【正文】 屬材料包括黑色金屬和有色金屬兩大類(lèi)。 ? 任務(wù)驅(qū)動(dòng) ? 任務(wù)一 建筑鋼材 ? 任務(wù)導(dǎo)航 ? 任務(wù)主要學(xué)習(xí)建筑鋼材的相關(guān)知識(shí)，包括鋼材的分類(lèi)、主要技術(shù)性能、化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響、鋼材冷加工與時(shí)效、常用鋼材以及鋼材的腐蝕與防護(hù)等內(nèi)容。鋼材還具有很好的加工性能，可以鑄造、鍛壓、焊接、鉚接和切割，裝配施工方便。 ? （二）按有害雜質(zhì)的含量分類(lèi) ? （ 1）普通鋼。 ? 建筑中常用普通鋼，有時(shí)也用優(yōu)質(zhì)鋼。適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程，代號(hào)為“ TZ”（亦可省略不寫(xiě)）。低碳鋼拉伸過(guò)程分為四個(gè)階段。屈服強(qiáng)度是鋼材開(kāi)始喪失對(duì)變形抵抗的能力。 金書(shū)緣文化 ? （ 4）頸縮階段（ CD段） ? 當(dāng)鋼材強(qiáng)化達(dá)到最高點(diǎn)后，試件局部截面將急劇縮小，呈杯狀變細(xì)，此現(xiàn)象稱(chēng)為頸縮。對(duì)同一種材料試件， δ5δ10。沖擊韌性值 αk越大，鋼材的沖擊韌性越好。由于脆性臨界溫度的測(cè)定較復(fù)雜，通常根據(jù)氣溫條件在 20℃ 或 40℃ 時(shí)測(cè)定的沖擊韌性值，來(lái)推斷其脆性臨界溫度范圍。 ? ? 硬度是指鋼材抵抗硬物壓入表面的能力 ， 它是衡量鋼材軟硬程度的一個(gè)指標(biāo)。 ? 對(duì)于 HB450的鋼材 ， 應(yīng)采用洛氏法測(cè)定其硬度 。 鋼材的冷彎性能指標(biāo)以試件在常溫下所承受的彎曲程度來(lái)表示 ， 用彎曲角度 a、 彎心直徑 d與試件直徑（ 或厚度 ） a的比值來(lái)表征 ， 如圖 85所示 。 金書(shū)緣文化 ? 鋼材的焊接性能與鋼材的化學(xué)成分及含量有關(guān) 。 但鋼筋冷拉后 ， 其伸長(zhǎng)率減小 、材質(zhì)變硬 。 金書(shū)緣文化 ? 原因分析： ? 根據(jù)調(diào)查分析，吊車(chē)梁的破壞與使用和設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)，其主要原因是由于南側(cè)主梁下翼板距端頭 ，而南側(cè)主梁下翼板的開(kāi)裂則是由于主梁下翼板與走道板的焊接缺陷引起。 此外 ， 隨著含碳量的增加 ， 鋼材的焊接性能變差 （ 含碳量大于 %時(shí) ， 鋼材的可焊性顯著下降 ） ， 冷脆性和時(shí)效敏感性增大 ， 耐大氣銹蝕性下降 。因此，鋼中的硫元素屬于有害成分，工程用鋼要求硫含量不得超過(guò) %。因此，鋼中的氧和氮也是有害成分，氧含量不得超過(guò) %，氮含量不得超過(guò) %。 金書(shū)緣文化 ? 圖 88 鋼筋冷拉時(shí)效后應(yīng)力 應(yīng)變圖的變化 ? 在土木工程施工中常對(duì)鋼筋和低碳鋼盤(pán)條按一定規(guī)定進(jìn)行冷加工 ， 以達(dá)到提高強(qiáng)度 、 節(jié)約鋼材的目的 。 ? 在土木工程中大量使用的鋼筋 ， 同時(shí)采用冷拉與時(shí)效處理可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益 ， 它可使鋼筋的屈服強(qiáng)度提高 20%～ 50%， 可節(jié)約鋼材 20%～ 30%。由于 023s號(hào)鋼材的強(qiáng)度較高，塑性、韌性和加工性能好，時(shí)效敏感性小，可軋制成鋼筋、型鋼、鋼板和鋼管等。在優(yōu)質(zhì)碳素鋼中，只有 3個(gè)鋼號(hào)屬沸騰鋼，應(yīng)在鋼號(hào)后加注“ F”，其余均為鎮(zhèn)靜鋼。主要合金元素有錳、硅、釩、鈦、鈮、鉻、鎳及稀土元素等。帶肋鋼筋如圖 89所示，其鋼筋的屈服強(qiáng)度 ζs、抗拉強(qiáng)度 ζb、伸長(zhǎng)率 ζ冷彎性等力學(xué)性能特征值應(yīng)符合表 88的規(guī)定。