Металл в отделки помещений

Содержание

ВВедение

Страницы  истории материалов

Общие сведения о металлах и сплавах

Строение  и свойства железоуглеродных сплавов

Основы технологии черных металлов

Углеродистые  и легированные стали

Цветные металлы  и изделия из них

Основные  металлы наших дней

Холодный  блеск металла в интерьере  современного жилища

Современный подход в использовании металла  для оформления помещений

Профилированный перфорированные металл

Классификация и сортимент

Применение  перфорированного листа

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВедение

Развитие нашего общества на протяжении многих веков  неразрывно было связано с совершенствованием  используемых материалов  и изделий, почетное место среди которых, несомненно, заняли изделия из металлов. Они  сопровождали человека на протяжении столетий, даря им свои названия: медный, бронзовый и железный век.

Металлы становятся совершеннее, расширяется сфера  их применения, они притягивают к  себевсе большее внимание архитекторов, которые реализовывают в металле  самые смелые дизайнерские решения. Уже ни одно здание не обходится  без включения металлических  элементов, которые очень часто  кроются за отделкой фасадов, являются "скелетами" для современных  домов, неся на себя величие этих построек.

За многие годы пальма первенства и превосходства переходилда  от одного металла к другому. Некоторые  из них канули в лету, оставив  о себе лишь воспоминания, другие же используются и в настоящее время, и "пыль веков" нисколько не портит их качеств. Однако все чаще, благодаря  современным достижениям науки  и техники, архитекторы получили возможность применять совершенно новые, неизвестные ранее металлы.

В настоящее время  в сфере строительства господствует принцип рациональности, что не стало  исключением и для использования  металлов. Их рациональное применение стало возможным, благодаря множеству  иследований, которые кроме того, способствовали созданию огромного  числа композитных материалов. 

Страницы  истории материалов

То или иное столетие отдавало предпочтение определенному  металлу, видам изделий, выполненных  из него. Например, вплоть до конца XIX века самым широко применяемым металлом был свинец, из него изготавливали водопроводные трубы, кровли, громоотводы, садовые скульптуры и иной декор. Однако  затем был установлен факт, свидетельствующий о токсичности этого металла, и его использование свернули.

Уже во времена господства свинца стали использовать олово, которое  применялось приизготовлении оконных  витражей. Оловом покрывали и листовое железо, которое получило название "луженого", его использовали в  качестве кровельного материала. В  настоящее время луженое железо не пользуется большим спросом в  связи с его высокой ценой.

В качестве альтернативы таким дорогим металлам, как медь и свинец, в ряде стран Европы и в США для кровельных работ  стали использовать цинковые листы, а в 1837 году чистый цинк уступил место  оцинкованному железу, широко применяемому и по сей день. В настоящее время  цинк является неотъемлемой частью многих сплавов: с медью, серебром, никелем  и при производстве красок.

Еще одним металлом, который смог завоевать популярность и стать одним из самых распространенных, является медь. Медь широко используется при проведении кровельных работ, изготовление труб, является основным компонентом  медных сплавов, в число которых  входит бронза и латунь.

Медь и медные сплавы обладают неплохой устойчивостью  к коррозии, чему способствует зеленая  патина, образующаяся на поверхности  медных изделий. Патина представляет собой  возникающую под влиянием естественной окружающей среды тонкую пленку, называемую "благородной ржавчиной". Листы  меди, применяемые прик кровельных работах, обладают малым весом и  хорошей гибкостью, что позволяет  формировать швы, огибать слуховые окна и иные выступающие элементы.

Медь является довольно дорогим металлом, спрос на который, однако, достаточно велик, что обусловленно долгим сроком эксплуатации медных изделий, которые не требуют частой замены и ремонта, что значительно сокращает  возможные расходы. Необходимо учесть, что применение медных листов для  кровли требует использования медных или изготовленных из медных сплавов  элементов крепления (гвозди, шуруп, зажимы).

