建筑材料第八章ppt课件

1、第八章金属资料第八章金属资料第一节建筑钢材第一节建筑钢材第二节混凝土构造用钢材第二节混凝土构造用钢材第三节铝合金第三节铝合金第一节建筑钢材第一节建筑钢材钢材的概述钢材的概述钢材是以铁为主要元素，含碳量普通在钢材是以铁为主要元素，含碳量普通在2%以下，并含有其他元素的资料。以下，并含有其他元素的资料。建筑钢材主要指用于钢构造中的各种型材建筑钢材主要指用于钢构造中的各种型材(如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等)、钢板、钢板、钢管和用于钢筋混凝土构造中的各种钢筋、钢管和用于钢筋混凝土构造中的各种钢筋、钢丝等。钢丝等。作为一种建筑资料，钢材的主要优点如下作为一种建筑资料，钢材的主

2、要优点如下:强度高。强度高。塑性好。塑性好。质量均匀、性能可靠。质量均匀、性能可靠。下一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材钢材的分类钢材的分类钢材的分类有多种方法，可按化学成分、钢材的分类有多种方法，可按化学成分、主要质量等级、脱氧方法、用途及加工方主要质量等级、脱氧方法、用途及加工方法等进展分类。法等进展分类。按化学成分分类按化学成分分类钢按其化学成分可分为钢按其化学成分可分为:碳素钢和合金钢两碳素钢和合金钢两类。类。按主要质量等级分类按主要质量等级分类钢按质量等级分类，即按钢中有害杂质的钢按质量等级分类，即按钢中有害杂质的多少分类，可分为以下几种多少分类，可分为以下几种:普通钢、优质普通钢

3、、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。钢、高级优质钢、特级优质钢。按脱氧程度分类按脱氧程度分类钢材又可分为钢材又可分为:沸腾钢、镇静钢和半镇静沸腾钢、镇静钢和半镇静(半脱氧半脱氧)钢。钢。下一页前往上一页第一节建筑钢材第一节建筑钢材按用途分类按用途分类钢按用途可分为以下三类钢按用途可分为以下三类:构造钢、工具钢构造钢、工具钢 、特殊钢。、特殊钢。按压力加工方式分类按压力加工方式分类热加工钢材、冷加工钢材。热加工钢材、冷加工钢材。钢材的技术性质钢材的技术性质钢材的性质包括弹性、抗拉强度、塑性、韧性以及硬度等内钢材的性质包括弹性、抗拉强度、塑性、韧性以及硬度等内容。容。钢材在静荷载作用下，受拉的钢材在

4、静荷载作用下，受拉的从阶段，应力和应变成正比，从阶段，应力和应变成正比，这一阶段称为弹性阶段，具有这种变形特征的性质称为弹性。这一阶段称为弹性阶段，具有这种变形特征的性质称为弹性。在此阶段中应力和应变的比值称为弹性模量，即在此阶段中应力和应变的比值称为弹性模量，即 ，单，单位是位是MPa。E下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材抗拉强度抗拉强度建筑钢材的抗拉强度包括建筑钢材的抗拉强度包括:屈服强度、极限抗拉强度、疲劳强屈服强度、极限抗拉强度、疲劳强度。度。建筑钢材应具有很好的塑性，在工程中，钢材的塑性通常用建筑钢材应具有很好的塑性，在工程中，钢材的塑性通常用伸长率伸长率(或断面收缩率或断

5、面收缩率)和冷弯来表示。和冷弯来表示。冲击韧性冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的才干。冲击韧冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的才干。冲击韧性目的是经过规范试件的弯曲冲击韧性实验确定的，如图性目的是经过规范试件的弯曲冲击韧性实验确定的，如图8-5所示，以摆锤冲击试件刻槽的反面，使试件接受冲击弯曲而所示，以摆锤冲击试件刻槽的反面，使试件接受冲击弯曲而断裂。将试件冲断的缺口处单位截面积上所耗费的功作为钢断裂。将试件冲断的缺口处单位截面积上所耗费的功作为钢材的冲击韧性目的，用材的冲击韧性目的，用 表示，表示， 值愈大，钢材的冲击韧值愈大，钢材的冲击韧性愈好。性愈好。kaka下一页上

6、一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材塑性塑性(伸长率伸长率)建筑钢材应具有很好的塑性，在工程中，钢材的塑性通常用建筑钢材应具有很好的塑性，在工程中，钢材的塑性通常用伸长率伸长率(或断面收缩率或断面收缩率)和冷弯来表示。和冷弯来表示。硬度硬度钢材的硬度是指其外表抵抗重物压人产生塑性变形的才干。钢材的硬度是指其外表抵抗重物压人产生塑性变形的才干。测定硬度的方法有布氏法和洛氏法，较常用的方法是布氏法，测定硬度的方法有布氏法和洛氏法，较常用的方法是布氏法，如图如图8-7所示，其硬度目的为布氏硬度值所示，其硬度目的为布氏硬度值(HB)下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材钢材的组成对其性质的影响钢