但其焊接性較差，主要用做預(yù)應(yīng)力鋼筋。 ? 冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表 89的規(guī)定。冷拉鋼絲是用盤(pán)條通過(guò)拔絲?；蜍堓伣?jīng)冷加工而成產(chǎn)品，以盤(pán)卷供貨。 金書(shū)緣文化 ? 表 810 預(yù)應(yīng)力混凝土用冷拔鋼絲的力學(xué)性能 ? 根據(jù) 《 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線 》 （ GB/T 52242023） 的規(guī)定 ， 鋼絞線按結(jié)構(gòu)分為 5類(lèi) ， 其代號(hào)為 1 1 1 3 1 （ 1 7） C， 它們分別表示用2根鋼絲捻制的鋼絞線 、 用 3根鋼絲捻制的鋼絞線 、 用 3根刻痕鋼絲捻制的鋼絞線 、 用 7根鋼絲捻制的標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線 、 用 7根鋼絲捻制又經(jīng)模拔的鋼絞線 。 ? ? 冷彎型鋼是用冷加工變形的冷軋或熱軋鋼板和鋼帶在連續(xù)輥式冷彎?rùn)C(jī)組上生產(chǎn)而成。厚度 4mm以上的為厚板，厚度 ≤4mm的為薄板。在沖擊和交變荷載作用下，則產(chǎn)生腐蝕疲勞現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性斷裂。在陰極區(qū)，溶于水膜中的氧被還原為 OH離子。使用時(shí)，應(yīng)注意鋼構(gòu)件表面的除銹以及底漆、中間漆和面漆的匹配。因此，鋁在大氣中有良好的抗腐蝕能力。超硬鋁合金抗腐蝕性差，在高溫下軟化快。鋁合金門(mén)窗強(qiáng)度較高、剛性好、堅(jiān)固耐用、零部件經(jīng)久不壞、開(kāi)關(guān)靈活輕便、無(wú)噪聲。 ? 鋁合金淺花紋板，其花紋精巧別致，色澤美觀大方，同普通鋁合金相比，剛度提高 20%，抗污垢、防劃傷、耐擦傷能力均有提高，是優(yōu)良的建筑裝飾材料之一。更換拆卸下來(lái)的花紋板仍可使用，因此得到了廣泛應(yīng)用。 ? （ 7）鋼材焊接質(zhì)量主要取決于 。 ? （ 15）預(yù)應(yīng)力混凝土用的螺紋鋼筋強(qiáng)度等級(jí)分為 。（ ） ? （ 5）鋼材中沖擊韌性 ak值越大，表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力越低。 ? （ 8）對(duì)于有沖擊、震動(dòng)荷載和在低溫下工作的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用什么鋼材？ ? （ 9）解釋產(chǎn)品標(biāo)記為預(yù)應(yīng)力鋼絞線 1 ？ ? （ 10）鋁合金是如何分類(lèi)的？試述鋁合金在建筑上的主要用途？ ? ? 從新進(jìn)貨的一批熱軋鋼筋中抽樣，截取兩根做拉伸試驗(yàn)，測(cè)得結(jié)果如下：屈服下限荷載分別為 ；抗拉極限荷載分別為 ；鋼筋公稱(chēng)直徑為 16mm，標(biāo)距為 80mm，拉斷時(shí)長(zhǎng)度分別為 。（ ） ? （ 9）鋼筋進(jìn)行冷拉處理是為了提高其加工性能。 ? ? （ 1）與沸騰鋼比較，鎮(zhèn)靜鋼的沖擊韌性和焊接性較差，特別是低溫沖擊韌性的降低更為顯著。 ? （ 11）表示鋼材冷彎性能的指標(biāo)一般包括 。 ? （ 3）評(píng)定鋼材冷彎性能的指標(biāo)有 。根據(jù)需要孔型有圓孔、方孔、長(zhǎng)方孔、三角孔和大小組合孔等。在裝飾工程中用得較多的鋁合金板材有以下幾種。 ? ? 鋁合金門(mén)窗用材省、質(zhì)量輕，每平方米耗用鋁型材平均為 8～ 12kg，比用鋼、木門(mén)窗的質(zhì)量減輕 50%左右。 ? 防銹鋁合金中主要的合金元素是錳和鎂。 金書(shū)緣文化 ? 鋁合金近年來(lái)在建筑裝修領(lǐng)域中 ， 廣泛用作門(mén)窗和室內(nèi)裝修 、 裝飾 ， 有優(yōu)良的建筑功能及獨(dú)特的裝飾效果 。