第六章-鋼材與鋁合金建筑材料課件

第六章鋼材與鋁合金

第一節(jié)鋼的生產(chǎn)、分類(lèi)與晶體組織

第二節(jié)鋼材的技術(shù)性質(zhì)第三節(jié)化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時(shí)效對(duì)鋼性質(zhì)的影響第四節(jié)建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用第五節(jié)建筑鋼材的銹蝕與防止第六節(jié)鋁及鋁合金建筑鋼材與非金屬材料相比有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，比強(qiáng)度高

,品質(zhì)均勻致密、結(jié)構(gòu)可靠性高,具有良好的塑性和韌性，能經(jīng)受沖擊和振動(dòng)荷載,具有良好的加工性能，可以鍛壓、焊接、鉚接和切割，便于裝配鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是：耐腐蝕性差，在使用環(huán)境中，應(yīng)注意對(duì)結(jié)構(gòu)的防銹等防護(hù)；耐火性差，溫度達(dá)到300℃以上，鋼材的強(qiáng)度明顯下降，在火災(zāi)中，鋼結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間只有20~30分鐘，第一節(jié)鋼的生產(chǎn)、分類(lèi)與晶體組織生產(chǎn)方法對(duì)鋼材性能的影響（一）冶煉氧氣轉(zhuǎn)爐法(氧化過(guò)程)平爐煉鋼法

Fe3O4

電爐鋼（二）鋼的脫氧和鑄錠1．沸騰鋼(還原過(guò)程)2．鎮(zhèn)靜鋼Fe3O4Fe+O23．半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼

4．特殊鎮(zhèn)靜鋼（三）鋼的熱加工鋼的脫氧和鑄錠二、鋼的分類(lèi)（一）按照化學(xué)成分鋼分為碳素鋼和合金鋼兩種1．碳素鋼（1）低碳鋼C<0.25%

（2）中碳鋼C=0.25%~0.60%；（3）高碳鋼C>0.60%.根據(jù)硫（S）、磷（P）雜質(zhì)含量的多少，又可分為（1）普通碳素鋼S≤0.050%,P≤0.045%（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼S≤0.035%,P≤0.035%（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼S≤0.025%,P≤0.025%（4）特優(yōu)質(zhì)碳素鋼S≤0.015%,P≤0.025%2．合金鋼常用合金鋼元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻等。按合金元素總含量不同，合金鋼可分為：（1）低合金鋼合金元素總量小于5%；（2）中合金鋼合金元素總含量為5%~10%；（3）高合金鋼合金元素含量大于10%。（二）按用途分類(lèi)1．結(jié)構(gòu)鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)及機(jī)械零件的鋼，一般為低、中碳鋼。2．工具鋼主要用各種刀具、量具及模具等工具的鋼，一般為高碳鋼。3．特殊鋼具有特殊的物理、化學(xué)及機(jī)械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼等。4．專(zhuān)用鋼為滿足特殊的使用環(huán)境條件下或使用荷載下專(zhuān)用鋼材。如橋梁專(zhuān)用鋼，鋼軌專(zhuān)用鋼等。三、鋼材的晶體組織（二）鋼中的晶體組織與性能1．同素異晶轉(zhuǎn)變概念2．合金的基本概念（1）固溶體以一種金屬為溶劑，另一種金屬或非金屬為溶質(zhì)，共溶后所形成的固體溶液

