Грибковые поражения, червоточины, инородные включения древесины.

Грибковые поражения в одном случае изменяют лишь цвет древесины, не нарушая ее физико-механических свойств, в другом — разрушают древесину. Грибные ядровые пятна ненормально окрашенные участки ядра, возникающие в растущем дереве и сохранившие структуру древесины без понижения её твёрдости. Плесень — появляется чаще всего на заболони при хранении сырых лесоматериалов без возможности проветривания, например, вплотную друг к другу, без прокладок. Побурение — возникает в срубленной древесине с участием грибов или без них и вызывает некоторое снижение твёрдости древесины. Предшествует заболонной гнили, распространяется от торцов и боковых поверхностей, в пропаренной древесине не возникает. Гниль — ненормальные по цвету участки древесины с понижением твёрдости, возникающие под действием дереворазрушающих грибов, из которых одним из самых опасных является настоящий домовой гриб. Дупло — полость, возникающая в растущем дереве в результате полного разрушения древесины дереворазрушающими грибами.. Червоточины — повреждения древесины насекомыми. Насекомые, гл. обр. их личинки, повреждают древесину сухостойных или ослабленных деревьев и свежесрубленную древесину при хранении. Жуки-короеды служат разносчиками спор деревоокрашивающих и дереворазрушающих грибов. Кроме того, короеды, нарушая целостность коры, облегчают проникновение воздуха и испарение влаги, создавая условия для развития грибов. Инородные включения — наличие в древесине посторонних тел — камней, песка, проволоки, гвоздей, металлических осколков. Внешним признаком дефекта в круглых лесоматериалах могут быть местные вздутия и складки коры и древесины, вмятины, отверстия на боковой поверхности, в пилопродукции—изменение цвета окружающей древесины. Инородные включения затрудняют обработку древесины, нередко являются причиной поломок инструмента и аварий.

26. Защита древесины от гниения. Антисептики – водорастворимые, органорастворимые, масляные пасты. ЗАЩИТА: - сушка (искусственная, токами высокой частоты, сушильная камера, петролатумная сушка) – обработка антисептиками. АНТИСЕПТИКИ: - водорастворимые (NaF, ). – органорастворимые (пентахлорфенол, нафтенат меди, динитрофенол). – масляные (отличаются тем, что не растворяются в воде и поэтому долго сохраняются в пропитанной ими древесине, даже при последующих увлажнениях ее. недостаток — они образуют на древесине непроницаемый для воды слой и этим затрудняют дальнейшее высыхание обработанных частей (сланцевые, каменноугольное креазотовое масло).

27. Защита древесины от возгорания. Возгорание происходит при 230 , при длительной эксплуатации, при повышенной температуре. ЗАЩИТА: - конструктивная защита(включает в себя удаление от источников нагревания, устройство разделов из кирпича и бетона) –обработка антипиренами (N , (, бура. –огнезащитные красочные покрытия (на основе жидкого стекла). – покрытие лаком.

28 ) Материалы и изделия из древесины разделяют на несколько групп: лесоматериалы, получаемые путем механической обработки дерева; модифицированная древесина, обработанная синтетическими смолами, прессованная, пластифицированная аммиаком и др.; древесные изделия — фанера, столярные плиты, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, древесно-слоистые пластики и др.

Круглые лесоматериалы, т. е. стволы поваленного дерева, очищенные от сучьев. Их делят на части (раскряжевка) разной длины—бревна, кряжи, чураки. По толщине круглые лесоматериалы подразделяют на крупные диаметром более 26 см, средние —от 14 до 24 см, мелкие —от 6 до 13 см. Еще более тонкий лес от 3 до 7 см называют жердями.

доски — пиломатериалы толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины, могут быть обрезными и необрезными;

• бруски — толщина их до 100 мм, ширина не превосходит двойную толщину;

• брусья — крупный пиломатериал, шириной и толщиной от 100 до 250 мм, они могут быть двухкантными (опиленными с двух сторон) или четырехкантными (опиленными с четырех сторон);
столярные плиты — щиты, склеенные из реек древесины хвойных пород и березы и оклеенные с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона;
фанеру — слоистый древесный материал, склеенный из трех и более слоев листов лущеного шпона;
плиты древесностружечные — получают их методом горячего прессования древесных частиц со связующими веществами;

Клееная древесина подразделяется на слоистую клееную — фанера, фанерные плиты, древесно-слоистые пластики; массивную клееную — клееные доски, бруски, брусья, плиты и комбинированную клееную — столярные плиты, сочетающие в себе массивную древесину и шпон.