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)用型鋼和混凝土用鋼筋，防止鋼材腐蝕應(yīng)從隔離環(huán)境中的侵蝕性介質(zhì)和改變鋼材表面的電化學(xué)等過(guò)程等方面，選擇有效措施予以防護(hù)?；瘜W(xué)腐蝕在干燥環(huán)境中的速度緩慢，但在干濕交替的情況下腐蝕速度則大大加快。 ? 土木工程常用鋼管有無(wú)縫鋼管和焊接鋼管。其具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工快、外形美觀等特點(diǎn)，主要用于維護(hù)結(jié)構(gòu)、樓板、屋面等。 ? ? 根據(jù) 《 熱軋型鋼 》 （ GB/T 7062023） 和 《 熱軋 H型鋼和部分 T型鋼 》 （GB/T112632023） ， 常用的熱軋型鋼有等邊角鋼 、 不等邊角鋼 、 工字鋼 、 槽鋼 、 T型鋼 、 L型鋼 、 H型鋼等 ?？毯垆摻z的表面沿長(zhǎng)度方向具有規(guī)則間隔的壓痕。 公稱(chēng)直徑有 18mm、 25mm、 32mm、 40mm和 50mm等規(guī)格 ， 強(qiáng)度等級(jí)分 PSB78 PSB8 PSB930和 PSB1080四級(jí) 。 ? ? 根據(jù) 《 冷軋帶肋鋼筋 》 （ GB 137882023）的規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤(pán)條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長(zhǎng)度方向均勻分布的三面或兩面橫肋的鋼筋。 其強(qiáng)度高 ， 塑性和可焊性較好 ， 與混凝土的黏結(jié)力強(qiáng) ， 廣泛用于大中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 。 ? 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比強(qiáng)度高 ， 自重輕 ， 塑性 、 韌性 、 可焊性好 ， 抗沖擊性強(qiáng) ， 耐低溫和腐蝕 。 金書(shū)緣文化 ? 在土木工程中，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件及高強(qiáng)螺栓，常用 30～ 45號(hào)鋼。 ? Q275號(hào)鋼材的強(qiáng)度高，塑性、韌性和可焊性差，可用于螺栓、工具等。代表屈服強(qiáng)的字母以“屈”字的漢語(yǔ)拼音首位字母“ Q”代表；質(zhì)量等級(jí)分為 A、 B、 C、 D4級(jí)；脫氧方法符號(hào)分為 F（為沸騰鋼）， Z（為鎮(zhèn)靜鋼）， TZ（為特殊鎮(zhèn)靜鋼）。 通常對(duì)強(qiáng)度較低的鋼筋采用自然時(shí)效 ， 強(qiáng)度較高的鋼筋采用人工時(shí)效 。釩也是常用的微量合金元素。工程用鋼要求磷含量不得超過(guò) %。 ? 錳是低合金鋼的主加合金元素，在煉鋼時(shí)起脫氧去硫作用。 ? 三、鋼材的化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響 ? 鋼材中除了主要化學(xué)成分鐵元素以外，還有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧、鈦、釩、鈮等元素，其中碳元素含量對(duì)鋼材性能的影響最大，其他元素雖然含量相對(duì)較小，但對(duì)鋼材的性能也有明顯影響。前者稱(chēng)為自然時(shí)效，后者稱(chēng)為人工時(shí)效。 此外 ， 正確的焊接工藝也是提高焊接質(zhì)量的重要措施 。 因此 ， 鋼材應(yīng)具有良好的可焊性 。 ? 根據(jù)硬度值的大小 ， 可以判定鋼材的軟硬程度 ， 據(jù)此還可以估計(jì)鋼材的抗拉強(qiáng)度 。 布氏法測(cè)定時(shí)所得壓痕的直徑 d應(yīng)在 ～ ， 否則測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確 。 ? 圖 84 鋼材沖擊韌性隨溫度變化曲線 金書(shū)緣文化 ? 表 81 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼沖擊韌性