土木工程材料 鋼材

1、第三章第三章 建筑金屬材料建筑金屬材料金屬材料主要有：金屬材料主要有： 金屬金屬鋼材優(yōu)點：鋼材優(yōu)點：q輕質(zhì)高強：輕質(zhì)高強： 艾菲爾鐵塔艾菲爾鐵塔 321M 7200T321M 7200T（18891889） 東京塔東京塔 333M 4000T333M 4000T（19581958）q韌性好、抗沖擊能力強，良好的可加工性能韌性好、抗沖擊能力強，良好的可加工性能q外表輕巧、華美，具有光澤等外表輕巧、華美，具有光澤等鋼材缺點：鋼材缺點：易銹蝕、維護(hù)費用高、耐火性差等易銹蝕、維護(hù)費用高、耐火性差等黑色金屬黑色金屬：鋼、鐵以及鋼鐵合金：鋼、鐵以及鋼鐵合金有色金屬有色金屬：除黑色金屬以外的金屬：除黑色金屬

2、以外的金屬 鋁、銅等鋁、銅等本章的教學(xué)目標(biāo)是：本章的教學(xué)目標(biāo)是： 了解建筑鋼材的微觀結(jié)構(gòu)及其與性質(zhì)的關(guān)系了解建筑鋼材的微觀結(jié)構(gòu)及其與性質(zhì)的關(guān)系 熟練掌握熟練掌握建筑鋼材的力學(xué)性能（包括強度、彈建筑鋼材的力學(xué)性能（包括強度、彈性及塑性變形，耐疲勞性）的意義，測定方法及性及塑性變形，耐疲勞性）的意義，測定方法及影響因素，掌握鋼材工藝性能影響因素，掌握鋼材工藝性能 熟悉熟悉建筑鋼材的強化機(jī)理及強化方法建筑鋼材的強化機(jī)理及強化方法 掌握掌握土木工程中常用的建筑鋼材的分類及其選土木工程中常用的建筑鋼材的分類及其選用原則用原則 第三章第三章 建筑建筑金屬材料金屬材料 3.13.1鋼材的冶煉和分類鋼材的冶煉

3、和分類 3.23.2建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的主要技術(shù)性能 3.33.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對性能的影響鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對性能的影響（自學(xué)為主）（自學(xué)為主） 3.43.4鋼材的冷加工與熱處理鋼材的冷加工與熱處理 3.53.5鋼材的應(yīng)用鋼材的應(yīng)用q建筑用鋼建筑用鋼q鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼q鋼筋混凝土用鋼鋼筋混凝土用鋼3.63.6鋼材的防護(hù)鋼材的防護(hù) 3.13.1鋼材的冶煉和分類鋼材的冶煉和分類一、鋼的冶煉一、鋼的冶煉原料：鐵礦石原料：鐵礦石（1 1）煉鐵：煉鐵：鐵礦石鐵礦石 鐵水鐵水+ +礦渣礦渣方法：高爐煉鐵方法：高爐煉鐵生鐵：含碳量生鐵：含碳量2.11-6.67%2.11-6.67%，脆硬，

4、脆硬（2 2）煉鋼：煉鋼：鐵水、鐵塊或廢鋼鐵水、鐵塊或廢鋼 鋼水鋼水+ +鋼渣鋼渣鋼鋼: : 含碳量含碳量0.06%-2.0%0.06%-2.0%鋼與生鐵的鋼與生鐵的主要區(qū)別：主要區(qū)別：含碳量不同含碳量不同冶煉冶煉冶煉冶煉煉鋼的原理就是把熔融的生鐵進(jìn)行加工，使其中碳的含量煉鋼的原理就是把熔融的生鐵進(jìn)行加工，使其中碳的含量降到降到2.0%2.0%以下，其它雜質(zhì)含量也控制在相應(yīng)規(guī)定范圍之內(nèi)。以下，其它雜質(zhì)含量也控制在相應(yīng)規(guī)定范圍之內(nèi)。目前，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法已成為現(xiàn)在煉鋼的主要方法，而平爐目前，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法已成為現(xiàn)在煉鋼的主要方法，而平爐法則已基本淘汰。法則已基本淘汰。二、鋼的分類二、鋼的分類1 1

5、 按化學(xué)成分分按化學(xué)成分分：鋼的主要成分：鋼的主要成分： 鐵、碳鐵、碳其他一些雜質(zhì)：其他一些雜質(zhì)： 硅、錳、鈦、釩硅、錳、鈦、釩 磷、硫、氧、氮磷、硫、氧、氮 （1 1）碳素鋼）碳素鋼- - 低碳鋼（含碳量低碳鋼（含碳量0.25%0.6%0.6%）（2 2）合金鋼）合金鋼- - 低合金鋼（合金元素含量低合金鋼（合金元素含量5%5%） 中合金鋼（合金元素含量中合金鋼（合金元素含量5-10%10%10%）有害有害可以調(diào)整可以調(diào)整鋼材性能鋼材性能專門加入專門加入合金元素合金元素二、鋼的分類二、鋼的分類2 2 按冶煉時脫氧程度分按冶煉時脫氧程度分：（1 1）鎮(zhèn)靜鋼）鎮(zhèn)靜鋼：用硅脫氧，鋼質(zhì)均勻：用硅脫氧

6、，鋼質(zhì)均勻密實，品質(zhì)好，成本高，可用于承受密實，品質(zhì)好，成本高，可用于承受沖擊荷載的重要結(jié)構(gòu)。沖擊荷載的重要結(jié)構(gòu)。（2 2）沸騰鋼）沸騰鋼：用錳鐵脫氧，內(nèi)部雜：用錳鐵脫氧，內(nèi)部雜質(zhì)多，化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻，質(zhì)多，化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻，強度低、沖擊韌性差、可焊性差、生強度低、沖擊韌性差、可焊性差、生產(chǎn)成本低，可用于一般建筑結(jié)構(gòu)。產(chǎn)成本低，可用于一般建筑結(jié)構(gòu)。（3 3）半鎮(zhèn)靜鋼）半鎮(zhèn)靜鋼：用少量硅脫氧，性：用少量硅脫氧，性能介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間能介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間（4 4）特殊鎮(zhèn)靜鋼）特殊鎮(zhèn)靜鋼(A)(A)沸騰鋼沸騰鋼 (B)(B)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼兩鋼錠的縱剖面圖兩鋼錠的縱剖面圖代號代號