29) Металлами называются вещества, атомы которых располага­ются в определённом геометрическом порядке, образуя при этом кристаллы. Им присущ специфический металлический блеск. Кроме того, металлы обладают хорошей пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью. Это дает возможность обрабатывать их под давлением (прокатка, ковка, штамповка, волочение). Металлы обладают хорошими литейными свой­ствами, а также свариваемостью, способны работать при низких и высоких температурах. Металлические изделия и конструкции легко соединяются с помощью болтов, заклепок и сварки. Наряду с этим металлы обладают и существенными недостатками: имеют боль­шую плотность, при действии различных газов и влаги коррози­руют, а при высоких температурах значительно деформируются.

Классфикация:

Чёрные металлы - металлы и сплавы на основе Fe, или самые распространённые в производстве;

o Железные металлы,

o Тугоплавкие,

o Урановые,

o Редкоземельные,

o Щелочноземельные и другие.

· Цветные металлы – другие сплавы и металлы;

o Тяжёлые (Сu, Sn Pb, Ni, Zn, а также Со, Bi, Sb, Cd, Hg),

o Лёгкие (Mg, Аl, Ca),

o Драгоценные (серебро, золото, платина и их сплавы),

o Ферросплавные легирующие металлы (Mn, W, Cr, Nb, Mo, V и другие),

o Редкие – радиоактивные и другие (U, Pu, Th).

 

30) 1_Под атомно-кристаллической структурой понимают взаимное расположение атомов, существующее в кристалле. Кристалл состоит из атомов (ионов), расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется в трех измерениях.

В кристаллах существует не только ближний, но и дальний порядок размещения атомов, т. е. упорядоченное расположение частиц в кристалле сохраняется на больших участках кристаллов.
Для описания атомно-кристаллической структуры пользуются понятием пространственной или кристаллической решетки.

Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие металл (твердое кристаллическое тело).

2_Кривая охлаждения (или нагрева) строится справа от диаграммы состояния в координатах температура (ось абсцисс) - время (ось ординат). Масштаб оси времени произвольный, а масштаб оси температуры такой же, как и на диаграмме состояния.
Во время охлаждения сплава в нем происходят фазовые превращения. Каждое превращение протекает за определенный промежуток времени, поэтому соответствующие им участки кривой охлаждения имеют различные углы наклона по отношению к горизонтальной оси. Чем быстрее происходит превращение, тем круче кривая. Перитектическое, эвтектическое и эвтектоидное превращения идут во времени при постоянной температуре (так как с = 0), следовательно, им на кривой охлаждения будут соответствовать горизонтальные участки.

3_Первой ступенью получения стали является выплавка из руды чугуна. Последовательность технологических процессов получения чугуна и стали и изготовления из них строительных конструкций показана на рис. 1.
Выплавка чугуна из руды производится в доменных печах. Материалами, участвующими в этом процессе, являются железные руды, флюсы (плавни) и топливо.
Железные руды представляют собой окислы железа, т. е. различные соединения железа с кислородом. Обычно в составе руды имеются также и другие, не содержащие окислов железа, минералы, которые в металлургии называются «пустой породой».

4_Конверторный способ основан на продувке сжатым воздухом расплавленного чугуна. При продувке кислород воздуха вступает в реакцию с примесями чугуна и окисляет их, в результате чего получается сталь. Для конверторного способа используют жидкий чугун, полученный в доменных печах и выдержанный в специальных металлоприемниках (миксерах).

Мартеновский способ вызван к жизни необходимостью перерабатывать стальной лом и отходы производства. Требовалось создать печь, в которой температура была бы настолько высокой, чтобы можно было плавить сталь и железо. Получение высокой температуры в мартеновской печи дало возможность не только использовать промышленные отходы в качестве шихтовых материалов, но и получать стали с весьма разнообразными свойствами. Мартеновская сталь поступает в виде листовой и сортовой, рельсов, отливок, заготовок для ковки и штамповки.

Наиболее совершенным способом производства стали является выплавка ее в электроплавильных печах. Основные преимущества этих печей заключаются в следующем:

1. В плавильном пространстве температура достигает 2000°, что способствует удалению вредных примесей: кислорода, серы и фосфора, а также неметаллических включений (сталь, полученная таким способом, по химическому составу лучше мартеновской).

2. Можно выплавлять любые сорта стали с содержанием заданного количества различных элементов и таких, как хром, никель и даже молибден, ванадий, вольфрам, титан и др.

3. Обеспечивается точность и простота регулирования температур.

4. Значительно уменьшается угар металла и легкая окисляемость легирующих элементов.