7、材的组成对其性质的影响钢材的组成钢材的组成钢是铁碳合金，除铁、碳外，由于原料、钢是铁碳合金，除铁、碳外，由于原料、燃料、冶炼过程等要素使钢材中存在大量燃料、冶炼过程等要素使钢材中存在大量的其他元素，如硅、氧、硫、磷、氮等，的其他元素，如硅、氧、硫、磷、氮等，合金钢是为厂改动性能而有意参与一些元合金钢是为厂改动性能而有意参与一些元素，如锰、硅、钒、钛等。素，如锰、硅、钒、钛等。钢材中铁和碳原子结合有三种根本方式钢材中铁和碳原子结合有三种根本方式:固固溶体、化合物和机械混合物。溶体、化合物和机械混合物。钢材的根本组织有铁素体、渗碳体和珠光钢材的根本组织有铁素体、渗碳体和珠光体三种。体三种。三种根本

8、组织的力学性质见表三种根本组织的力学性质见表8-1。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材化学成分对钢材性能的影响化学成分对钢材性能的影响碳是决议钢材性能的主要元素。钢材随含碳是决议钢材性能的主要元素。钢材随含碳量的添加，强度和硬度相应提高，而塑碳量的添加，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。性和韧性相应降低。磷、硫。磷与碳类似，能使钢的屈服点和磷、硫。磷与碳类似，能使钢的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降，显著添抗拉强度提高，塑性和韧性下降，显著添加钢的冷脆性，磷的偏析较严重，焊接时加钢的冷脆性，磷的偏析较严重，焊接时焊缝容易产生冷裂纹，所以磷是降低钢材焊缝容易产生冷裂纹，所以

9、磷是降低钢材可焊性的元素之一。硫在钢材中以可焊性的元素之一。硫在钢材中以FeS方方式存在，式存在，FeS是一种低熔点化合物，当钢是一种低熔点化合物，当钢材在红热形状下进展加工或焊接时，材在红热形状下进展加工或焊接时，FeS已熔化，使钢的内部产生裂纹，这种在高已熔化，使钢的内部产生裂纹，这种在高温下产生裂纹的特性称为热脆性。热脆性温下产生裂纹的特性称为热脆性。热脆性大大降低厂钢的热加工性和可焊性。大大降低厂钢的热加工性和可焊性。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材氧、氮。氧为有害元素，主要存在于非金属夹杂物内，可降氧、氮。氧为有害元素，主要存在于非金属夹杂物内，可降低钢的机械性能，特别是

10、韧性。氧有促进时效倾向的作用，低钢的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用，使钢的可焊性变差。使钢的可焊性变差。硅，锰。硅是钢的主要合金元素，是为脱氧去硫而参与的。硅，锰。硅是钢的主要合金元素，是为脱氧去硫而参与的。当硅在钢材中的含量较低当硅在钢材中的含量较低(小于小于1%)时，可提高钢材的强度，时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。但假设含硅量超越而对塑性和韧性影响不明显。但假设含硅量超越1%时，会添时，会添加钢材的冷脆性，降低可焊性。加钢材的冷脆性，降低可焊性。铝、钦、钒、铌。铝、钦、钡、铌均为炼钢时的强脱氧剂能铝、钦、钒、铌。铝、钦、钡、铌均为炼钢时的强脱氧剂能提高钢材强

11、度，改善韧性和可焊性，是常用的合金元素。提高钢材强度，改善韧性和可焊性，是常用的合金元素。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材钢材的加工钢材的加工冷加工强化及时效处置冷加工强化及时效处置冷加工是钢材在常温下进展的加工，建筑冷加工是钢材在常温下进展的加工，建筑钢材常见的冷加工方式有钢材常见的冷加工方式有:冷拉、冷拔、冷冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。轧、冷扭、刻痕等。时效处置时效处置将经过冷拉的钢筋于常温下存放将经过冷拉的钢筋于常温下存放15 d20d，钢筋冷拉曲线或加热到钢筋冷拉曲线或加热到100200并坚并坚持持2h左右这个过程称为时效处置。前者称左右这个过程称为时效处置。前者称为自