7、“F”代號代號“TZ”代號代號“Z”代號代號“b”A AB B問題：鋼材的脫氧程度對鋼材質(zhì)量的影響？ 答：脫氧程度不高的鋼材中還保留較多的答：脫氧程度不高的鋼材中還保留較多的FeOFeO，在鋼材鑄錠時，在鋼材鑄錠時，碳與碳與FeOFeO反應(yīng)生成反應(yīng)生成COCO氣泡，并有一部分殘留在鋼中，造成微裂縫氣泡，并有一部分殘留在鋼中，造成微裂縫和成分偏析，降低致密性、強度和可焊性，低溫下的韌性變差，和成分偏析，降低致密性、強度和可焊性，低溫下的韌性變差，冷脆性和時效敏感性增大等。冷脆性和時效敏感性增大等。 脫氧程度排序：脫氧程度排序： 特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼 鋼材性

8、能與質(zhì)量排序：鋼材性能與質(zhì)量排序： 特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼二、鋼的分類二、鋼的分類3 3 按雜質(zhì)含量分按雜質(zhì)含量分： 普通鋼：含硫量普通鋼：含硫量0.0450.045-0.050-0.050；含磷量；含磷量0.0450.045。 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0350.035；含磷量；含磷量0.0350.035。 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0250.025，含磷量，含磷量0.0250.025。 特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0150.015，含磷量，含磷量0.0250.025。 牌號后加牌號后加“高高”或或“A”后后加加“E

9、”4 4、按照用途、按照用途：（1 1）結(jié)構(gòu)鋼：主要用于工程構(gòu)件和機(jī)械零件）結(jié)構(gòu)鋼：主要用于工程構(gòu)件和機(jī)械零件, ,一般為中一般為中、低碳鋼低碳鋼（2 2）工具鋼：主要用于各種刀具，量具和磨具）工具鋼：主要用于各種刀具，量具和磨具, ,一般為高碳鋼一般為高碳鋼（3 3）特殊鋼：用于特殊場合，如不銹鋼，耐熱鋼，磁性鋼，耐）特殊鋼：用于特殊場合，如不銹鋼，耐熱鋼，磁性鋼，耐酸鋼等，一般為合金鋼酸鋼等，一般為合金鋼 建筑上常用的是結(jié)構(gòu)鋼。建筑上常用的是結(jié)構(gòu)鋼。5 5、按照產(chǎn)品型式、按照產(chǎn)品型式：（1 1）型材：鋼結(jié)構(gòu)用角鋼，工字鋼，方鋼，槽鋼等）型材：鋼結(jié)構(gòu)用角鋼，工字鋼，方鋼，槽鋼等（2 2）板材

10、：各種厚度鋼板）板材：各種厚度鋼板（3 3）線材：鋼筋，鋼絲，鋼絞線）線材：鋼筋，鋼絲，鋼絞線（4 4）管材：鋼管，自來水管，鋼管樁）管材：鋼管，自來水管，鋼管樁3.2 3.2 建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的主要技術(shù)性能一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能靜荷載：一定的力學(xué)強度和不致過大的變形靜荷載：一定的力學(xué)強度和不致過大的變形動荷載：較高的韌性動荷載：較高的韌性q1 1、強度（抗拉性能）、強度（抗拉性能）q2 2、塑性、塑性q3 3、韌性、韌性q4 4、硬度、硬度q5 5、疲勞強度、疲勞強度力學(xué)性能力學(xué)性能工藝性能工藝性能技術(shù)性能技術(shù)性能強度、彈性、塑性、耐磨性強度、彈性、塑性、耐磨性 （可加工性）

11、：冷彎、可焊性（可加工性）：冷彎、可焊性一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能1 1、強度、強度：在外力作用下，材料抵抗：在外力作用下，材料抵抗變形和破壞變形和破壞能力能力鋼材受力產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，反映鋼材的主要力學(xué)特征鋼材受力產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，反映鋼材的主要力學(xué)特征低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)應(yīng)變關(guān)系曲線變關(guān)系曲線OAOA：彈性階段：彈性階段ABAB：屈服階段：屈服階段BCBC：強化階段：強化階段CDCD：頸縮階段。：頸縮階段。彈性階段彈性階段(OA(OA段段) )：在：在OAOA階段，如卸去荷載，試件將恢復(fù)原狀，表現(xiàn)為彈性變階段，如卸去荷載，試件將恢復(fù)原狀，表現(xiàn)為彈性變形，與形，與A A點相對應(yīng)的應(yīng)力為

12、彈性極限。此階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即產(chǎn)生單位點相對應(yīng)的應(yīng)力為彈性極限。此階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即產(chǎn)生單位彈性應(yīng)變時所需的應(yīng)力大小。彈性應(yīng)變時所需的應(yīng)力大小。（彈性模量和彈性極限）（彈性模量和彈性極限）屈服階段屈服階段(AB(AB段段) )：圖中：圖中B B上點是這一階段應(yīng)力最高點，稱為屈服上限，上點是這一階段應(yīng)力最高點，稱為屈服上限，B B下點下點稱為屈服下限。由于稱為屈服下限。由于B B下比較穩(wěn)定易測，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為下比較穩(wěn)定易測，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點或屈服點或屈服強度屈服強度，用，用s s表示。鋼材受力達(dá)屈服點后，變形即迅速發(fā)展，盡表示。鋼材受力達(dá)屈服點

13、后，變形即迅速發(fā)展，盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設(shè)計中一般以屈服點作為強度取值依據(jù)。管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設(shè)計中一般以屈服點作為強度取值依據(jù)。強化階段強化階段(BC(BC段段) )：對應(yīng)于最高點：對應(yīng)于最高點C C的應(yīng)力，稱為的應(yīng)力，稱為強度極限或抗拉強度強度極限或抗拉強度。工程上。工程上使用的鋼材，不僅希望具有高的屈服強度，還希望具有一定的使用的鋼材，不僅希望具有高的屈服強度，還希望具有一定的屈強比屈強比。屈強比。屈強比越小，鋼材在受力超過屈服點工作時的可靠性越大，結(jié)構(gòu)愈安全。但如果屈強越小，鋼材在受力超過屈服點工作時的可靠性越大，結(jié)構(gòu)愈安全。但如果屈強比過小，則鋼材有效