（2）化合物兩種元素發(fā)生化學(xué)作用而組成的一種新的金屬化合物（3）機(jī)械混合物是兩種既不溶解也不化合，而是機(jī)械混合形成的一種組成物鋼中的晶體圖6-1晶格構(gòu)造圖6-2多晶體構(gòu)造圖6-3Fe-Fe3C合金狀態(tài)圖L—液態(tài)合金；γ—奧氏體；α—鐵素體；P—珠光體；Fe3C—滲碳體；Ld—萊氏體。3．鋼中的晶體組織與性能（1）奧氏體是碳在γ-Fe的固溶體（2）鐵素體是碳在α-Fe中的固溶體,含碳量0.02%，由于溶碳量少且晶格滑移面較多，其性質(zhì)極其柔軟，塑性和韌性很好，但強(qiáng)度和硬度較低。（3）滲碳體是碳和鐵形成的化合物Fe3C，其含碳量高達(dá)6.69%,外力作用下不易變形，故性質(zhì)非常硬脆，抗拉強(qiáng)度很低，塑性及韌性幾乎等于零。（4）珠光體是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，兩成分相間成片狀存在于同一晶粒內(nèi)，含碳量為0.77%，其性質(zhì)介于鐵素體和滲碳體之間，既有一定的強(qiáng)度和硬度，也有一定的塑性和韌性。珠光體是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物鐵素體珠光體表6-1室溫下鋼中晶體組織的機(jī)械性能名稱符號(hào)組合類(lèi)型σb/MPaHBW/Paδ/%ak/（J·cm-2）鐵素體α碳在α-Fe中的固溶體（體心立方晶格）23078550200滲碳體Fe3C鐵和碳的化合物（復(fù)雜晶格）30785000珠光體P鐵素體與滲碳體的層片狀機(jī)械混合物750176520~2530~40圖6-4鐵碳合金的含碳量、晶體組織與性能之間的關(guān)系第二節(jié)鋼材的技術(shù)性質(zhì)一、鋼材的力學(xué)性能(鋼材的力學(xué)性能包括彈性、塑性、強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度與疲勞強(qiáng)度等。)（一）鋼材的彈性、塑性和強(qiáng)度1．彈性階段（OA段)屈服強(qiáng)σs,σ0.2

2.屈服階段（AB段）強(qiáng)度極限σb

3.強(qiáng)化階段（BC段）屈強(qiáng)比σs/σb

4.頸縮階段（CD段）伸長(zhǎng)率為反映鋼材在達(dá)到最大破壞荷載前的變形狀況，防止突然的脆斷，定義鋼筋在最大力下的總伸長(zhǎng)率用δgt表示（二）、沖擊韌性沖擊韌性是鋼材低抗沖擊荷載的能力。（三）硬度硬度是指鋼材低抗硬物壓入表面的能力。1．布氏硬度HB=P/A2．洛氏硬度布氏硬度試驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)根據(jù)布氏硬度可以估算碳素鋼的抗拉強(qiáng)度σbHB<175時(shí)，σb=0.36HB450>HB>175時(shí)，σb=0.35HB（四）疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度除了與材質(zhì)有關(guān)外，還與所受應(yīng)力的種類(lèi)（拉、壓或彎曲）、應(yīng)力循環(huán)特征值（）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（N）及應(yīng)力集中程度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，鋼材強(qiáng)度極限愈高，其疲勞強(qiáng)度也高。二、鋼材的工藝性能（一）冷彎性能（二）可焊性(可焊性是指鋼材是否適用通常的焊接方法與工藝的性能?？珊感院玫匿摬暮附訒r(shí)，硬脆傾向小，不易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，焊接后仍能保持與母材基本相同的性質(zhì)。)第三節(jié)化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時(shí)效對(duì)鋼性質(zhì)的影響一、化學(xué)成分對(duì)鋼性質(zhì)的影響1．碳(C)碳是決定鋼材性能的主要元素。2．硅(Si)硅是作為脫氧劑而加入于鋼中的，大部分熔于鐵素體中形成固溶體，能提高鋼材的硬度、強(qiáng)度。硅含量較低（小于1.0%）時(shí)，對(duì)塑性和韌性影響不大。3．錳(Mn)錳是煉鋼時(shí)用來(lái)脫氧去硫而加入鋼中的。4．硫(S)硫是鋼中有害的元素。硫多數(shù)以FeS的形式存在于鋼中。FeS與Fe形成共晶溶點(diǎn)很低（985℃）5．磷(P)鋼中有害元素。6．氧(O)氧是鋼中的有害元素。7．氮(N)多數(shù)熔于鐵素體中形成固溶體，氮雖能提高鋼的強(qiáng)度和硬度提高，但卻顯著降低鋼的塑性和韌性，增加鋼的時(shí)效敏感性和冷脆性。8．鈦(Ti)、釩(V)鈦是強(qiáng)脫氧劑，釩是弱脫氧劑。二者能顯著提高強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，改善韌性。二、熱處理對(duì)鋼性質(zhì)的影響1．退火2．正火3．淬火4.回火調(diào)質(zhì)=淬火+回火(高溫)分低溫（150～250℃）中溫（350～500℃）高溫（500～650℃）三、冷加工與時(shí)效對(duì)鋼性質(zhì)的影響冷加工包括冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、刻痕、沖壓等。經(jīng)過(guò)冷加工后的鋼材，由于產(chǎn)生塑性變形，改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和硬度明顯提高，塑性和韌性有所降低，我們把這個(gè)過(guò)程稱為鋼材的冷加工強(qiáng)化。冷拉后鋼材的屈服強(qiáng)度提高，屈服階段縮短，伸長(zhǎng)率減小，材質(zhì)變硬，但抗拉強(qiáng)度基本不變。冷拉后的新的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度并非一直保持不變，而是隨時(shí)間延續(xù)有所提高，塑性進(jìn)一步降低，即產(chǎn)生時(shí)效。一般鋼材冷拉后要通過(guò)時(shí)效后才有穩(wěn)定的屈服強(qiáng)度。時(shí)效敏感性，用時(shí)效敏感性系數(shù)C表示:冷加工包括冷拉、冷拔、冷軋冷加工與時(shí)效對(duì)鋼性質(zhì)的影響冷加工時(shí)效第四節(jié)建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用一、鋼結(jié)構(gòu)用鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金鋼結(jié)構(gòu)

