельні розчини. Коли виконують цегляну кладку, монтаж стінових блоків і панелей застосовують цементні розчини, які мають склади від 1: 1 до 1: 6, тобто на одну об'ємну частину цементу беруть від 1 до 6 частин піску (найчастіше застосовуються розчини 1: 1 та 1: 2). Цементні розчини у пропорції 1: 3 або 1: 4 використовують для оштукатурювання нижніх частин фундаментів, що знаходяться у вологому середовищі, цоколів та зовнішніх стін будівель. Окрім цементних розчинів застосовуються ще інші види розчинів: вапняні, гіпсові и змішані. Всі розчини поділяються за середньою щільністю в сухому стані - на важкі, середньою щільністю 1500 кг/м³ і більше, і легкі, середньою щільністю менше 1500 кг/м ³; за межі встановлені марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200.

Марка розчину та співвідношення у складах залежить від марки цементу. Наприклад, марка цементного розчину 50, із застосуванням цементу М-400 склад буде 1: 6 (на одну частину цементу - 6 частин піску). Цементно-вапняні розчини (змішані) застосовують для оштукатурювання зовнішніх стін, зволожуваних частин будівлі. склади цементно-вапняних розчинів (цемент: вапняне тісто: пісок) в об'ємних частинах: 1: 1: 1; 1: 2: 8; 1: 2: 11 та 1: 3: 15; ці пропорції залежить від марки цементу. Вапняно-гіпсові розчини призначаються в основному для оштукатурювання дерев'яних поверхонь приміщень, що не зволожують, а також кам'яних, фібролітових поверхонь. Вапняні розчини служать для оштукатурювання сухих приміщень, конструкцій з каменю, цегли, дерева та саману. Кількість піску, що додається, в розчин залежить від "жирності" глини Для поліпшення міцності та якості робіт при кладці та оштукатурюванні до складу будівельних розчинів вводять органічні пластифікатори - мікропіноутворювачі (милонафт, підмилений луг, відходи соапстоку та ін.).

Для обробки фасадів будівель та інтер'єрів внутрішніх приміщень, а також при заводській обробці лицьових поверхонь стінових панелей та великих блоків застосовуються декоративні розчини: терразитові, цементно-піщані, вапняно-піщані. Для отримання потрібного дизайну в зазначені розчини для декоративної штукатурки вводяться барвники - пігменти (світлостійкі, лугостійкі і кислотостійкі - природні та штучні).

Для заповнення каналів попередньо напружених залізобетонних конструкцій застосовуються так звані ін'єкційні розчини - цементно-піщані та цементні. Для аналогічних робіт застосовується і шамотно-бокситовий розчин (при кладці елементів печей, що працюють за температури від +1300 до +1350°C). При виготовленні зазначених жаростійких розчинів в'яжучого в шамотно-цементних розчинах застосовують портландцемент і пластифікований портландцемент а в шамотно-бокситовому розчині - рідке натрієве скло з модулем 2,5-3.

Як неорганічні заповнювачі для бетонів застосовуються нерудні будівельні матеріали, щебінь шлак і пісок з відходів різних виробництв, а також пористі природні та штучні матеріали. Щебінь і пісок з відходів промисловості (гірничодобувної та переробної) відносяться до щільним матеріалам. Пористими природними матеріалами є туф та пемза вулканічного походження. Великими заповнювачами є щебінь та гравій, дрібним – пісок.

Як великий щільний заповнювач при виготовленні важкого бетону збірних і монолітних бетонних і залізобетонних конструкцій, деталей будівель і споруд застосовується шлаковий щебінь. За міцністю щебінь із щільних металургійних шлаків поділяється на такі марки: ДР 15, ДР 25, ДР 35, ДР 45.

При виготовленні легких бетонів (теплоізоляційного та конструкційного) застосовуються гравій та пісок керамзитові як заповнювачі. Ці матеріали є штучними пористими заповнювачами.

Пісок керамзитовий одержують шляхом дроблення керамзитового гравію. Залежно від густини гравій кожної фракції поділяється на марки: 250, 300, 350, 400, 450, 500 і 600. Пісок керамзитовий залежно від густини та фракції має марки від 500 до 900.

При виготовленні конструкційних і конструкційно-теплоізоляційних легких бетонів як наповнювачі застосовуються щебінь (гравій) і пісок термолітові.

Для виготовлення конструкційних легких бетонів як наповнювачів широко застосовуються щебінь і пісок аглопоритові, які отримують дробленням спеків, що утворюються в результаті агломерації гранульованої шихти, складеної з природної мінеральної сировини та промислових відходів.