14、利用率太低，造成浪費。比過小，則鋼材有效利用率太低，造成浪費。頸縮階段頸縮階段(CD(CD段段) ): :由于試件斷面急劇縮小，塑性變形迅速增加，拉力也就隨著由于試件斷面急劇縮小，塑性變形迅速增加，拉力也就隨著下降，最后發(fā)生斷裂。將拉斷后的試件于斷裂處對接在一起，測得其斷后標(biāo)距。下降，最后發(fā)生斷裂。將拉斷后的試件于斷裂處對接在一起，測得其斷后標(biāo)距。標(biāo)距的伸長值與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率。標(biāo)距的伸長值與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率。(1)(1) 彈性模量：彈性模量：鋼材受力初期，應(yīng)力與應(yīng)變成比例地增長，應(yīng)力與鋼材受力初期，應(yīng)力與應(yīng)變成比例地增長，應(yīng)力與應(yīng)變之比為常數(shù)，稱為彈性模量，應(yīng)變之比為常數(shù)

15、，稱為彈性模量，即即E E = =/ /。這個階段的最大應(yīng)。這個階段的最大應(yīng)力（力（P P點對應(yīng)值）稱為點對應(yīng)值）稱為比例極限比例極限p p。彈性模量反映了材料受力時抵。彈性模量反映了材料受力時抵抗彈性變形的能力，即材料的剛度，它是鋼材在抗彈性變形的能力，即材料的剛度，它是鋼材在靜荷載靜荷載作用下計算作用下計算結(jié)構(gòu)變形的一個重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)變形的一個重要指標(biāo)。拉伸性能拉伸性能是建筑鋼材最重要的性能。通過對鋼材進(jìn)行抗拉試驗所測是建筑鋼材最重要的性能。通過對鋼材進(jìn)行抗拉試驗所測的的屈服強度、抗拉強度屈服強度、抗拉強度( (極限強度）和伸長率極限強度）和伸長率是鋼材的重要技術(shù)性是鋼材的重要技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)

16、。質(zhì)指標(biāo)。(2)(2)彈性極限：彈性極限：應(yīng)力超過比例極限后，應(yīng)力應(yīng)力超過比例極限后，應(yīng)力- -應(yīng)變曲線略有彎曲，應(yīng)應(yīng)變曲線略有彎曲，應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比例關(guān)系，但卸去外力時，試件變形能立即消失，力與應(yīng)變不再成正比例關(guān)系，但卸去外力時，試件變形能立即消失，此階段產(chǎn)生的變形是彈性變形。不產(chǎn)生殘留塑性變形的最大應(yīng)力此階段產(chǎn)生的變形是彈性變形。不產(chǎn)生殘留塑性變形的最大應(yīng)力（e e點對應(yīng)值）稱為點對應(yīng)值）稱為彈性極限彈性極限e e。事實上，。事實上，p p與與e e相當(dāng)接近。相當(dāng)接近。注意注意(3) (3) 屈服強度和條件屈服強度屈服強度和條件屈服強度 當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生

17、彈性當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B B點后，塑性應(yīng)變急點后，塑性應(yīng)變急劇增加，曲線出現(xiàn)一個波動的小平臺，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一劇增加，曲線出現(xiàn)一個波動的小平臺，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈服點的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為服點的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服，稱為屈服點或屈服強度，用點或屈服強度，用s s表示，表示，設(shè)計中一般以其為強度取值依據(jù)。設(shè)計中一般以其

18、為強度取值依據(jù)。 有些鋼材有些鋼材( (如高碳鋼如高碳鋼) )無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性變形塑性變形(0.2(0.2) )時的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈時的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服強度服強度( (0.2)0.2)。高碳鋼拉伸時的應(yīng)力。高碳鋼拉伸時的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線如圖所示。應(yīng)變曲線如圖所示。 注意注意硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強度高，塑性差，拉伸過硬鋼強度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈服階段，無法直接程無明顯屈服階段，無法直接測定屈服強度。用條件屈服強測定屈服強度。用條件屈服強度度0.2來代替屈服強

19、度。來代替屈服強度。條件屈服點條件屈服點0.2 ：使硬鋼產(chǎn)生：使硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力。見左塑性變形時的應(yīng)力。見左圖。圖。0A0.2%aboa總變形。ba彈性變形99.8%。ob塑性變形0.2%。(4)(4)極限強度極限強度當(dāng)鋼材屈服到一定程度后，由于內(nèi)部晶粒重新排列，其抵抗變當(dāng)鋼材屈服到一定程度后，由于內(nèi)部晶粒重新排列，其抵抗變形能力又重新提高，此時變形雖然發(fā)展很快，但卻只能隨著應(yīng)形能力又重新提高，此時變形雖然發(fā)展很快，但卻只能隨著應(yīng)力的提高而提高，直至應(yīng)力達(dá)最大值。此后，鋼材抵抗變形的力的提高而提高，直至應(yīng)力達(dá)最大值。此后，鋼材抵抗變形的能力明顯降低，并在最薄弱處發(fā)生較大的塑性變

20、形，此處試件能力明顯降低，并在最薄弱處發(fā)生較大的塑性變形，此處試件截面迅速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂破壞。截面迅速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的最大應(yīng)力值（鋼材受拉斷裂前的最大應(yīng)力值（b b點對應(yīng)值）稱為強度極限或點對應(yīng)值）稱為強度極限或抗拉強度抗拉強度bb，不直接利用。，不直接利用。 屈強比（屈強比（ s/ s/ bb）：反映材料的安全可靠程度和利用率。）：反映材料的安全可靠程度和利用率。%100001LLL （1 1）伸長率）伸長率：伸長率表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時伸長率表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時頸縮處的伸長較大，故當(dāng)原始標(biāo)距頸縮處的伸

21、長較大，故當(dāng)原始標(biāo)距L L0 0與試件的直徑與試件的直徑d d0 0之比之比愈大，則頸縮處伸長中的比重愈小，因而計算的伸長率會愈大，則頸縮處伸長中的比重愈小，因而計算的伸長率會小些。所以規(guī)定小些。所以規(guī)定L L0 0=5d=5d0 0或或L L0 0=10d=10d0 0。2 2 塑性：塑性：塑性是鋼材的一個重要性能指標(biāo)。塑性是鋼材的一個重要性能指標(biāo)。 在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力用拉伸試驗時的伸長率、斷面收縮率表示用拉伸試驗時的伸長率、斷面收縮率表示伸長率伸長率是衡量是衡量鋼材塑性鋼材塑性的指標(biāo)，的指標(biāo)，它的數(shù)值越大，表示它的數(shù)值越大，表示鋼材