)（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼1．碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)GB700-88規(guī)定，牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧程度4部分組成。其中“Q”代表屈服點(diǎn)；碳素結(jié)構(gòu)鋼按照其屈服點(diǎn)分5個(gè)牌號(hào)，即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275；按照質(zhì)量等級(jí)（硫、磷雜質(zhì)含量由多到少）分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí)。按照脫氧程度分為4種，即沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特種鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼在鋼牌號(hào)中Z和TZ予以省略。例如Q235—A.F，表示屈服點(diǎn)為235Mpa質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的沸騰鋼；Q235—C，表示屈服點(diǎn)為235Mpa質(zhì)量等級(jí)為C級(jí)的鎮(zhèn)靜鋼。2．碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求（1）化學(xué)成分（2）力學(xué)性能(屈服點(diǎn)σS,抗拉強(qiáng)度σb,伸長(zhǎng)率δ5,沖擊韌性ak),3．碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用Q195和Q215鋼Q235是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼Q255、Q275鋼，強(qiáng)度高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易冷彎加工下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼：（1）焊接結(jié)構(gòu):①直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。②工作溫度低于-20℃時(shí)的直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。③工作溫度等于或低于-30℃的所有承重結(jié)構(gòu)。（2）非焊接結(jié)構(gòu):工作溫度等于或低于-20℃的直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對(duì)有害雜質(zhì)含量控制更嚴(yán)格（S<0.035%，P<0.035%）、質(zhì)量更穩(wěn)定，性能優(yōu)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。表6-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分牌