При виготовленні теплоізоляційних і конструкційних легких бетонів, крім перерахованих вище пористих штучних заповнювачів, використовуються шунгізитові гравій і пісок. Такий гравій отримують при випаленні шунгіт-порід, що містять, а пісок - шляхом дроблення цього гравію. Шунгізитовий гравій кожної фракції залежно від насипної щільності поділяють на марки 200, 250, 550, а пісок із вищезгаданого гравію - на марки 500-900.

У будівництві з давніх-давен широко застосовуються пісок і щебінь, перлітові спучені, одержувані шляхом подрібнення та термічної обробки вулканічних водомістких порід. Ці матеріали застосовуються при виготовленні легких бетонів, а перлітовий пісок ще використовується для теплоізоляційних засипок, штукатурних розчинів, тепло- і звукоізоляційних матеріалів, виробів. Марки спученого перлітового піску за насипною щільністю – від 75 до 500, а щебеню – від 200 до 500.

Понад п'ятдесят років у будівництві використовується як теплоізоляційне засипання при температурі поверхонь, що ізолюються від -260°C до +100°C такий чудовий матеріал, як вермікуліт спучений. Вихідною сировиною для отримання спученого вермикуліту шляхом випалу є природні гідратовані слюди. Марки вермикуліту за насипною щільністю – 100, 150, 200.

Протягом багатьох років (у XX-XXI ст.) у будівництві повсюдно застосовуються різні вироби на основі мінеральних в'яжучих матеріалів. Найпоширенішими при виробництві будівельних робіт є гіпсові та гіпсобетонні вироби.

Плити гіпсові часто застосовуються для влаштування перегородок у будівлях із сухим та нормальним режимом приміщень. Широко застосовувалися у XX ст. і застосовуються зараз листи гіпсокартонні для оздоблення та влаштування стін та перегородок у будинках та приміщеннях з сухим та нормальним вологим режимом, а також для виготовлення декоративних та звукопоглинаючих виробів. Для влаштування несучих перегородок у будинках різного призначення використовуються панелі гіпсобетонні, що виготовляються з бетону на гіпсовому або гіпсовмісному в'яжучому.

Повсюдно в будівництві застосовуються різні азбестоцементні вироби: плоскі та профільовані листи, плити та панелі – для стін та покриттів, труби та фасонні деталі.

Вироби з азбоцементу мають багато цінних властивостей: морозостійкість, водонепроникність, високу теплопровідність, легко поліруються і піддаються механічній обробці, не піддаються гниття, вогнестійкості. З давніх-давен у будівництві застосовувалася і застосовується черепиця (для облаштування покрівель) цементно-піщана, що виготовляється із суміші портландцементу, піску та глини. Така черепиця має такі розміри: довжина 390 мм, ширина 240 мм та товщина 8-10 мм, глибина пазів близько 5 мм, а висота шипів для підвіски – не менше 10 мм. Для прикріплення до решетування даху в черепиці при виготовленні робиться один наскрізний отвір у частині, що перекривається.

У містах для влаштування збірних покриттів тротуарів, садово-паркових та пішохідних доріжок, посадкових майданчиків на лініях громадського транспорту широко та повсюдно застосовуються бетонні плити, що виготовляються з важких бетонів з різними добавками, що забезпечують тривалу експлуатацію таких виробів. Плити бетонні тротуарні виконуються у вигляді квадрата, прямокутника, правильного шестикутника або криволінійних замкнутих фігур.

На основі мінеральних в'яжучих матеріалів виготовляються різні архітектурно-будівельні вироби у вигляді плит облицювальних декоративних з мозаїчною, орнаментною поверхнями, призначених для зовнішнього та внутрішнього облицювання елементів будівель та споруд. Виготовляються також плити бетонні фасадні, що застосовуються для облицювання стін та цоколів кам'яних будівель та споруд.

Крім вищезгаданих виробів у будівництві (в основному малоповерховому) для несучих та огороджувальних конструкцій житлових, громадських, промислових та сільськогосподарських будівель застосовуються стінові бетонні камені. Ці камені виготовляються у вигляді повнотілих і порожнистих прямокутних паралелепіпедів, бувають рядовими та лицьовими. Другі робляться із забарвленими та незабарвленими лицьовими поверхнями.