22、塑性越好鋼材塑性越好。 良好的塑性，可將結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力良好的塑性，可將結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力( (超過屈服點的應(yīng)超過屈服點的應(yīng)力力) )重分布，從而避免結(jié)構(gòu)過早破壞。重分布，從而避免結(jié)構(gòu)過早破壞。5 5 ：表示：表示L L0 0 =5d =5d0 0的伸長率的伸長率10 10 ：表示：表示L L0 0 =10d =10d0 0時的伸長率時的伸長率 d d0 0鋼材直徑鋼材直徑(2) (2) 斷面收縮率（斷面收縮率（）010AAA 伸長率和斷面收縮率伸長率和斷面收縮率表示鋼材斷裂前經(jīng)受塑性變形的能力。伸表示鋼材斷裂前經(jīng)受塑性變形的能力。伸長率越大或斷面收縮率越大，說明鋼材塑性越大。長率越大或斷面收縮率越大，

23、說明鋼材塑性越大。 鋼材塑性大，不僅便于進(jìn)行各種加工，而且能保證鋼材在建筑鋼材塑性大，不僅便于進(jìn)行各種加工，而且能保證鋼材在建筑上的安全使用。因為鋼材的塑性變形能調(diào)整局部高峰應(yīng)力，使之趨上的安全使用。因為鋼材的塑性變形能調(diào)整局部高峰應(yīng)力，使之趨于平緩，以免引起建筑結(jié)構(gòu)的局部破壞及其所導(dǎo)致的整個結(jié)構(gòu)破壞；于平緩，以免引起建筑結(jié)構(gòu)的局部破壞及其所導(dǎo)致的整個結(jié)構(gòu)破壞；鋼材在塑性破壞前，有很明顯的變形和較長的變形持續(xù)時間，便于鋼材在塑性破壞前，有很明顯的變形和較長的變形持續(xù)時間，便于人們發(fā)現(xiàn)和補救。人們發(fā)現(xiàn)和補救。0 0試件原始截面積試件原始截面積1 1試件拉斷后頸縮處的截面積試件拉斷后頸縮處的截面積

24、3 3 沖擊韌性沖擊韌性|沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗確定的。以擺錘打擊試件，于過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗確定的。以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)。沖擊韌性指標(biāo)。沖擊韌性值（沖擊韌性值（ k k ）：以擺錘沖擊）：以擺錘沖擊V V形缺口試件時單位面形缺口試件時單位面積所消耗的功積所消耗的功鋼材的沖擊韌性越大鋼材的沖擊韌性越大, ,鋼材抵抗沖擊荷載的能力越強。鋼材抵抗沖擊荷載的能力越強。

25、k k值與試驗溫度有關(guān)。有些材料在常溫時沖擊韌性并不低，破壞值與試驗溫度有關(guān)。有些材料在常溫時沖擊韌性并不低，破壞時呈現(xiàn)韌性破壞特征。但當(dāng)試驗溫度低于某值時，時呈現(xiàn)韌性破壞特征。但當(dāng)試驗溫度低于某值時，k k突然大幅度突然大幅度下降。下降。鋼材的冷脆性：材料無明顯塑性變形而發(fā)生脆性斷裂，這種性質(zhì)稱鋼材的冷脆性：材料無明顯塑性變形而發(fā)生脆性斷裂，這種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性為鋼材的冷脆性 脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度AhHPk)(一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能4 4、硬度：、硬度：鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗變形的能力鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗變形的能力測定方法：以硬物壓入鋼材表面，根據(jù)壓力大小和壓痕面積或壓入深度評定

26、。測定方法：以硬物壓入鋼材表面，根據(jù)壓力大小和壓痕面積或壓入深度評定。常用指標(biāo)：布氏硬度（常用指標(biāo)：布氏硬度（HBHB）、洛氏硬度）、洛氏硬度（HRA或HRC）布氏法布氏法壓痕直徑壓痕直徑：用一定的壓力把淬火的鋼球壓入鋼材表面，將壓力除以壓：用一定的壓力把淬火的鋼球壓入鋼材表面，將壓力除以壓痕面積，得布氏硬度（痕面積，得布氏硬度（HBHB）。壓痕較大，實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定。）。壓痕較大，實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定。洛氏法洛氏法壓痕深度壓痕深度：在洛氏硬度機(jī)上根據(jù)測量的壓痕深度計算：在洛氏硬度機(jī)上根據(jù)測量的壓痕深度計算（HRAHRA或或HRCHRC） 操作簡單迅速，但壓痕小，試驗精度差。操作簡單迅速，但壓

27、痕小，試驗精度差。 5 5、疲勞強度疲勞強度 受交變荷載反復(fù)作用，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷受交變荷載反復(fù)作用，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象裂破壞的現(xiàn)象, ,稱為疲勞破壞。稱為疲勞破壞。 鋼材的鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成細(xì)小斷裂，隨的，首先在局部開始形成細(xì)小斷裂，隨后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴(kuò)大，直至突然發(fā)生瞬時疲勞斷裂。后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴(kuò)大，直至突然發(fā)生瞬時疲勞斷裂。疲勞破壞是在低應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的，所以危害極大，往往造成災(zāi)難性的事疲勞破壞是在低應(yīng)力狀態(tài)下突

28、然發(fā)生的，所以危害極大，往往造成災(zāi)難性的事故。故。 鋼材在無窮次交變荷載作用下而鋼材在無窮次交變荷載作用下而不至引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值，稱不至引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值，稱為為疲勞強度極限疲勞強度極限，實際測量時常以，實際測量時常以2 210106 6次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)。鋼材的疲次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)。鋼材的疲勞強度與很多因素有關(guān)，如本身強度、勞強度與很多因素有關(guān)，如本身強度、組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、合金成分、夾組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、合金成分、夾雜物和應(yīng)力集中情況等。雜物和應(yīng)力集中情況等。二、工藝性能二、工藝性能冷彎性能冷彎性能焊接性能焊接性能鋼材在各種加工過鋼材在各種加工過程中的行為程中的行為冷彎性能冷彎

29、性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎性能是以試驗是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎性能是以試驗時的彎曲角度時的彎曲角度(a)和彎心直徑和彎心直徑(d)為指標(biāo)表示。鋼材冷彎時的彎曲角度愈大，為指標(biāo)表示。鋼材冷彎時的彎曲角度愈大，彎心直徑愈小，則表示其冷彎性能愈好。彎心直徑愈小，則表示其冷彎性能愈好。 鋼材的冷彎性能也是表明鋼材在靜荷下的塑性，它能揭示鋼材內(nèi)部組織是否鋼材的冷彎性能也是表明鋼材在靜荷下的塑性，它能揭示鋼材內(nèi)部組織是否均勻，是否存在內(nèi)應(yīng)力及夾雜物等缺陷。在工程中，冷彎試驗還被用作對鋼材均勻，是否存在內(nèi)應(yīng)力及夾雜物等缺陷。在工程中，冷彎試驗還被用作對鋼材焊接質(zhì)