號(hào)等

級(jí)化學(xué)成分（%）脫氧方法CMnSiSP不大于Q195—0.06~0.120.25~0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09~0.150.25~0.550.300.0500.0450.045F、b、ZBQ235A0.14~0.220.30~0.65①0.0350.0500.045F、b、ZB0.12~0.200.30~0.70①0.045C≤0.180.35~0.800.0400.040ZD≤0.170.035TZQ255A0.18~0.280.40~0.700.300.0500.045F、b、ZB0.045Q275—0.20~0.380.50~0.800.350.0500.045b、Z表6-3碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能牌號(hào)等級(jí)拉伸試驗(yàn)沖擊屈服點(diǎn)σS(MPa)抗拉強(qiáng)度σb(MPa)伸長(zhǎng)率δ5(%)溫度℃功(J)鋼材厚度（直徑）(mm)鋼材厚度（直徑）(mm)≤1616~4040~6060~100100~150150≤1616~4040~6060~100100~150150不小于不小于≮Q195—(195)(185)————315~4303332——————Q215A215205195185175165335~450313029282725——B2027Q235A235225215205195185375~500262524232221——B2027C0D-20Q255A255245235225215205410~550242322212019——B2027Q275—275265255245235225490~630201918171615——（三）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小于5%合金元素而形成的鋼種。常用的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鉻、鎳、銅等。1．牌號(hào)根據(jù)國(guó)標(biāo)《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591-94規(guī)定，分成5個(gè)牌號(hào)，即Q295、Q345、Q390、Q420和Q460。牌號(hào)的表示方法是由屈服點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）2．技術(shù)要求及特性(屈服點(diǎn)σS,抗拉強(qiáng)度σb,伸長(zhǎng)率δ5,沖擊韌性ak)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比具有以下特點(diǎn)(成分上，性能上，應(yīng)用上，)表6-6低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)屈服點(diǎn)σs(MPa)抗拉強(qiáng)度σb(MPa)伸長(zhǎng)率δ5(%)沖擊功，AKV，(縱向)，J1800彎曲試驗(yàn)d.彎心直徑；a.試件厚度(直徑)厚度(直徑、邊長(zhǎng))(mm)+20℃0℃-20℃-40℃≤16>16~35>35~50>50~100不小于鋼材厚度(直徑)mm不小于≤16>16~100Q295A295275255235390~57023d=2ad=3aB295275255235390~5702334d=2ad=3aQ345A345325295275470~6302134d=2ad=3aB345325295275470~6302134d=2ad=3aC345325295275470~63022d=2ad=3aD345325295275470~6302234d=2ad=3aE345325295275470~6302227d=2ad=3aQ390A390370350330490~65019d=2ad=3aB390370350330490~6501934d=2ad=3aC390370350330490~6502034d=2ad=3aD390370350330490~6502034d=2ad=3aE390370350330490~6502027d=2ad=3a二.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（一）熱軋鋼筋:牌號(hào)熱軋光圓鋼筋HPB235,熱軋帶肋鋼筋分為HRB335、HRB400、HRB500三個(gè)牌號(hào)，公稱直徑范圍6~50mm。熱軋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，具有不小于95%的保證率?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002規(guī)定，為了保證在地震作用下，結(jié)構(gòu)的某些部位出現(xiàn)塑性鉸以后，鋼筋具有足夠的變形能力。對(duì)有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)（一、二級(jí)抗震等級(jí)），檢驗(yàn)所得的強(qiáng)度實(shí)測(cè)值應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值之比不小于1.25；（2）鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之比不應(yīng)大于1.30?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002給出了熱軋鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)值（fyk）、抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值（fy）、抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值（f’y）和鋼筋的彈性模量（Es），見(jiàn)表6-9。種類(lèi)符號(hào)公稱直徑d(mm)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk抗拉強(qiáng)度f(wàn)y抗壓強(qiáng)度f(wàn)’y彈性模量Es(×105)熱軋鋼筋HPB235(Q235)8~202352102102.1HRB335(20MnSi)6~503353003002.0HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)6~504003603602.0應(yīng)用光圓鋼筋是用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼軋制而成的鋼筋。其強(qiáng)度較低，塑性及焊接性能好，伸長(zhǎng)率高，便于彎曲成型?？勺鳛橹行⌒弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的主要受力鋼筋和各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箍筋等帶肋鋼筋中，HRB335、HRB400用低合金鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼軋制而成，。廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋，現(xiàn)行規(guī)范積極提倡用HRB400級(jí)鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主力鋼筋。在有抗震設(shè)防要求的框架梁、框架柱、剪力墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的縱向受力鋼筋宜選用HRB400、HRB335熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400或HPB235熱軋鋼筋。HRB335、HRB400經(jīng)過(guò)冷拉后可用作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。HRB500用中碳低合金鋼鎮(zhèn)靜鋼軋制而成。鋼筋表面軋有縱肋和橫肋，是房屋建筑的主要預(yù)應(yīng)力筋。二.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（二）冷軋帶肋鋼筋(冷軋帶肋鋼筋分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五個(gè)牌號(hào)。CRB550鋼筋的公稱直徑范圍4~12mm，其他牌號(hào)鋼筋的公稱直徑為4、5、6mm。)（三）預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋公稱直徑(mm)牌

