【矿业实务】顾士东 教材精讲班课件 09-第一篇-第2章-2.2-金属材料

2.2金属材料2.2金属材料每年分值1-2分，两目内容。2.2.1建筑钢材的性能及使用要求1.钢材的特点及工作性能:明确力学性能、冲击韧性、疲劳强度及可焊性的基本含义。2.建筑钢材及其类型：了解3.常用钢材加工方法及技术要求：考频高2.2金属材料2.2.2金属材料制品的类型及其应用1.锚索结构用材：了解2.提升和悬吊钢丝绳：考频高2.2.1建筑钢材的性能及使用要求2.2.1建筑钢材的性能及使用要求知识点一、建筑钢材及其类型钢是含碳量在0.04%～2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%根据外形，可分为型材、板材、管材、金属制品4大类。型材包括重轨（每米质量大于30kg的钢轨）、轻轨（普通轨，每米质量小于或等于30kg的钢轨）、型钢（方钢、圆钢、扁钢、工字钢、槽钢等）、线材、冷弯型钢等。工程中常用的钢材主要包括型钢、钢筋（建筑钢）和其他用途钢3类。2.2.1建筑钢材的性能及使用要求1）常用建筑钢材（1）线材：不包括各种钢丝。（2）型钢：分为大、中、小型。常用的钢筋列入小型型钢。（3）角钢、工字钢、H型钢和槽钢可以用作独立的受力构件或形成组合构件使用。如工字钢不宜单独作为轴心受压或双向弯曲构件，槽钢是单对称结构，受轴心压或受弯时容易扭曲，H型钢的两个主轴方向的惯性矩近乎相等，构件受力合理。2.2.1建筑钢材的性能及使用要求2）矿山专用钢材常用的还有矿用工字钢、矿用特殊型钢（U型钢）、轻轨等。矿用工字钢是专门设计的翼缘宽、小高度、厚腹板的工字钢，它的几何特性既适于作梁，也适于作柱腿。U型钢可以制作具有可缩性的支架，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好。轻便钢轨是专为井下1～3t矿车运输提供的，也可在巷道支护中用于制作轻型支架，但承载性能较差。2.2.1建筑钢材的性能及使用要求知识点二

钢材的特点及工作性能钢材的主要优点：六个；

强度、可焊性等

钢材的缺点：（1）耐腐蚀性差；（2）耐热但不耐火；（3）保温效果差；（4）易产生扭曲；（5）特有的冷桥问题。钢材的主要工作性能有：1）力学性能：（1）强度，一般多以抗拉强度作为判别钢材强度高低的指标。（2）塑性，（3）硬度，（4）冷弯性能：判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。2）冲击韧性：表示钢材的抗冲击性能，

2.2.1建筑钢材的性能及使用要求3）耐疲劳性能：在交变荷载反复作用下，在远小于抗拉强度时发生突然破坏。4）可焊性：钢材的可焊性受碳含量和合金含量的影响。碳含量在0.12%～0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好。5）耐腐蚀性:防止钢材腐蚀的主要办法是采用防腐涂料，也可用专门的耐腐蚀钢材2.2.1建筑钢材的性能及使用要求知识点三

常用钢材加工方法及技术要求加工包括钢材的冷加工强化、时效强化、热处理和焊接等1）冷加工强化:提高其屈服强度，降低了塑性和韧性。2）时效强化:屈服强度和强度极限逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象。3）钢材热处理：方法有退火、正火、淬火和回火。4）钢筋的连接：连接方法有焊接、机械连接和绑扎连接。钢筋连接时，宜选用机械连接接头，并优先采用直螺纹接头。2.2.1建筑钢材的性能及使用要求5）钢筋代换（1）当钢筋的品种、级别或规格需要变更时，应办理设计变更文件。代换钢筋，应征得设计单位同意。（2）钢筋代换可参照的原则有：当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等的原则进行代换（等强度代换）；当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的原则进行代换（等面积代换）。有抗震要求的框架结构，不宜以强度较高的钢筋代换原设计中的钢筋。习题演练矿山专用钢材中，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好，可以制作具有可缩性的支架的是（）。A.矿用工字钢B.矿用U型钢C.轻轨D.重轨答案：B解析:U型钢可以制作具有可缩性的支架，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好。2.2.2

金属材料制品的类型及其应用2.2.2金属材料制品的类型及其应用知识点一、锚索结构用材矿业工程常用金属材料制品主要是钢索和钢丝绳，钢索主要用于各类岩土锚固工程，钢丝绳常用作矿井提升和悬吊工作等。锚索结构一般由内锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。2.2.2金属材料制品的类型及其应用内锚头又称锚固段或锚根，是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基，按其结构形式分为机械式和胶结式两大类，胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类。锚索体，是连结内外锚头的构件，也是张拉力的承受者，通过对锚索体的张拉来提供预应力，锚索体由高强度钢筋、钢绞线或螺纹钢筋构成。钢绞线由热处理的优质碳素钢经冷拔制成钢丝然后绞合构成，钢筋的单根直径相对粗，抗腐蚀能力强，但强度相对低。2.2.2金属材料制品的类型及其应用知识点二、提升和悬吊钢丝绳1）按钢丝机械特性分有特级、I级和Ⅱ级钢丝绳。特级的钢丝绳韧性最好，用于提升人员。2）按钢丝断面分有圆形、异形钢丝绳。3）按内芯材料分为纤维芯和钢芯两种。4）按钢丝绳断面形状分有圆形、扁形钢丝绳。扁形钢丝绳不扭转打结，作为摩擦轮提升的尾绳。2.2.2金属材料制品的类型及其应用5）按旋捻方向分为顺捻、交互捻、混合捻。交互捻的刚性大，不易发散，多用于起重及需要摘挂钩的斜井提升。习题演练钢筋代换时，当构件按照最小配筋率配筋时，钢筋可按（）原则进行代换。A.强度相等

B.面积相等C.拉力相等

D.体积相等答案：B解析:钢筋代换可参照的原则有：当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等的原则进行代换（等强度代换）；当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的原则进行代换（等面积代换）。2.2

金属材料小结2.2金属材料小结1.矿山专用钢材常用的还有矿用工字钢、矿用特殊型钢（U型钢）、轻轨等。矿用工字钢是专门设计的翼缘宽、小高度、厚腹板的工字钢，它的几何特性既适于作梁，也适于作柱腿。U型钢可以制作具有可缩性的支架，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好。轻便钢轨是专为井下1～3t矿车运输提供的，也可在巷道支护中用于制作轻型支架，但承载性能较差。2.2金属材料小结2.钢筋代换（1）当钢筋的品种、级别或规格需要变更时，应办理设计变更文件。代换钢筋，应征得设计单位同意。（2）钢筋代换可参照的原则有：当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等的原则进行代换（等强度代换）；当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的原则进行代换（等面积代换）。有抗震要求的框架结构，不宜以强度较高的钢筋代换原设计中的钢筋。2.2金属材料小结3.提升和悬吊钢丝绳1）按钢丝机械特性分有特级、I级和Ⅱ级钢