30、量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗的一種手段。焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗的一種手段。 1 1 冷彎性能冷彎性能二、工藝性能二、工藝性能2 2 焊接性能焊接性能: :焊接：焊接：把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態(tài)，而牢固的連接起來。狀態(tài)，而牢固的連接起來。鋼材的焊接性能鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強度熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強度不低于原有鋼材的強度。不低于原有鋼材的強度。 鋼材的化學(xué)成分對鋼材

31、的可焊性有很大的影響。隨鋼材的鋼材的化學(xué)成分對鋼材的可焊性有很大的影響。隨鋼材的含碳含碳量、合金元素及雜質(zhì)元素含量的提高，鋼材的可焊性降低量、合金元素及雜質(zhì)元素含量的提高，鋼材的可焊性降低。鋼材的。鋼材的含碳量超過含碳量超過0.250.25時，可焊性明顯降低；硫含量較多時，會使焊口時，可焊性明顯降低；硫含量較多時，會使焊口處產(chǎn)生熱裂紋，嚴(yán)重降低焊接質(zhì)量。鋼材的焊接須執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。處產(chǎn)生熱裂紋，嚴(yán)重降低焊接質(zhì)量。鋼材的焊接須執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。 問題：問題： 什么是屈強比，對選用鋼材有何意義？什么是屈強比，對選用鋼材有何意義？ 答：屈服強度與極限強度是衡量鋼材強度的兩個重要指標(biāo)，二者之比稱為屈強比s

32、/b。 在應(yīng)用中，s /b愈小，則反映鋼材的可靠性愈大，結(jié)構(gòu)的安全性愈高。 但這個比值過小，則鋼材的利用率低，不夠經(jīng)濟(jì)；若屈強比較大，雖然鋼材的利用率較大，但強度的儲備過小，脆斷傾向較大，不夠安全。因此，屈強比最好在0.600.75，既安全又經(jīng)濟(jì)。3.3 3.3 鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對性能的影響鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對性能的影響一、鋼材的晶體結(jié)構(gòu)一、鋼材的晶體結(jié)構(gòu)鐵鐵- -碳合金晶體，鋼的晶格有兩種構(gòu)架：碳合金晶體，鋼的晶格有兩種構(gòu)架：鋼材晶體結(jié)構(gòu)中，各個原子以金屬鍵相互結(jié)合在一起，這種結(jié)合方鋼材晶體結(jié)構(gòu)中，各個原子以金屬鍵相互結(jié)合在一起，這種結(jié)合方式就決定了鋼材具有很高的強度和良好的塑性。式就決定了鋼

33、材具有很高的強度和良好的塑性。鋼材的晶格并不鋼材的晶格并不都是完好無缺的規(guī)則排列，而是存在許多缺陷，它們將顯著地影都是完好無缺的規(guī)則排列，而是存在許多缺陷，它們將顯著地影響鋼材的性能，這是鋼材的實際強度遠(yuǎn)比理論強度小的根本原因響鋼材的性能，這是鋼材的實際強度遠(yuǎn)比理論強度小的根本原因。其主要的缺陷有三種：其主要的缺陷有三種：體心立方晶格體心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格點缺陷點缺陷線缺陷線缺陷面缺陷面缺陷鋼晶格的兩種構(gòu)架鋼晶格的兩種構(gòu)架鋼材的晶格并不都是完好無缺鋼材的晶格并不都是完好無缺的規(guī)則排列，而是存在許多缺的規(guī)則排列，而是存在許多缺陷，它們將顯著地影響鋼材的陷，它們將顯著地影響鋼材的性能

34、，這是鋼材的實際強度遠(yuǎn)性能，這是鋼材的實際強度遠(yuǎn)比理論強度小的根本原因。其比理論強度小的根本原因。其主要的缺陷有三種：主要的缺陷有三種：點缺陷點缺陷、線缺陷線缺陷和和面缺陷面缺陷。晶格滑移面示意圖 晶格缺陷示意圖 二、鋼材的基本晶體組織二、鋼材的基本晶體組織v純鐵在不同溫度下有不同的晶體結(jié)構(gòu)純鐵在不同溫度下有不同的晶體結(jié)構(gòu)液態(tài)鐵液態(tài)鐵-Fe-Fe 體心立方晶體體心立方晶體-Fe -Fe 面心立方晶體面心立方晶體-Fe -Fe 體心立方晶體體心立方晶體1535153513941394912912v鋼中碳原子與鐵原子的三種基本結(jié)合形式：鋼中碳原子與鐵原子的三種基本結(jié)合形式：q固溶體固溶體q化合物化

35、合物q機(jī)械混合物機(jī)械混合物v鋼是以鐵（鋼是以鐵（FeFe）為主的）為主的Fe-CFe-C合金合金Fe-CFe-C合金于一定條件下能形成具有一定形態(tài)的聚合體，稱為鋼的合金于一定條件下能形成具有一定形態(tài)的聚合體，稱為鋼的組織，顯微鏡下能觀察到它們的微觀形貌圖象組織，顯微鏡下能觀察到它們的微觀形貌圖象( (見下圖見下圖) )，故也稱，故也稱顯微組織。顯微組織。 片狀珠光體（片狀珠光體（10001000倍）倍） 針狀和塊狀鐵素體（針狀和塊狀鐵素體（100100倍）倍）鐵素體鐵素體滲碳體滲碳體珠光體珠光體奧氏體奧氏體二、鋼材的基本晶體組織二、鋼材的基本晶體組織鐵素體鐵素體: :鋼材中的鐵素體系碳在鋼材中

36、的鐵素體系碳在-Fe-Fe中的中的固溶體固溶體，由于，由于-Fe-Fe體心立方晶體心立方晶格的原子間空隙小，溶碳能力較差，故鐵素體含碳量很少（小于格的原子間空隙小，溶碳能力較差，故鐵素體含碳量很少（小于0.020.02），），由此決定其塑性、韌性好；但強度、硬度低。由此決定其塑性、韌性好；但強度、硬度低。滲碳體滲碳體: :滲碳體為鐵和碳的滲碳體為鐵和碳的化合物化合物FeFe3 3C C ，其含碳量高達(dá)，其含碳量高達(dá)6.676.67，晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，復(fù)雜，塑性差，性硬脆，抗拉強度低。塑性差，性硬脆，抗拉強度低。珠光體珠光體: :珠光體為鐵素體和滲碳體的珠光體為鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物機(jī)