Выплавку стали производят в дуговых и индукционных электрических печах, а также роторных. Наибольшее распространение имеют дуговые электрические печи.

 

31) 2.1. Определение твердости по Бринеллю Твердость определяется вдавливанием в изделие стального шарика определенного диаметра (D) с определенной нагрузкой (Р).

Число твердости по Бринеллю НВ (Н/м2) равно отношению на-грузки к площади отпечатка (F). НВ = Р/ F = Р / π D h = 2P/ π (D – D2 – d2) где d – диаметр отпечатка, измеренный после снятия нагрузки, h – глу-бина отпечатка, вычисленная по D и d. Для определения твердости металла применяют шарики следующих диаметров: 2,5 мм; 5 мм и 10 мм, для металла толщиной, соответственно, до 3 мм; 3-6 мм; более 6 мм. Между диаметром шарика и нагрузкой существует определенная за-висимость:

Для черных металлов Р = 30 D2;

Для меди, латуни, бронзы Р = 10 D2;

Для алюминия и его сплавов Р = 2,5 D2.

2.2. Определение твердости по Роквеллу.

В поверхность испытуемого материала вдавливают наконечник под действием предварительной (Р1 = 100 Н) и окончательной (Р2) нагрузок. В качестве наконечников для твердых металлов применяют алмазный конус 8

с углом при вершине 120º или стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм для мягких металлов. В зависимости от типа испытуемого материала выбирается тип наконечника и назначается окончательная нагрузка.)Показания снимают по одной из шкал прибора (А, В или С). В за-висимости от шкалы, по которой определяют число твердости, приняты следующие обозначения: HRA, HRB и HRC.

Твердость по Роквеллу определяют по формуле: HR = K – (h2 – h1) / b где h1 и h2 – глубины внедрения наконечника под действием предвари-тельной (Р1) и окончательной (Р2) нагрузок соответственно, мм; К – посто-янное число, имеющее размерность в мм; b – цена деления шкалы индика-тора, соответствующая углублению наконечника на 0,002 мм.

2.3. Определение твердости по Виккерсу.

При определении твердости в испытуемый материал вдавливают че-тырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136º. При этом 9

применяют нагрузки от 50 до 1200 Н. После действия нагрузки на образце остается отпечаток в виде квадрата. Число твердости определяют как нагрузку, приходящуюся на еди-ницу поверхности отпечатка. НV = 2 P sin 0,5α / d2 где Р – нагрузка на пирамиду; α – угол при вершине пирамиды; d – длина диагонали отпечатка.

33. Кристаллизация и фазовый состав ЖУС. Диаграмма состояния. Фаза, твёрдые растворы, механические смеси, химические соединения. Феррит, аустенит, цементит, графит.

Некоторые металлы способны испытывать превращения в твёрдом состоянии при изменении температуры, т.е. подвергаться так называемой Вторичной кристаллизации. Существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах с разным строением элементарной ячейки кристаллической решётки называется аллотропией. При кристаллизации железа образуются четыре аллотропные его формы.Т⁰= 1539ºС – Fe_δ, при 1401ºС – Fe_γ, при 911ºС – Fe_β, при 768ºС – Fe_α. Каждая из аллотропных форм железа может образовывать с углеродом структурные составляющие в виде твёрдых растворов, механических смесей и химических соединений.

Твёрдые растворы и химические соединения также как и чистые компоненты состоят из кристаллов одного вида и поэтому являются однофазными составляющими. Механические смеси состоят из различных кристаллов и поэтому являются многофазными составляющими.

К однофазным структурным составляющим относятся феррит, аустенит, цементит и графит.

Феррит – твёрдый раствор внедрения углерода в Fe_α. Кристаллическая решётка феррита— объёмоцентрированный куб. При 20ºС максимальная концентрация углерода в феррите 0,006 %, а при 723ºС – 0,025 %, т.е с повышением температура растворимость углерода в Fe_α повышается. Феррит пластичен и магнитен. Твёрдость НВ = 70-80.

Аустенит – твёрдый раствор внедрения углерода в Fe_γ. Кристаллическая решётка аустенита—гранецентрированный куб. Максимальная концентрация углерода в аустените 2 % может наблюдаться при температуре не ниже 1130ºС. Концентрация углерода в аустените может меняться при изменении температуры сплава. Аустенит немагнитен и имеет более высокий удельный вес по сравнению с ферритом.

Цементит (карбид железа) – химическое соединение состава Fe₃С. По весу в цементите 6,67 % углерода, остальное железо. Хрупкое и твёрдое соединение (НВ=800). Кристаллическая решётка имеет сложную ромбическую форму. Магнитен до 210ºС. По условию образования выделяют три типа цементита:

· первичный – выделяется при охлаждении жидкого расплава железа с углеродом;

· вторичный – выделяется при охлаждении аустенита;

· третичный – выделяется при охлаждении феррита.

