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1、金属材料教学提示与要求n教学提示n本章主要学习建筑钢材的有关知识。钢材的性能包括两大部分，一是力学性能(抗拉性能、冲击韧性、疲劳性能和硬度)，二是工艺性能（冷弯、焊接、热处理，冷加工强化及时效处理）。n建筑钢材的产品包括原料钢和用原料钢加工成的各种钢材。n教学要求n熟练掌握建筑钢材的抗拉性能、冲击韧性、疲劳性能和冷弯性能的意义，测定方法。n掌握土木工程中常用建筑钢材的分类及其选用原则，化学成分对钢材性能的影响，钢材的防腐蚀。n了解钢材的冶炼及分类，钢材的硬度概念，钢材的焊接性能和热处理方法及其对钢材性能的影响，钢材的组织与性能的关系，常用建筑钢材的品种。n铝合金及制品的性能。主要内容n建筑钢材
2、的基本知识建筑钢材的基本知识 n建筑钢材的性质建筑钢材的性质 n钢材的冷加工、时效及焊接钢材的冷加工、时效及焊接n建筑钢材的标准及选用建筑钢材的标准及选用n铝合金及制品的性能铝合金及制品的性能钢材的应用 花花 架架建筑钢材的基本知识n钢材钢材:以铁铁(Fe)为主要元素，含碳量(C)一般在2以下，并含有其它元素的材料n建筑钢材在建筑工程中的应用应用:n钢结构钢结构 型钢型钢、钢板、钢管n钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 钢筋钢筋、钢丝、钢绞线n优点优点:材质均匀、性能可靠、强度高强度高、具有一定的塑性塑性和韧性韧性及承受冲击和振动荷载的能力，可焊、铆、栓接便于装配便于装配钢材的分类n按化学成分化学成
3、分 n非合金钢非合金钢:即碳素钢碳素钢，合金元素含量极少n低合金钢低合金钢:合金元素含量较低n合金钢合金钢:为了改善钢材的某些性能，加入很多的合金元素n按主要质量等级主要质量等级n普通质量钢n优质钢n特殊质量钢n按脱氧方法脱氧方法分类n沸腾钢n镇静钢n半镇静（半脱氧）钢钢材的化学成分n1、碳碳(C)决定钢材性能的主要元素决定钢材性能的主要元素n 含碳量的影响含碳量的影响 n随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。n当含碳量超过1%时，钢材的极限强度开始下降。n含碳量过高还会增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气腐蚀性和可焊性。钢材的化学成分n2、硅硅(Si)、锰锰(M
4、n)有益元素n当含量较低时（小于1%），可提高钢材的强度，对塑性、韧性影响不大。n3、磷磷(P)、硫硫(S)有害元素n磷显著增加钢的冷脆性冷脆性n热脆性热脆性大大降低钢材的热加工性和可焊性n4、氧氧(O)、氮氮(N)有害元素n显著降低钢材的塑性、韧性，使可焊性变坏钢材腐蚀的危害n造成钢材受力截面减小，表面不平整导致应力集中，降低钢材的承载能力n尤其是显著降低钢材的冲击韧性，使钢材脆断n混凝土中的钢筋腐蚀后，产生体积膨胀，使混凝土顺筋开裂。n因此为了确保钢材不产生腐蚀，必须采取防腐措施。防止钢材腐蚀的方法 n1、保护膜法、保护膜法n例如在钢材的表面喷刷涂料涂料、搪瓷搪瓷、塑料塑料等或以金属镀层金
5、属镀层作为保护膜，如锌、锡、铬等。n2、电化学保护法、电化学保护法n3、合金化、合金化n在碳钢中加入能提高抗腐蚀能力的合金元素，如镍、铬、钛、铜等制成不同的合金钢。n防止混凝土中钢筋腐蚀最经济有效最经济有效的方法 n提高混凝土的密实度和碱度提高混凝土的密实度和碱度n保证钢筋有足够的保护层厚度保护层厚度 建筑钢材的性质n1、强度、强度n2、弹性、弹性n3、塑性、塑性n4、冲击韧性、冲击韧性n5、硬度、硬度 建筑钢材的性质 1、强度n屈服强度屈服强度（或称屈服极限屈服极限）ns;中、高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形为0.2%的应力0.2作为屈服强度n屈服强度对钢材的使用有着重要的意义，当构件
6、的实际应力达到屈服点时，将产生不可恢复的永久性变形，这在结构中是不允许的，thereforen屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据 n拉伸实验拉伸实验 n低碳钢拉伸应力应变曲线图低碳钢拉伸应力应变曲线图建筑钢材的性质 1、强度n极限抗拉强度极限抗拉强度b（或称抗拉强度抗拉强度）n钢材在拉力的作用下能承受的最大拉应力n屈强比屈强比sb 工程意义:n越小 结构可靠性越高，即防止结构破坏的潜力越大；太小 钢材有效利用率太低 n疲劳强度疲劳强度（或称疲劳极限疲劳极限）n钢材承受交变荷载106107次而不发生破坏的最大主应力 建筑钢材的性质 2、弹性n钢材在静荷载作用
7、下，应力和应变成正比n具有这种变形特征的性质称为弹性弹性 n在弹性阶段中应力和应变的比值称为弹性弹性模量模量，即E=/，单位MPan弹性模量是衡量钢材抵抗变形能力的指标n在工程上，弹性模量反映了钢材的刚度刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。建筑钢材的性质 3、塑性 n伸长率伸长率:指试件拉断后，标距长度的增量与原标距长度之比，常用%表示 n=（L1-L0）/L0100%n越大，说明钢材塑性越好n断面收缩率断面收缩率:指试件拉断后，颈缩处横截面积的减缩量占原横截面积的百分率，%n拉伸示意图拉伸示意图n钢材的冷弯冷弯不仅是评定其塑性、加工性能的要求，也是评定焊接质量的重要指标之一建筑钢