37、械混合物，含碳量較低，含碳量較低(0.8(0.8) )，層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，塑性較好，強度和硬度較高。塑性較好，強度和硬度較高。奧氏體奧氏體：鋼材在溫度高于鋼材在溫度高于723 723 時，還存在奧氏體。奧氏體為碳在時，還存在奧氏體。奧氏體為碳在-Fe-Fe中的中的固溶體固溶體，溶碳能力較強，高溫時含碳量可達(dá)，溶碳能力較強，高溫時含碳量可達(dá)2.062.06，低溫下降，低溫下降至至0.80.8。其強度、硬度不高，但塑性好其強度、硬度不高，但塑性好。碳鋼處于紅熱狀態(tài)時即。碳鋼處于紅熱狀態(tài)時即存在這種組織，這時鋼易于軋制成型。存在這種組織，這時鋼易于軋制成型。鋼材在常溫下主要顯微組織：鋼材在常溫下主

38、要顯微組織： 化學(xué)元素化學(xué)元素強度強度硬度硬度塑性塑性韌性韌性可焊可焊性性其他其他硅（硅（SiSi）1%1%1% 冷脆性冷脆性錳（錳（MnMn）1%1%溶入鐵素體，形成固熔體溶入鐵素體，形成固熔體脫氧脫硫脫氧脫硫錳（錳（MnMn）1%405033545517180d=3ad=4ad=5aHRB4006252840405040054016180d=4ad=5ad=6aHRB5006252840405050063015180d=6ad=7ad=8a低碳鋼熱軋盤條低碳鋼熱軋盤條拉絲用盤條（拉絲用盤條（ L L類）：類）：Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235建筑用盤條（建筑用盤條（J

39、J類）：類）：HRB235HRB235標(biāo)記方式：標(biāo)記方式：盤條盤條 原材牌號原材牌號- -分類代號分類代號 公稱直徑公稱直徑-GB701-97-GB701-97盤條盤條 HRB235A.F-J6.5- GB701-97HRB235A.F-J6.5- GB701-97 直徑直徑6-8mm6-8mm的的HRB235HRB235或或Q215Q215的熱軋盤條經(jīng)冷拔而成的熱軋盤條經(jīng)冷拔而成屈服點提高屈服點提高40%-60%40%-60%，塑性降低，硬脆，塑性降低，硬脆冷拔低合金鋼絲抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為冷拔低合金鋼絲抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為800MPa,800MPa,可用于中小混凝土構(gòu)可用于中小混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力

40、筋件中的預(yù)應(yīng)力筋二、冷拔鋼絲和冷軋帶肋鋼筋二、冷拔鋼絲和冷軋帶肋鋼筋級別直徑（mm）抗拉強度，MPa伸長率，%（標(biāo)距100mm）反復(fù)彎曲次數(shù)（180度）應(yīng)用I組II組不小于甲級56506003.04中小混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋47006502.5乙級355502.0焊接網(wǎng)、焊接骨架、箍筋、構(gòu)造鋼筋冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝要求冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝要求GB 13788-2008牌號反復(fù)彎曲次數(shù)抗拉強度b/Mpa伸長率(%) 冷彎180D彎心直徑d鋼筋公稱直徑初始應(yīng)力松弛con=0.70b 11.31001000h(%) CRB500CRB650CRB800CRB970-3335506508

41、009708.0-4.04.04.0D=3d-888v冷軋帶肋鋼筋是由熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長度方冷軋帶肋鋼筋是由熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或二面橫肋的鋼筋向均勻分布的三面或二面橫肋的鋼筋v根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 13788GB 1378820082008冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋的規(guī)定，冷軋帶的規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋的牌號由肋鋼筋的牌號由CRBCRB和鋼筋的抗拉強度最小值構(gòu)成和鋼筋的抗拉強度最小值構(gòu)成vC C、R R、B B分別為冷軋（分別為冷軋（cold rolledcold rolled）、帶肋（）、帶肋（RibbedRibbed）、鋼筋）、鋼筋

42、（BarBar）三個詞的英文首位字母）三個詞的英文首位字母v冷軋帶肋鋼筋分為冷軋帶肋鋼筋分為CRB550CRB550、CRB650CRB650、CRB800CRB800、CRB970CRB970四個牌號。四個牌號。CRB550CRB550為普通鋼筋混凝土用鋼筋，其他牌號為預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋為普通鋼筋混凝土用鋼筋，其他牌號為預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋vCRB550CRB550鋼筋的公稱直徑范圍為鋼筋的公稱直徑范圍為4-12mm4-12mm。CRB650CRB650及以上牌號鋼筋的及以上牌號鋼筋的公稱直徑為公稱直徑為4 4、5 5、6mm6mm三、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋三、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋GB/T5

43、223.3-2005v用熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理而成。用熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理而成。v分有、無縱肋兩種（都有橫肋）分有、無縱肋兩種（都有橫肋）v規(guī)格：規(guī)格：6 6、8.28.2、10mm10mmv條件屈服強度條件屈服強度1325MPa1325MPav抗拉強度抗拉強度1470MPa1470MPav伸長率伸長率10 6%6%v1000h1000h應(yīng)力損失應(yīng)力損失3.5%3.5%v用途：預(yù)應(yīng)力混凝土梁板和軌枕用途：預(yù)應(yīng)力混凝土梁板和軌枕四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線1 1、鋼絲、鋼絲母材：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼母材：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼抗拉強度抗拉強度1470-17

44、70MPa1470-1770MPa按加工狀態(tài)分：按加工狀態(tài)分：冷拉鋼絲冷拉鋼絲(WCD)(WCD)及消除應(yīng)力鋼絲兩類及消除應(yīng)力鋼絲兩類按外形可分為：按外形可分為：光面鋼絲光面鋼絲(P)(P)，螺旋肋鋼絲，螺旋肋鋼絲(H)(H)和刻痕鋼絲和刻痕鋼絲(I)(I)三種三種消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能不同：消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能不同：低松弛級鋼絲低松弛級鋼絲(WLR)(WLR)和普通級松弛鋼絲和普通級松弛鋼絲(WNR)(WNR)標(biāo)記方式：標(biāo)記方式：w預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力鋼絲 直徑直徑- -抗拉強度抗拉強度-松弛等級松弛等級- -外形代號外形代號- -標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)號w預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力鋼絲4.00-1670-WCD-