По составу все эти типы одинаковы, но форма их кристаллов различная.

Графит – одна из разновидностей углерода, образуется при очень медленном охлаждении жидкого расплава. Имеет гексагональную кристаллическую решётку. Графит электропроводен, химически стоек, малопрочен и мягок.

К многофазным структурным составляющим (механическим смесям) относят перлит и ледебурит.

Изменение равновесного состояния сплавов в зависимости от температуры и их состава изучают по диаграммам состояний. Для построения диаграммы состояний по оси абсцисс откладывается процентное содержание компонентов, а по оси ординат – температура. Для различных по составу сплавов строят кривые охлаждения или нагревания. Все характерные точки этих кривых соединяют на диаграмме в линии, которые называют критическими точками. Они отделяют область одних структурных составляющих от других. Диаграмма железа может отражать образование структур графита и цементита в зависимости от скорости охлаждения сплава. Выше линии ликвидуса сплавы находятся в жидком состоянии. Ниже линиисолидуса сплавы находятся в твёрдом состоянии. При 1499ºС протекает перитектическая реакция в результате которой образуется аустенит. При 1147ºСпротекает эвтектическая реакция в результате которой образуется механическая смесь ледебурит. При 727ºС протекает эвтектоидная реакция с образованием перлита.

Максимальная концентрация углерода в железе 6,67 %. Сплавы железа с углеродом делят на техническое железо, стали и чугуны.

Техническое железо содержит менее 0,025 % углерода. Его структурной составляющей является феррит.

34. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей— марганца, кремния, серы, фосфора, азота, кислорода и водорода.

Полезные примеси. Увеличение содержания Сприводит к увеличению твёрдости, хрупкости, уменьшению временной прочности. Si увеличивает прочность и хрупкость.Mn увеличивает прочность, хрупкость, красноломкость.

Вредные примеси. S снижает свариваемость, коррозионную стойкость; P повышает хрупкость, прочность, красноломкость.

Скрытые примеси. H₂, O₂, N₂повышают хрупкость, снижают ввынослиость.

35. Термическая обработка сталей: отжиг 1 и 2- го рода, нормализация, закалка, отпуск.

Отжиг 1-го рода производится с целью приведения стали в однородное состояние, снятия внутренних напряжений.

Отжиг 2-го рода связан с фазовыми превращениями. При этом повышается плотность, снижается твёрдость.

Нормализация— нагрев на 30-50 % выше критической точки, охлаждение на воздухе. Повышает твёрдость и прочность.

Закалка— нагрев на 30-50 % выше критической точки, выдержка до завершения фазовых превращений и охлаждение на воздухе.

Отпуск— заключительная стадия с нагревом стали при 160≤Т⁰≤500 ⁰С.

Механо-термическая обработка— для повышения прочности стали при одновременном воздействии повышенной Т⁰ и механического напряжения.

Химико-термическая— для изменения свойств поверхностного слоя стальных изделий: цементация, азотирование, цианирование, алютирование, хромирование, силицирование.

36. Легирующие добавки и маркировка сталей.

Низко- (до 3%), средне-)до 10%), высоко- (более 10%) легированные стали.

Легирующие добавки: Cr— повышает твёрдость и химическую стойкость, увеличение пластичности.Ni, W, Mn, Ti.

37. Конструкционные стали: низкоуглеродистые, низколегированные.

Требования: высокая прочность, выносливость, морозостойкость, стойкость к износу.

Конструкционные стали выбираются в зависимости от назначения: сварные(для особо тяжёлых условий динамического нагружения; СТ 3 ПС 0.9 ГС 12),
сварные конструкционные (под действием статических нагрузок; 10 ХСНД),
сварные конструкционные, работающие только на сжатие (СТ 3 кипящая),
вспомогательные (СТ 3).
Прочность сталей для указанных групп от 185 до более 540 МПа.

Маркировка сталей. А— механические св-ва; Б— химические св-ва; В— А+Б.
Метод производства: М- мартеновская, Б- бессемеровская, К- конвертерная.
КП- кипящая; ПС- полуспокойная; СП- спокойная.
Легирующие добавки: N— А,W— В,Mn— Г,Cu— Д,Ni— Н,Md— М,Si— С.

10ХСД— 0,1 % углерода, 1% хрома, 1% кремния, 1% меди. 25Г2С— 0,25% углерода, 1% Mn, 2% Si.