Камені бетонні стінові випускаються бетонними заводами наступних типів: "СКЦ" - на цементному в'яжучому; "СКІ" - на вапняному; "СКШ" - на шлаковому; "СКТ" - на гіпсовому в'яжучому.

Застосування збірних бетонних та залізобетонних виробів становить основу капітального будівництва у багатьох галузях господарства країни. У житлово-цивільному будівництві використовується великий асортимент збірних бетонних та залізобетонних виробів: фундаменти залізобетонні монолітні, стінові блоки, залізобетонні панелі перекриттів, сходові марші та майданчики, панелі стін та перегородок, підвіконні плити, ригелі, балкони, блоки санітарних вузлів, парапет . Залізобетон - це основний будівельний матеріал, в якому об'єднані разом бетон (різних видів - легкий, важкий і т.д.) і сталева арматура (зі спеціальних сталей марки 35ГС-АП, А - III, А - IV класів), що розташовується в розтягнутій зоні конструкції та сприймаюча розтягуюча напруга На бетон у такому виробі передаються стискаючі напруги. Залізобетонні конструкції бувають монолітні, бетоновані на місці будівництва (заливні монолітні залізобетонні фундаменти, а також несучі стіни будівель - із застосуванням спеціальної опалубки - за новою технологією будівництва житлових будинків), та збірні, що монтуються на будівельному майданчику з окремих елементів (панелей стінових або блоків у великопанельному домобудуванні).

Для промислового будівництва також використовується велика номенклатура збірних бетонних та залізобетонних виробів: фундаментні блоки (ФБС-4, ФБС-5 тощо), подушки, балки, ригел, збірні бетонні та залізобетонні палі, ферми, арки, підкранові балки, сходові. марші та майданчики та ін. У транспортному будівництві широко використовуються залізобетонні шпали (замість дерев'яних), елементи пасажирських та вантажних платформ, водопропускні залізобетонні лотки та труби, а також збірні бетонні та залізобетонні прогонові будови мостів.

Багато різноманітних збірних бетонних та залізобетонних виробів застосовується у сільськогосподарському будівництві: фундаментні блоки (ФБС1, ФБС-2, ФБС-3 і т.д.), фундаментні подушки, заливні монолітні залізобетонні фундаменти, ферми, палі-колони, балки, панелі перекриттів, стін та перегородок, елементи теплиць, парників, силосних споруд, лотки залізобетонні (Л-3, Л-4, Л-5), елементи збірних залізобетонних колодязів.

Для систем меліорації виготовляються такі збірні бетонні та залізобетонні вироби, як труби для напірних трубопроводів з попередньо напруженою арматурою, безнапірні труби гладкі, лотки залізобетонні (Л-4, Л-5, Л-6), залізобетонні кільця та кришки, залізобетонні плити (укладають у русла відкритих зрошувальних каналів).

У міських системах каналізації також застосовуються залізобетонні труби безнапірні розтрубні, труби безнапірні гладкі, залізобетонні кільця і ​​кришки.

Для облаштування огородження важливих промислових об'єктів (атомні електростанції, військові заводи та полігони тощо) застосовуються елементи збірних залізобетонних огорож. При прокладанні повітряних ліній електропередач і зв'язку широко використовуються залізобетонні опори різних форм - круглі, квадратні, прямокутні, ці вироби застосовуються і при електрифікації залізниць.

Автор: Алексєєв В.С.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Конспекти лекцій, шпаргалки:

▪ Матеріалознавство. Конспект лекцій

▪ Російська мова та культура мовлення. Шпаргалка

▪ Інноваційний менеджмент. Шпаргалка

Дивіться інші статті розділу Конспекти лекцій, шпаргалки.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Заряджання мобільної електроніки від Сонця 23.10.2007 Одна англійська фірма налагодила випуск кишенькової сонячної батареї для живлення будь-якої портативної електроніки – від комп'ютера чи плеєра до фотокамери та телефону. З невеликої коробочки висуваються сонячні панелі. Повна зарядка наявного всередині акумулятора за хорошої погоди займає три години, після чого мобільний телефон може працювати від цієї коробочки 44 години, а плеєр - 18 годин. Можливе пряме живлення приладів від Сонця, без зарядки акумулятора.

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Прошивки. Добірка статей

▪ стаття Сімейне право. Шпаргалка

▪ стаття Що таке Кастальський ключ? Детальна відповідь

▪ стаття Кинджальний вузол. Поради туристу

▪ стаття Мікротрансівер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Ремонт та доробка зарядних пристроїв НС-307 та НС-314. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024