45、P-GB/T5223-20024.00-1670-WCD-P-GB/T5223-2002w直徑為直徑為4.00mm4.00mm，抗拉強度為，抗拉強度為1679MPa1679MPa的冷拉光圓鋼絲的冷拉光圓鋼絲2 2、鋼絞、鋼絞線線鋼絞線鋼絞線: :以數(shù)根優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲絞捻和消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理以數(shù)根優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲絞捻和消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理而制成而制成q類型：類型：1 12 2、1 13 3、1 13I 3I 、1 17 7 、（、（1 17 7）C 5C 5類類q標(biāo)記方法：標(biāo)記方法：預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絞線 結(jié)構(gòu)代號結(jié)構(gòu)代號- -公稱直徑公稱直徑- -強度級別強度級別-GB/T5224-2003

46、-GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絞線1 17-15.2-1860- 7-15.2-1860- GB/T5224-2003GB/T5224-2003q特點：強度高，柔韌性好，無接頭特點：強度高，柔韌性好，無接頭q用途：大荷載、大跨度、曲線配筋的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用途：大荷載、大跨度、曲線配筋的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 圖例：板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋圖例：板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋五、鋼筋的選用五、鋼筋的選用普通受力鋼筋：普通受力鋼筋：n熱軋鋼筋熱軋鋼筋(HRB400 HRB335)(HRB400 HRB335)n冷軋帶肋鋼筋（冷軋帶肋鋼筋（CRB550CRB550常用）常用）預(yù)應(yīng)力鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：n預(yù)

47、應(yīng)力混凝土用鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋n冷拉冷拉HRB400 HRB335HPB235HRB400 HRB335HPB235級熱軋帶肋鋼筋級熱軋帶肋鋼筋中小型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的受力主筋：中小型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的受力主筋：nCRB650CRB650、CRB800CRB800級冷軋帶肋鋼筋、甲級冷拔低碳鋼絲、冷拔低合級冷軋帶肋鋼筋、甲級冷拔低碳鋼絲、冷拔低合金鋼絲金鋼絲3.63.6鋼材的防護(hù)鋼材的防護(hù)一、一、腐蝕腐蝕：鋼材表面與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而引起破壞的現(xiàn)象稱作腐：鋼材表面與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而引起破壞的現(xiàn)象稱作腐蝕（銹蝕）蝕（銹蝕） 危害：危害：均勻銹蝕使鋼材有效截面積減

48、小，局部銹蝕不僅使鋼材均勻銹蝕使鋼材有效截面積減小，局部銹蝕不僅使鋼材有效截面積減小，且引起應(yīng)力集中，另外鋼的強度、有效截面積減小，且引起應(yīng)力集中，另外鋼的強度、塑性、韌性降低塑性、韌性降低（2 2）電化學(xué)腐蝕：）電化學(xué)腐蝕：鋼材由不同的晶體組織構(gòu)成，并含有雜質(zhì)，由鋼材由不同的晶體組織構(gòu)成，并含有雜質(zhì)，由于這些成分的電極電位不同，當(dāng)有電解質(zhì)溶液于這些成分的電極電位不同，當(dāng)有電解質(zhì)溶液( (如水如水) )存在時，就會在鋼材表面形成許多微小的局部原電池。存在時，就會在鋼材表面形成許多微小的局部原電池。 （1 1）化學(xué)腐蝕：）化學(xué)腐蝕：鋼材與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用，生成疏松的鋼材與周圍介質(zhì)直接發(fā)生

49、化學(xué)作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蝕氧化物而引起的腐蝕（2 2）電化學(xué)腐蝕整個過程如下：）電化學(xué)腐蝕整個過程如下：陽極區(qū)：陽極區(qū)：Fe = Fe2+ + 2e陰極區(qū)：陰極區(qū)：2H2O + 4e + O2 = 4OH- 鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱或中性時鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱或中性時 2H+2e=H2 鋼鐵表面吸附水膜酸性強時鋼鐵表面吸附水膜酸性強時溶液區(qū)：溶液區(qū)：Fe2+ 2OH- = Fe(OH)2Fe(OH)2 + O2 + 2H2O= 4 Fe(OH)3 水是弱電解質(zhì)溶液，而溶有CO2的水則成為有效的電解質(zhì)溶液，從而加速電化學(xué)腐蝕的過程。鋼材在大氣中的腐蝕，實際上是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕

50、共同作用所致，但以電化學(xué)腐蝕為主。陽 極 區(qū)陽 極 區(qū)陰 極 區(qū)空 氣水 膜鐵二、防腐二、防腐1 1、采用耐腐蝕鋼（耐大氣腐蝕鋼）、采用耐腐蝕鋼（耐大氣腐蝕鋼）q在碳素鋼和低合金鋼中加入少量的銅、鉻等合金元素制成，在碳素鋼和低合金鋼中加入少量的銅、鉻等合金元素制成，在大氣作用下，能在表面形成一種致密的防腐保護(hù)層在大氣作用下，能在表面形成一種致密的防腐保護(hù)層2 2、阻銹劑、阻銹劑3 3、陰極保護(hù)（采用電位比鋼材高的金屬覆蓋）、陰極保護(hù)（采用電位比鋼材高的金屬覆蓋）4 4、陽極保護(hù)（犧牲陽極、外加電流）、陽極保護(hù)（犧牲陽極、外加電流）5 5、非金屬覆蓋（涂漆）、非金屬覆蓋（涂漆）6 6、混凝土表面

51、處理、混凝土表面處理混凝土用鋼筋的防銹混凝土用鋼筋的防銹1 1、提高混凝土密實度，增大鋼筋保護(hù)層的厚度、提高混凝土密實度，增大鋼筋保護(hù)層的厚度2 2、易碳化地區(qū)，采用硅酸鹽水泥或普通水泥、易碳化地區(qū)，采用硅酸鹽水泥或普通水泥3 3、限制含氯鹽外加劑參量、限制含氯鹽外加劑參量4 4、使用混凝土用鋼筋阻銹劑、使用混凝土用鋼筋阻銹劑5 5、鋼筋涂覆環(huán)氧樹脂或鍍鋅、鋼筋涂覆環(huán)氧樹脂或鍍鋅三、鋼在火災(zāi)中的表現(xiàn)三、鋼在火災(zāi)中的表現(xiàn)v200200度以內(nèi)性能基本不變；度以內(nèi)性能基本不變；v超過超過300300度度：彈性模量、屈服點和極限強度均開始顯著下降，應(yīng)：彈性模量、屈服點和極限強度均開始顯著下降，應(yīng)變急劇