12、然时效，后者称为人工时效。为自然时效，后者称为人工时效。钢材热处置钢材热处置热处置是将钢材按一定规那么加热、保温热处置是将钢材按一定规那么加热、保温暖冷却，以获得需求性能的一种工艺过程。暖冷却，以获得需求性能的一种工艺过程。热处置的方法有热处置的方法有:退火、正火、淬火和回火。退火、正火、淬火和回火。建筑工程所用钢材普通只在消费厂进展热建筑工程所用钢材普通只在消费厂进展热处置，并以热处置形状供应。在施工现场，处置，并以热处置形状供应。在施工现场，有时需对焊接钢材进展热处置。有时需对焊接钢材进展热处置。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材常用建筑钢材的性能常用建筑钢材的性能建筑钢材可分为

13、钢构造用型钢和钢筋混凝建筑钢材可分为钢构造用型钢和钢筋混凝土构造用钢筋。各种型钢和钢筋的性能主土构造用钢筋。各种型钢和钢筋的性能主要取决于所用钢种及其加工方式。在建筑要取决于所用钢种及其加工方式。在建筑工程中，钢构造所用各种型钢，钢筋混凝工程中，钢构造所用各种型钢，钢筋混凝土构造所用的各种钢筋、钢丝土构造所用的各种钢筋、钢丝 ,锚具等钢材，锚具等钢材，根本上都是碳素构造钢和低合金构造钢等根本上都是碳素构造钢和低合金构造钢等钢种，经热轧或冷轧、冷拔、热处置等工钢种，经热轧或冷轧、冷拔、热处置等工艺加工而成。艺加工而成。碳素构造钢碳素构造钢碳素构造钢包括普通构造钢和工程用热轧碳素构造钢包括普通构造

14、钢和工程用热轧钢板、钢带、型钢等。钢板、钢带、型钢等。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材碳素构造钢的特性及运用碳素构造钢的特性及运用Q195钢。强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，钢。强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等。主要用于轧制薄板和盘条等。Q215钢。用途与钢。用途与Q195钢根本一样，由于其强度稍高，还大钢根本一样，由于其强度稍高，还大量用做管坯、螺栓等。量用做管坯、螺栓等。Q235钢。既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，焊接性钢。既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，焊接性能也好，在建筑工程中运用最广泛，大量用于制造钢构造用能

15、也好，在建筑工程中运用最广泛，大量用于制造钢构造用钢、钢筋和钢板等。其中钢、钢筋和钢板等。其中Q235级钢，普通仅适用级钢，普通仅适用Q255钢。强度高、塑性和韧性稍差，不易冷弯，焊接性能较钢。强度高、塑性和韧性稍差，不易冷弯，焊接性能较差，主要用于做加下铆接或栓接构造以及钢筋混凝土的配筋。差，主要用于做加下铆接或栓接构造以及钢筋混凝土的配筋。Q275钢。强度、硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性钢。强度、硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和焊接性能差，不宜用于建筑构造，主要用于制造机械零件和焊接性能差，不宜用于建筑构造，主要用于制造机械零件和工具等和工具等下一页上一页前往第一节建筑钢材

16、第一节建筑钢材低合金高强度构造钢低合金高强度构造钢低合金高强度构造钢是在碳素构造钢的根底上，添加少量的低合金高强度构造钢是在碳素构造钢的根底上，添加少量的一种或几种合金元素一种或几种合金元素(总含量小于总含量小于5%)的一种构造钢。其日的的一种构造钢。其日的是为厂提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐是为厂提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能等。因此，它是综合性较为理想的建筑钢材，尤其低温性能等。因此，它是综合性较为理想的建筑钢材，尤其在大跨度、接受动荷载和冲击荷载的构造中更适用。另外，在大跨度、接受动荷载和冲击荷载的构造中更适用。另外，与运用碳素钢相比，可节约钢材与

17、运用碳素钢相比，可节约钢材20%30%，而本钱并不是很，而本钱并不是很高。高。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材建筑钢材的选用原那么建筑钢材的选用原那么对建筑构造钢材选择时，应符合图纸设计对建筑构造钢材选择时，应符合图纸设计要求的规定，表要求的规定，表8-9所列为普通选择原那所列为普通选择原那么。么。钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护钢材腐蚀的缘由钢材腐蚀的缘由根据钢材外表与周围介质的不同作用，普根据钢材外表与周围介质的不同作用，普通把腐蚀分为以下两种。通把腐蚀分为以下两种。化学锈蚀。化学锈蚀指钢材直接与周围介化学锈蚀。化学锈蚀指钢材直接与周围介质发生化学反响而产生的锈蚀，这种锈蚀质发

18、生化学反响而产生的锈蚀，这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材外表构成疏松的多数是氧化作用，使钢材外表构成疏松的氧化铁。氧化铁。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材电化学锈蚀。电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液相接触而产电化学锈蚀。电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液相接触而产生电流，构成原电池作用而发生的腐蚀。生电流，构成原电池作用而发生的腐蚀。钢材腐蚀的防护钢材腐蚀的防护防止钢材腐蚀的主要方法有三种防止钢材腐蚀的主要方法有三种:维护膜法。利用维护膜使钢材与周围介质隔离，从而防止或维护膜法。利用维护膜使钢材与周围介质隔离，从而防止或减缓外界腐蚀性介质对钢材的破坏作用。减缓外界腐蚀性介质对钢材的破坏作用