號(hào)屈服強(qiáng)度σ0.2kgf/mm2(MPa)抗拉強(qiáng)度σbkgf/mm2(MPa)伸長(zhǎng)率δ10（%）不小于640Si2Mn※135(1325)150(1470)68.248Si2Mn1045Si2Cr圖6-10帶肋鋼筋a.月牙肋鋼筋b.等高肋鋼筋圖6-10帶肋鋼筋a.月牙肋鋼筋b.等高肋鋼筋（六）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲（代號(hào)為WCD）和消除應(yīng)力鋼絲兩種，消除應(yīng)力鋼絲又分為低松弛鋼絲(代號(hào)為WLR)和普通松弛鋼絲（代號(hào)為WNR）；按外形分為光圓鋼絲（P）、螺旋肋鋼絲（H）和刻痕鋼絲（I）三種。（七）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線一般是由2根、3根或7根直徑為2.5~6.0mm的高強(qiáng)度光面或刻痕鋼絲絞捻后，再經(jīng)穩(wěn)定化處理而制成。穩(wěn)定化處理是指為了減少應(yīng)用時(shí)的應(yīng)力松弛，鋼絞線在一定的張力下進(jìn)行的短時(shí)熱處理。三、橋梁結(jié)構(gòu)鋼橋梁結(jié)構(gòu)鋼除了必須具有較高的強(qiáng)度外，還要求有良好的塑性、韌性、可焊性及較高的疲勞強(qiáng)度?？紤]到嚴(yán)寒地區(qū)的低溫影響和長(zhǎng)期的使用安全，還要求具有較小的冷脆性和時(shí)效敏感性，以免發(fā)生脆斷事故?！稑蛄河媒Y(jié)構(gòu)鋼》GB/T714-2000規(guī)定，牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、橋梁鋼的漢語(yǔ)拼音字母、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)4部分組成。如：Q345qC代表屈服點(diǎn)345Mpa質(zhì)量等級(jí)為C級(jí)的橋梁鋼。橋梁結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材的屈服點(diǎn)分4個(gè)牌號(hào)，即Q235q、Q345q、Q370q、Q420q；按照質(zhì)量等級(jí)（硫、磷雜質(zhì)含量由多到少）分為C、D、E共3個(gè)質(zhì)量等級(jí)，其中C級(jí)硫、磷雜質(zhì)含量與低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼C級(jí)要求相當(dāng)，D、E級(jí)比低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼相應(yīng)等級(jí)要求更高。四、鋼軌鋼鐵路鋼軌經(jīng)常處在車(chē)輪壓力、沖擊和磨損的作用下，要求鋼軌不僅應(yīng)具有較高的強(qiáng)度以承受較高的壓力和抗剝離的能力，而且還應(yīng)具有較高的硬度、耐磨性、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度.一般應(yīng)選用含碳量較高（高碳鋼）的平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行軋制。含碳量過(guò)高，將使鋼軌鋼的塑性、韌性顯著下降，因此一般含碳量不超過(guò)0.82%。錳能有效的提高鋼材的強(qiáng)度（固溶強(qiáng)化）及耐磨性，硅易與氧化合去除鋼中的氣泡，使鋼質(zhì)密實(shí)細(xì)致，硬度、耐磨性也提高，因此鋼軌鋼常常含有這兩種元素。鋼軌的類(lèi)型以每米大致的質(zhì)量表示，我國(guó)鐵路鋼軌主要有75Kg/m、60Kg/m、50Kg/m和43Kg/m四種。標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為12.5m和25m兩種，對(duì)于75Kg/m鋼軌只有25m一種。隨著重載高速線路的迅速發(fā)展，鋼軌需要重型化。我國(guó)已經(jīng)大量使用60kg/m鋼軌，在重載線路上逐步鋪設(shè)75kg/m鋼軌※※，目前世界上最重的鋼軌已達(dá)到77.5Kg/m。而且對(duì)鋼軌的性能和質(zhì)量要求愈來(lái)愈高。近年來(lái)采取了鋼軌合金化、熱處理和控制軋制等綜合措施，研制發(fā)展新一代的合金鋼鋼軌，取得了較好的效果。如攀鋼生產(chǎn)的PD3高碳微釩軌，抗拉強(qiáng)度在1000Mpa以上。PD3全長(zhǎng)淬火軌抗拉強(qiáng)度達(dá)到1300Mpa，且綜合性能好，可以延長(zhǎng)壽命50%以上，鋼材選用要點(diǎn):結(jié)構(gòu)受動(dòng)載還是受靜載結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度是否是焊結(jié)結(jié)構(gòu)鋼材生產(chǎn)工藝:脫氧方法(沸騰鋼,鎮(zhèn)靜鋼,鎮(zhèn)靜鋼)化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時(shí)效對(duì)鋼性質(zhì)的影響第五節(jié)建筑鋼材的銹蝕與防止有資料報(bào)道，當(dāng)銹蝕率大于3%時(shí)，混凝土與鋼筋之間的握裹力迅速下降，銹蝕率5%時(shí)，握裹力在未銹蝕鋼筋50%以下；銹蝕率達(dá)8%時(shí)，混凝土裂縫寬度1.5~3mm，握裹力在未銹蝕鋼筋10%以下。一、鋼材的銹蝕（一）化學(xué)銹蝕化學(xué)銹蝕是指鋼材直接與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕

