Металлы и сварка
(лекционный курс)
Введение
Человечество с древних времен знакомо с металлами. Орудия труда , хозяйственная утварь и украшения в основном изготовлялись из металла. Освоение материалов шло в последовательности : камень, золото , серебро , медь ( бронза ) и железо, поэтому по материалу орудий труда и оружия исторические периоды развития человечества делятся на каменный , бронзовый и железный века. Следовательно, в настоящее время мы живем в веке железа. Огромны природные ресурсы металлов, так доля железа ( по весу ) составляет 1/3 части всего земного шара ,а в поверхностном слое его ( до 1 км ) находятся 5 % железа , 8 % алюминия , 28 % кремния, 47 % кислорода и только 0, 0000005 % золота и 0, 00001 % серебра . Запасов только разведанных месторождений железа хватит для человечества более чем на два последующих столетия.
На человека в мире приходится в среднем около 4 тонн железа, из которого изготовлены строительные конструкции, трубопроводы, машины, трактора, грузовые и легковые автомобили, бытовые приборы, инструмент и пр. В машинах и строительных конструкциях преобладают детали , изготовленные из стали и чугуна. Более редкие и чаще всего дорогие металлы и сплавы в основном используются в радиоэлектронике и для украшений .
В связи со столь широким использованием металлов в нашей практической деятельности чрезвычайно велика роль знаний о металлах, о технологии изготовления и ремонта деталей и конструкций. Человек, знающий металлы и умеющий их обрабатывать, всегда пользовался уважением и почетом у всех народов мира. Так единственным «рабочим» богом во многих религиях были кузнецы: Гефест у греков, Сварог у славян, Вулкан у римлян. В Англии многие удачные кузнецы даже становились лордами.
Старинная легенда рассказывает, что царь Соломон по окончании строительства Иерусалимского храма ( XI век до новой эры) задумал прославить лучших строителей и пригласить их во дворец, а на время пира уступить свой царский трон лучшему из лучших- тому, кто особенно много сделал для строительства храма. Когда приглашенные явились во дворец, то один из них быстро взошел по ступеням золотого трона и сел на него. Его поступок вызвал изумление у присутствующих.
-Кто ты и по какому праву занял трон? - грозно спросил разгневанный царь.
Незнакомец обратился к каменщику и спросил его : Кто сделал твои инструменты?
-Кузнец, - ответил тот.
Сидящий на троне обратился к плотнику, столяру: -Кто вам сделал инструменты?
-Кузнец, -ответили те.
И все ,к кому обращался незнакомец, отвечали :
-Да ,кузнец выковал наши инструменты , которыми и был построен храм.
И царь согласился с доводами кузнеца, что никто из присутствующих строителей не смог бы выполнить свою работу без сделанных кузнецом инструментов , а сам кузнец заслуживает наибольшего почета среди строителей.
В настоящее время без автомобиля и водителя, без экскаватора и экскаваторщика, без крана и крановщика, без слесаря, токаря, сварщика и других работников, связанных с изготовлением, эксплуатацией и ремонтом машин и металлоконструкций нельзя представить современную стройку.
Инженер-строитель в своей практической деятельности непрерывно связан с использованием металлов в строительных конструкциях, с организацией труда рабочих и технологией рационального использования машин. Чтобы эффективно руководить производством надо «понимать» металлы и знать основы технологии их обработки, конструкторские особенности машин, особенности эксплуатации и ремонта их.
1. Металлы и сплавы.
Большая часть (3/4) всех химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева – металлы. По своим свойствам они отличаются от неметаллов: сочетают высокую прочность и твердость с хорошей пластичностью, обладают литейными свойствами и возможностью механической обработки, хорошо проводят тепло и электричество, но плохо пропускают рентгеновские лучи и отражают световые волны. Эти свойства обуславливаются особенностями внутриатомного строения металлов..