19、。电化学维护法。无电流维护法是在钢铁构造上接一块较钢铁电化学维护法。无电流维护法是在钢铁构造上接一块较钢铁更为活泼的金属如锌、镁，由于锌、镁比钢铁的电位低，所更为活泼的金属如锌、镁，由于锌、镁比钢铁的电位低，所以锌、镁成为腐蚀电池的阳极遭到破坏以锌、镁成为腐蚀电池的阳极遭到破坏(牺牲阳极牺牲阳极)，而钢铁，而钢铁构造得到维护。构造得到维护。合金化。在碳素钢中参与能提高抗腐蚀才干的合金元素，如合金化。在碳素钢中参与能提高抗腐蚀才干的合金元素，如镍、铬、钦、铜等制成不同的合金钢。镍、铬、钦、铜等制成不同的合金钢。下一页上一页前往第一节建筑钢材第一节建筑钢材钢材的防火处置钢材的防火处置钢构造防火维护

20、的根本原理是采用绝热或钢构造防火维护的根本原理是采用绝热或吸热资料，阻隔火焰和热量，推迟钢构造吸热资料，阻隔火焰和热量，推迟钢构造的升温速率。防火方法以包覆法为主，即的升温速率。防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。将钢构件包裹起来。上一页前往第二节混凝土构造用钢材第二节混凝土构造用钢材热轧钢筋热轧钢筋用加热钢坯轧成的条型钢筋，称为热轧钢用加热钢坯轧成的条型钢筋，称为热轧钢筋。主要用于钢筋混凝土和预应力钢筋混筋。主要用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构造的配筋。凝土构造的配筋。热轧钢筋从外表外形可分为光圆钢筋和带热轧钢筋

21、从外表外形可分为光圆钢筋和带肋钢筋肋钢筋;而带肋钢筋又分为月牙肋钢筋和等而带肋钢筋又分为月牙肋钢筋和等高高肋钢筋。月牙肋钢筋的纵横肋不相交，而肋钢筋。月牙肋钢筋的纵横肋不相交，而等高肋钢筋的纵横肋相交，见图等高肋钢筋的纵横肋相交，见图8-9。下一页前往第二节混凝土构造用钢材第二节混凝土构造用钢材冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋是热轧圆盘条经冷轧后横肋冷轧带肋钢筋是热轧圆盘条经冷轧后横肋的钢筋。的钢筋。冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋是由普通低碳钢热轧盘圆钢筋冷轧扭钢筋是由普通低碳钢热轧盘圆钢筋经冷轧扭工艺制成的。其外表外形为延续经冷轧扭工艺制成的。其外表外形为延续的螺旋形，故它与混凝土的钻结

22、性能很强，的螺旋形，故它与混凝土的钻结性能很强，同时具有较高的强度和足够的塑性。同时具有较高的强度和足够的塑性。预应力混凝土用热处置钢筋预应力混凝土用热处置钢筋预应力混凝土用热处置钢筋是用热轧带肋预应力混凝土用热处置钢筋是用热轧带肋钢筋经淬火和回火等工艺热处置而成的钢筋经淬火和回火等工艺热处置而成的下一页上一页前往第二节混凝土构造用钢材第二节混凝土构造用钢材预应力混凝土用钢丝及钢绞线预应力混凝土用钢丝及钢绞线大型预应力混凝土构件，由于受力很大，大型预应力混凝土构件，由于受力很大，常采用高强度钢丝或钢绞线作为主要受力常采用高强度钢丝或钢绞线作为主要受力钢筋。预应力高强度钢丝是用优质碳素构钢筋。预

23、应力高强度钢丝是用优质碳素构造钢盘条，经酸洗、冷拉或再经回火处置造钢盘条，经酸洗、冷拉或再经回火处置等工艺制成的。钢绞线由等工艺制成的。钢绞线由7根直径为根直径为2.55.0 mm的高强度钢丝，绞捻后经一的高强度钢丝，绞捻后经一定热处置去除内应力而制成，绞捻方向普定热处置去除内应力而制成，绞捻方向普通为左捻。通为左捻。上一页前往第三节第三节 铝合金铝合金铝合金的组成及分类铝合金的组成及分类铝为银自色轻金属，强度低，但塑性好，导热、铝为银自色轻金属，强度低，但塑性好，导热、电热性能强。铝的化学性质很活泼，在空气中易电热性能强。铝的化学性质很活泼，在空气中易和空气反响，在其外表生成一层氧化铝薄膜，可和空