（二）電化學(xué)銹蝕(主要)陽(yáng)極反應(yīng)Fe→Fe(2+)+2e陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e→4OH-兩者結(jié)合Fe(2+)+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3二、防止鋼材銹蝕的措施1．制成合金鋼2．表面覆蓋3．設(shè)置陽(yáng)極或陰極保護(hù)設(shè)置陽(yáng)極或陰極保護(hù)第六節(jié)鋁及鋁合金一、鋁的性質(zhì)通常是用鋁礬土作煉鋁的原料，從中提取Al2O3，再?gòu)腁l2O3中分解出金屬鋁。從化學(xué)元素來(lái)講，鋁在地殼中的含量占8.13％，僅次于氧和硅，占第三位，所以鋁在自然界的資源是豐富的。純鋁的密度為2.70g/cm3，是鋼的1/3，熔點(diǎn)低，只有660℃，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性均很好。鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易與空氣中的氧化合，形成一層氧化鋁薄膜起保護(hù)作用，使鋁具有一定的耐腐蝕性。但由于自然生存的氧化鋁膜很薄（一般小于0.1μm），因而耐蝕性有限。另外純鋁不耐堿，不耐強(qiáng)酸，也不能與鹵素元素接觸，否則就會(huì)被迅速腐蝕。鋁的塑性很好，伸長(zhǎng)率可達(dá)35％～50％，鋁材的缺點(diǎn)是強(qiáng)度和硬度不高（σ0.2＝35～150MPa，σb＝90～170MPa，HBW=23～44），剛度低，故工程中不用純鋁制品，而是在其中加入合金元素制成鋁合金使用。

二、鋁合金(合金元素，如銅、鎂、錳、硅、鋅

)按加工方式的不同，鋁合金可分為鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類(lèi)。

（一）鑄造鋁合金(常用的有鋁硅（Al－Si）、鋁銅（Al～Cu）、鋁鎂（Al－Mg）及鋁鋅（Al－Zn）四種，其牌號(hào)用符號(hào)ZL和三位數(shù)字組成，如ZL101、ZL201等。三位數(shù)中的第一位數(shù)表示合金種類(lèi)，其中1代表鋁硅合金，2代表鋁銅合金，3代表鋁鎂合金，4代表鋁鋅合金，后面兩位數(shù)表示該合金的順序號(hào)。鑄造鋁合金常用于制作建筑五金配件)（二）變形鋁合金(按強(qiáng)化的方式不同，變形鋁合金可分為熱處理非強(qiáng)化型和熱處理強(qiáng)化型兩種。前者不能用淬火熱處理提高強(qiáng)度，如Al—Mn、Al—Mg合金；后者可以通過(guò)熱處理提高強(qiáng)度，如Al—Cu－Mg（硬鋁，強(qiáng)度392Mpa以上）、Al－Zn－Mg（超硬鋁，強(qiáng)度539Mpa以上）、Al～Si－Mg（鍛鋁）合金等。)變形鋁合金可分為防銹鋁合金（LF）、硬鋁合金（LY）、超硬鋁合金（LC）、鍛鋁