CHEMIA METALI
Metale w budownictwie
METALE I ICH STOPY
WA
AÅšCIWOÅšCI:
" stan skupienia: stały
metale
" Wysoki, metaliczny połysk,
Trudno topliwe Tt>700ºC
" dobra przewodność cieplna i elektryczna,
Fe Cr Ni
" kowalność, ciągliwość i plastyczność
A
atwo topliweTt<700 ºC
Metale podział ze względu na
Sn, Zn, Pb
gęstość
Ciężkie d>
Lekkie,
5000kg/m3
d<5000kg/m3
Fe, Cr, Ni, Sn, Pb,
Hg
Li. Mg, Al
" metale żelazne: stale, staliwa i żeliwa, tj. stopy żelaza (Fe) z węglem (C)
oraz innymi dodatkami uszlachetniajÄ…cymi;
" metale nieżelazne (kolorowe); składające się z pierwiastków metalicznych
bez dodatku żelaza; należą do nich: aluminium (Al), miedz
(Cu), cynk (Zn),
cyna (Sn), ołow (Pb), brąz (Cu + Sn) , mosiądz (Cu + Zn) , spiż (Cu + Sn +
Zn), znal (Zn + Al) i inne.
 Stal zwykła jest wytwarzana metodą martenowską.
Stale stopowe wytwarzane w piecach elektrycznych.
Stal z pieca jest odlewana w bloki, które następnie poddaje się
obróbce przez walcowanie lub kucie i przekazuje do użytku lub
do dalszej obróbki. Obróbka ostateczna żelaza i innych metali
odbywa siÄ™ przez:
odlewanie,
obróbkę plastyczną na zimno lub gorąco,
obróbkę mechaniczną.
Według zawartości pierwiastków stale dzielimy na :
stale niestopowe konstrukcyjne ogólnego przeznaczenia
stale stopowe, te zaś następnie -na gatunki,
zgodnie z PN-EN 10020:2002 (U).
 Możliwość łączenia na gorąco:
Spawanie  stopienie krawędzi łączonych elementów z
ewentualnym uzupełnieniem złącza dodatkowym spoiwem
o składzie zbliżonym do materiałów spawanych,
wykorzystuje się tu łatwość odbudowy struktury
krystalicznej podczas chłodzenia metalu
Zgrzewanie  nagrzewanie krawędzi łączonych do stanu
plastycznego i wywarcie znacznego nacisku
mechanicznego, złączenie następuje na skutek dyfuzji
jonów metalu
Lutowanie  wprowadzenie między łączone elementy
stopionego lutu( stopy cyny); złącze powstaje w wyniku
zwilżania łączonych powierzchni lutem (siły
międzycząsteczkowe) i dyfuzji w głąb metalu
Żelazo i jego stopy
Żelazo  nie występuje w przyrodzie w czystej
postaci
W związkach: +2 i +3 stopień utlenienia (łatwość
zmiany w roztworach wodnych)
Odporne na działanie wody wapiennej i zimnych
ługów  żelbet
Węglan żelaza(II) - syderyt
FeCO3 +CO2+H2OFe(HCO3)2
Działanie tlenem z powietrza:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3+8CO2
brunatne osady w rowach melioracyjnych i zatykanie siÄ™
przewodów wodociągowych
Żelazo i jego stopy
Farby mineralne, pigmenty: barwy brÄ…zowej
do czerwonej, odporne na działanie cementu
światła i innych zawierają tlenek żelaza(III)
Ochra  produkt wierrzenia rud żelazistych
Umbra  glina zawierająca sole żelaz i
manganu
Zabarwienie ceramiki budowlanej  żółty do
czerwonego
Żelazo i jego stopy
Redukcja w wielkich piecach rud żelaza:
Hematyt: Fe2O3
Limonit: Fe4O3(OH)6
Magnetyt: Fe3O4
redukcja
żelazo
Pirotyn: FeS
Fe2O3+3C2Fe+CO
Piryt: FeS2
utlenienie
Żelazo i jego stopy
Stopy żelaza z węglem: stal i żeliwa
Stopione w piecu żeliwo ulega nawęgleniu- powstaje
cementyt Fe3C oraz r- ry stałe węgla w żelazie
Podczas studzenia czystego żelaza zachodzą
przemiany fazowe:
1394ÚC
1538ÚC 912ÚC
Fe(ciecz) Ä…-Fe(´) ½-Fe Ä…-Fe
Ferryt ´ odm.
ferryt
austenit
wysokotemp.