Никель же получил  свое основное распространение в  составах различных сплавов: с серебром, нержавеющей сталью и медью. В  период властвования стиля арт-деко наибольшую популярность приобрел сплав, соотношение элементов состава  которого было следующим: 75%  составляла медь, 20% - никель, а оставшиеся 5% приходилось  на серебро. То или иное соотношение  этих компонентов приводило, соответственно, к получению различных цветов, которые варьировались от серебристо-белого и жёлтого до розового и зеленого.

Общие сведения о металлах и сплавах

Металлы — кристаллические  вещества, обладающие в обычных условиях высокой электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими  свойствами. Свойства металлов обусловлены  строением: в их кристаллической  решетке есть не связанные с атомами  электроны, которые могут свободно перемещаться по всему объему. Металлами  являются железо, алюминий, медь, никель, хром и т. д. В технике обычно применяют  не чистые металлы, а сплавы, что  связано с трудностью получения  чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.

Сплавы — это  системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов. К сплавам, применяемым  в строительстве, относятся сталь  и чугун (сплавы железа с углеродом), бронза (сплав меди и олова), латунь (сплав меди и цинка).

Применяемые в строительстве  металлы делят на две группы: черные и цветные.

К черным металлам относится  железо и сплавы на его основе, в  некоторых содержится углерод (до 6%), в небольших количествах кремний, марганец, фосфор, сера и некоторые  другие элементы. Черными металлами  являются чугун и сталь.

Чугун — сплав  железа с углеродом (более 2 %). В зависимости  от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

Сталь - сплав железа с углеродом (менее 2 %). По химическому  составу различают стали углеродистые и легированные, а по назначению — конструкционные, инструментальные и специальные.

К цветным металлам относятся все остальные металлы  и сплавы на их основе. В строительстве  применяют сплавы на основе алюминия, меди, цинка.

Широкое применение металлов в строительстве объясняется  комплексом ценных физико-механических свойств.

Металлы обладают высокой  прочностью, причем прочность на изгиб  и растяжение у них практически  такая же, как и на сжатие (у  каменных же материалов прочность на растяжение и изгиб в 10... 15 раз  ниже прочности на сжатие). Прочность  стали превышает более чем  в 10 раз прочность бетона на сжатие и в 200...300 раз прочность на изгиб. Поэтому несмотря на то, что объемная масса бетона (2500 кг/м3) в 3 раза ниже объемной массы стали (7850 кг/м3), металлические  конструкции при той же несущей  способности значительно легче  и компактнее бетонных. Еще более  эффективны с этой точки зрения конструкции  из легких цветных сплавов.

Металлы очень технологичны: во-первых, для получения металлических  изделий используется множество  индустриальных методов (прокат, волочение, штамповка и т. п.), во-вторых, металлические  изделия и конструкции легко  соединяются друг с другом с помощью  болтов, заклепок и сварки.

Однако металлы  имеют следующие недостатки. Высокая  теплопроводность металлов требует  обязательного устройства тепловой изоляции металлоконструкций здания. Хотя металлы негорючи, но металлические  конструкции зданий необходимо специально защищать от действия огня. Это объясняется  тем, что при нагревании прочность  металлов резко снижается и металлоконструкции теряют устойчивость и деформируются. Большой ущерб народному хозяйству  наносит коррозия металлов. И, наконец, металлы широко применяют в других отраслях промышленности, поэтому их использование в строительстве  должно быть обосновано экономически. 

Строение  и свойства железоуглеродных сплавов

Металлы, как и  другие вещества, могут существовать в различных кристаллических  формах (модификациях). Это явление  называется полиморфизм.