8、材的性质 4、冲击韧性n冲击韧性冲击韧性:n指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。n与钢的化学成分钢的化学成分、冶炼与加工冶炼与加工有关:n一般说，钢中的P、S含量越高，夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会降低冲击韧性;n还受温度和时间温度和时间的影响:n当温度降至某一温度范围时，ak 突然明显下降，钢材开始呈脆性断裂，这种性质称为冷脆性冷脆性建筑钢材的性质 5、硬度n硬度硬度:n在表面局部体积内，抵抗其他较硬物体压入产生塑性变形的能力n通常与抗拉强度有一定的关系n目前测定钢材硬度的方法很多，最常用的有布氏硬度布氏硬度，用HB表示。钢材的冷加工n冷加工冷加工:指钢材在常温常温下进行的加工n建筑钢材常
9、见的冷加工方式有:n冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等n冷加工强化冷加工强化:钢材在常温下超过弹性范围后，产生塑性变形，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象n钢筋冷拉曲线钢筋冷拉曲线钢材的时效n钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象称为时效时效。n自然时效自然时效:钢材经冷加工后在常温常温下搁置 1520天天在自然条件下的时效n人工时效人工时效:钢材加热至加热至100200保持保持2h以内，钢材的屈服强度、抗拉强度及硬度都进一步提高，而塑性、韧性继续降低完成时效过程 建筑钢材的标准及选用n一、钢结构钢结构用钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 n型
10、钢及钢板的规格和用途型钢及钢板的规格和用途n二、混凝土结构混凝土结构用钢热轧钢筋、冷拉热轧钢筋、冷轧带肋钢筋、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋和预应力混凝土用钢丝及钢绞线 n冷拔示意图冷拔示意图 铝为银白色轻金属，纯铝的密度为2.7g/cm3，约为钢的1/3。铝的性质活泼，在空气中能与氧结合形成致密坚固的氧化铝薄膜，覆盖在下层金属表面，阻止其继续腐蚀。因此，铝在大气中有良好的抗蚀能力。工业中常加入一定量的合金元素，如铜、镁、锰、锌和硅等来提高强度和耐蚀性。常用的铝合金有防锈铝合金(LF)、硬铝合金(LY)、超硬铝合金(LC)和锻铝合金(LD)。防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁。锰的主要作用是提高合金的
11、抗腐蚀能力，起到固溶强化作用。在铝中加入镁也可以起到固溶强化作用。硬铝合金主要是铝铜镁合金，这类合金的强度高但其抗腐蚀性差。超硬铝合金抗蚀性差，在高温下软化快。锻铝合金在铝中加入了镁、硅及铜等元素。这类合金具有良好的热塑性并有较好的机械性能，常用来制造建筑型材。铝合金及制品 1.铝合金门窗与普通木门窗、钢门窗相比，铝合金门窗具有如下特点。(1)质量轻。比用钢木门窗的质量减轻50%左右。(2)性能好。如气密性、水密性、隔声性、隔热性均比普通门窗好，故对安装空调设备的建筑、相对防尘、隔声、保温隔热等有特殊要求的建筑，更适宜采用铝合金门窗。(3)色泽美观。经过氧化着色处理，可着银白色、古铜色、暗红色
12、、黑色等柔和的颜色或带色的花纹，还可以涂装聚丙烯酸树脂膜、使表面光亮，增加了建筑物的立面和内部的美观。(4)使用维修方便。铝合金门窗不须要涂漆，不褪色、不脱落，表面不须要维修。铝合金门窗强度较高，刚性好，坚固耐用零部件经久不坏，开关灵活轻便，无噪声。(5)便于工业化生产。加工、制作、装配、试验都可在工厂进行大批量工业化生产。有利于实现产品设计标准化、系列化，零配件通用化，以及产品的商品化。铝合金及制品常用的装饰用铝合金制品常用的装饰用铝合金制品2.铝合金装饰板及吊顶 铝合金装饰板具有质量轻、不燃烧、耐久性好、施工方便、装饰效果好等特点。有以下几种。(1)铝合合花纹板及浅纹板。是采用防锈铝合金材
13、料，用特殊的花纹机辊轧而成的。花纹美观大方，筋高适中，不易磨损，防滑性好，防腐蚀性能强，便于冲洗，通过表面处理可以得到各种不同的颜色，花纹板板材平整，裁剪尺寸精确，便于安装。广泛用于现代建筑墙面装饰及楼梯、踏板等处。铝合金浅花纹板，其花纹精巧别致，色泽美观大方，同普通铝合金相比，刚度提高20%，抗污垢、防划伤、耐擦伤能力均有提高，是优良的建筑装饰材料之一。(2)铝合金压型板。它的特点是质量轻、外形美观、耐腐蚀、经久耐用、安装容易和施工快速等，经表面处理可得到各种优美的色彩，主要用作墙面和屋面。(3)铝合金穿孔平板。经机械穿孔而成的。孔型根据需要有圆孔、方孔、长方孔、三角孔和大小组合孔等。广泛用于宾馆、饭店、剧场、影院、播音室等公共建筑和中高级民用建筑中。铝合金及制品常用的装饰用铝合金制品常用的装饰用铝合金制品This is the content of steel.B Best wishes to you!