Żelazo i jego stopy
Stal uspokojona (odtleniona)
Właściwości stali zależą od: zawartości węgla,
zawartości składników stopowych, sposobu obróbki
W przemyśle: stale węglowe i stopowe
W budownictwie; stale konstrukcyjne (węglowe lub
stopowe) o niskiej zawartości węgla (0,05  0,65%)
Dodatek Cr, Ni  wzrost odporności korozyjnej
Dodatek W, V- odporność na działanie wysokiej
temperatury i ścieranie
Chrom
Metal błyszczący, srebrzystobiały, niebieskawy
połysk, nie tworzy połączeń lutowanych
Do 600ÚC nie powstajÄ… naloty
Stosuje siÄ™ do elektrolitycznego chromowania
ochronnego i dekoracyjnego (stal i mosiÄ…dz)
dodatek stopowy do stali o odpornych na korozjÄ™,
narzędziowych i konstrukcyjnych
ZwiÄ…zki chromu: farby, garbniki, elektrolity w
ogniwach galwanicznych, odczynniki chemiczne,
pigmenty
Miedz

Czerwonobrązowy połysk, niezbyt twarda,
ciÄ…gliwa i kowalna, wysokie przewodnictwo
cieplne i elektryczne
Warstewka pasywna  ochrona przed
czynnikami atmosferycznymi
Zastosowanie: materiał dekarski, elementy
dekoracyjne, produkcja rur i przewodów
elektrycznych, uszczelnienia dylatacyjne
Stopy miedzi: mosiÄ…dze i brÄ…zy
Cynk
Niebieskobiały , dość twardy metal, kruchy w
temperaturze pokojowej, kowalny i ciÄ…gliwy
(100-150ÚC)
Na powietrzu pokrywa się szczelną powłoką
Zn2CO3(OH)2
Zastosowanie: blachy cynkowe lub
ocynkowane, druty siatki, farby cynkowe,
stopy cynku: znal: okucia i armatura
sanitarna
Ołów
Miękki, ciągliwy o błękitnoszarym połysku na
świeżym przekroju,
Na powietrzu tworzy siÄ™ warstewka ochronna:
Pb2[(OH)2CO3]+CO22PbCO3+H2O
Ze względu na rozpuszczalność węglanu ołowiu nie
można stosować rur ołowianych do ciepłej wody
Odporny na działanie związków siarki
Nie odporny na działanie gruntów i zapraw
cementowej i wapiennej
Produkcja pigmentów (minia)
Glin
Srebrzystobiały lekki metal, dobra przewodność elektryczna i
cieplna
Tworzenie warstewki ochronnej tlenku glinu
Amfoteryczny charakter glinu  nie odprony na działanie kwasów
i zasad
Reakcja mieszaniny opiÅ‚ków Al z Fe3O4 temp.=2400ÚC
8Al +3Fe3O44Al2O3+9Fe
powstające żelazo rozgrzane do białego żaru może być
stosowane do spawania zbrojenia stalowego bez użycia energii
elektrycznej
Mieszanina proszków Al i Fe w stosunku 15:83 o uziarnieniu 63 -
180µm rozżarzona pÅ‚omieniem acetyleno  tlenowym topi beton,
cegły ceramiczne i silkatowe, T=2200
Minerały zawierające glin  surowce do materiałów budowlanych
Magnez
Lekki srebrzystoszary metal
Matowieje na powietrzu  warstewka
ochronna
Mg metaliczny- otrzymywania stopów lekkich
z aluminium cynkiem i krzemem
Stosuje się jako materiał konstrukcyjny w
lotnictwie, kolejnictwie i przemyśle
samochodowym