Полиморфные превращения  в металлах происходят при изменении  температуры. Изменившееся строение кристаллической  решетки при полиморфном превращении, которое произошло при более  низкой температуре, для большинства  металлов принято обозначать буквой а, при более высокой — буквой р, при дальнейшем повышении температуры  и т. д. Так, при нагревании свыше 723°С железо переходит из а- модификации  в у- модификацию, при этом изменяются физико-механические свойства металла. При резком охлаждении металла высокотемпературные  модификации могут и не переходить в низкотемпературные. На этом, например, основана термообработка металлов (закалка, отпуск, нормализация).

Сплавы теоретически по своему строению бывают трех типов: твердый раствор, механическая смесь  или химическое соединение. Если атомы  элементов, входящих в состав сплава, незначительно отличаются один от другого  размером и строением электронной  оболочки, то они могут образовать общую кристаллическую решетку; такое строение называется твердым  раствором. Если элементы сплава не могут  образовать твердого раствора, то каждый из них кристаллизуется самостоятельно, при этом образуется механическая смесь. Иногда элементы сплава могут вступать в химическое взаимодействие, образуя  новые вещества; в таком случае сплав называется химическим соединением. Практически сплавы могут сочетать в себе все три типа строения.

Рассмотрим зависимость  свойств железоуглеродистых сплавов (сталей, чугунов) от их строения.

Чистое железо —  серебристо-белый, мягкий, очень пластичный металл, почти не окисляющийся на воздухе. Прочность его значительно ниже прочности стали и чугуна. При  производстве черных металлов в них  в виде примесей попадают углерод, кремний  и некоторые другие вещества. Наибольшее влияние на их свойства оказывает  углерод, содержащийся в количестве 0,5...5%.

Углерод может растворяться в железе, образуя твердые растворы. В низкотемпературной модификации  железа растворяется очень мало углерода (до 0,02 %); такой раствор углерода в железе называется феррит. Феррит обладает низкой твердостью и высокой пластичностью. Чем больше феррита в сплаве, тем он мягче и пластичнее. Высокотемпературная модификация железа у-железо значительно лучше растворяет углерод (до 2%), образуя твердый раствор аустенит, также характеризующийся высокой пластичностью. При большем содержании углерода железо образует с ним химическое соединение (карбид железа Fe3C), называемое цементитом. В цементите 6,7% углерода. Цементит очень твердое и хрупкое соединение. Чем больше цементита в сплаве, тем тверже и хрупче будет сплав. В некоторых случаях (например, в присутствии больших количеств кремния) цементит не образуется, а углерод выделяется в металле в виде графита.

В сталях и чугунах  феррит, аустенит и цементит существуют в виде механических смесей. Иными  словами, сталь и чугун — поликристаллические  материалы, свойства которых зависят  как от химического состава (количества железа, углерода и других примесей), так и от структуры (типа и размера  кристаллов). Например, при нагревании выше температуры 723°С твердая и  прочная углеродистая сталь, состоящая  из смеси феррита и цементита, становится мягкой и прочность ее падает, так как смесь феррита  й цементита переходит в аустенит. На этом основана горячая обработка (прокат, ковка) углеродистых сталей. 

Основы  технологии черных металлов

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах  термической обработкой (до температуры 19000 С) шихты — смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Флюс — известняк СаСО3 — необходим  для перевода пустой породы (в основном SiО2 и А12О3), содержащейся в железной руде, и золы от сжигания топлива  в расплавленное состояние. Пустая порода и зола кокса сплавляются  с известняком и образуется доменный шлак.

В доменную печь сверху через устройство загружают шихту, а снизу через фурмы подают воздух. По мере продвижения шихты  вниз температура ее повышается. Углерод  кокса при высоких температурах восстанавливает железную руду до чистого  железа. Железо плавится и при этом вбирает в себя углерод до 5 % и  превращается в чугун. Расплавленный  чугун стекает в низ печи, а  расплавленный шлак, как более  легкий, находится сверху чугуна. Продукты план ки — чугун и шлак — периодически выпускают через летки 1 и 8 в ковш.