52、增大；變急劇增大；v300300度：失去承載能力度：失去承載能力四、防火四、防火v采用絕熱或吸熱材料，隔阻火焰和熱量，推遲鋼結(jié)構(gòu)的升溫速率采用絕熱或吸熱材料，隔阻火焰和熱量，推遲鋼結(jié)構(gòu)的升溫速率v包覆法：以防火涂料（膨脹型和非膨脹型）、不燃燒板材或混凝包覆法：以防火涂料（膨脹型和非膨脹型）、不燃燒板材或混凝土和砂漿將鋼結(jié)構(gòu)包裹起來土和砂漿將鋼結(jié)構(gòu)包裹起來鋁及鋁合金鋁及鋁合金 基本知識基本知識 鋁是一種銀白色的輕金屬，屬于有色金屬，純鋁的比重鋁是一種銀白色的輕金屬，屬于有色金屬，純鋁的比重削，僅削，僅2.7 g/cm32.7 g/cm3，為鐵的三分之一，熔點較低（，為鐵的三分之一，熔點較低（66

53、0 660 ），），具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、反輻射性能及耐腐蝕性能，并具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、反輻射性能及耐腐蝕性能，并有易于加工和焊接等特點。有易于加工和焊接等特點。 防銹鋁防銹鋁 防銹鋁是鋁鎂或鋁錳的合金。其特點是耐蝕性較高，拋防銹鋁是鋁鎂或鋁錳的合金。其特點是耐蝕性較高，拋光性好，能長期保持其光亮的表面，其強度比純鋁高，塑性光性好，能長期保持其光亮的表面，其強度比純鋁高，塑性及焊接性能良好，但切削加工性不良，可用于承受中等或低及焊接性能良好，但切削加工性不良，可用于承受中等或低負(fù)載及要求耐腐蝕及光潔表面的構(gòu)件、管道等負(fù)載及要求耐腐蝕及光潔表面的構(gòu)件、管道等硬鋁硬鋁 硬鋁是鋁和銅或再加

54、入鎂、錳等組合的合金，建筑工程硬鋁是鋁和銅或再加入鎂、錳等組合的合金，建筑工程上主要為含銅（上主要為含銅（3.83.84.84.8）、鎂（）、鎂（0.40.40.80.8）、錳）、錳（0.40.40.80.8）、硅（不大于）、硅（不大于0.80.8）的鋁合金，稱為硬鋁。）的鋁合金，稱為硬鋁。經(jīng)熱處理強化后，可獲得較高的強度和硬度，耐腐蝕性好。經(jīng)熱處理強化后，可獲得較高的強度和硬度，耐腐蝕性好。建筑上可用于作承重結(jié)構(gòu)或其他裝飾制件，其強度極限可達(dá)建筑上可用于作承重結(jié)構(gòu)或其他裝飾制件，其強度極限可達(dá)330330490 MPa490 MPa，伸長率可達(dá)，伸長率可達(dá)12122020，布氏硬度值，布氏硬

55、度值HBHB可達(dá)可達(dá)1 1 000 MPa000 MPa，是發(fā)展輕型結(jié)構(gòu)的好材料。，是發(fā)展輕型結(jié)構(gòu)的好材料。 超硬鋁超硬鋁 超硬鋁是鋁和鋅、鎂、銅等的合金。經(jīng)熱處理強化后，超硬鋁是鋁和鋅、鎂、銅等的合金。經(jīng)熱處理強化后，其強度和硬度比普通硬鋁更高，塑性及耐蝕性中等，切削其強度和硬度比普通硬鋁更高，塑性及耐蝕性中等，切削加工性和點焊性能良好，但在負(fù)荷狀態(tài)下易受腐蝕，常用加工性和點焊性能良好，但在負(fù)荷狀態(tài)下易受腐蝕，常用包鋁方法保護(hù)，可用于承重構(gòu)件和高荷載零件。包鋁方法保護(hù)，可用于承重構(gòu)件和高荷載零件。鍛鋁鍛鋁 鍛鋁是鋁和鎂、硅及銅的合金。除具有較高的強度鍛鋁是鋁和鎂、硅及銅的合金。除具有較高的強

56、度外，還有良好的高溫塑性及焊接性，但易腐蝕，適宜作外，還有良好的高溫塑性及焊接性，但易腐蝕，適宜作承重中等荷載的構(gòu)件。承重中等荷載的構(gòu)件。 鋁在建筑上，早在鋁在建筑上，早在8080多年千就已被作為裝飾材料，逐漸多年千就已被作為裝飾材料，逐漸發(fā)展應(yīng)用到窗框、幕墻，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件。發(fā)展應(yīng)用到窗框、幕墻，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件。19701970年美國建年美國建筑上用鋁量約為筑上用鋁量約為100100多萬噸，多萬噸，2020年中，增長了年中，增長了4 4倍，占其倍，占其全國鋁消耗量的全國鋁消耗量的1/41/4以上。以上。19731973年日本在建筑上使用鋁占年日本在建筑上使用鋁占其全國總耗鋁量的其全國總耗鋁量的1

57、/31/3，在房屋建筑中使用，在房屋建筑中使用600 kt600 kt以上。以上。 鋁合金制品鋁合金制品一一鋁合金門窗鋁合金門窗 鋁合金門窗用已表面處理過的型材和配件組合裝配而成。鋁合金門窗用已表面處理過的型材和配件組合裝配而成。主要有推拉窗，平開窗，懸掛窗等。具有質(zhì)量輕、氣密性，主要有推拉窗，平開窗，懸掛窗等。具有質(zhì)量輕、氣密性，水密性和隔聲性能好，色澤美觀，不銹蝕，不褪色，經(jīng)久水密性和隔聲性能好，色澤美觀，不銹蝕，不褪色，經(jīng)久耐用，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。耐用，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。二二鋁合金裝飾板鋁合金裝飾板 鋁合金花紋板采用鋁合金壞料花紋軋輥制成。有針狀、鋁合金花紋板采用鋁合金壞料花紋軋輥制成。有針狀、扁豆?fàn)?、方格等花紋。其特點是花紋美觀、防滑、防銹蝕，扁豆?fàn)?、方格等?/p>