【正文】 屬材料包括黑色金屬和有色金屬兩大類。 ? 任務驅動 ? 任務一 建筑鋼材 ? 任務導航 ? 任務主要學習建筑鋼材的相關知識，包括鋼材的分類、主要技術性能、化學成分對鋼材性能的影響、鋼材冷加工與時效、常用鋼材以及鋼材的腐蝕與防護等內容。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）按有害雜質的含量分類 ? （ 1）普通鋼。 ? 建筑中常用普通鋼，有時也用優(yōu)質鋼。適用于特別重要的結構工程，代號為“ TZ”（亦可省略不寫）。低碳鋼拉伸過程分為四個階段。屈服強度是鋼材開始喪失對變形抵抗的能力。 金書緣文化 ? （ 4）頸縮階段（ CD段） ? 當鋼材強化達到最高點后，試件局部截面將急劇縮小，呈杯狀變細，此現象稱為頸縮。對同一種材料試件， 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定較復雜，通常根據氣溫條件在 20℃ 或 40℃ 時測定的沖擊韌性值，來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指標。 ? 對于 HB450的鋼材 ， 應采用洛氏法測定其硬度 。 鋼材的冷彎性能指標以試件在常溫下所承受的彎曲程度來表示 ， 用彎曲角度 a、 彎心直徑 d與試件直徑（ 或厚度 ） a的比值來表征 ， 如圖 85所示 。 金書緣文化 ? 鋼材的焊接性能與鋼材的化學成分及含量有關 。 但鋼筋冷拉后 ， 其伸長率減小 、材質變硬 。 金書緣文化 ? 原因分析： ? 根據調查分析，吊車梁的破壞與使用和設計無關，其主要原因是由于南側主梁下翼板距端頭 ，而南側主梁下翼板的開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 ， 鋼材的可焊性顯著下降 ） ， 冷脆性和時效敏感性增大 ， 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 %。因此，鋼中的氧和氮也是有害成分，氧含量不得超過 %，氮含量不得超過 %。 金書緣文化 ? 圖 88 鋼筋冷拉時效后應力 應變圖的變化 ? 在土木工程施工中常對鋼筋和低碳鋼盤條按一定規(guī)定進行冷加工 ， 以達到提高強度 、 節(jié)約鋼材的目的 。 ? 在土木工程中大量使用的鋼筋 ， 同時采用冷拉與時效處理可取得明顯的經濟效益 ， 它可使鋼筋的屈服強度提高 20%～ 50%， 可節(jié)約鋼材 20%～ 30%。由于 023s號鋼材的強度較高，塑性、韌性和加工性能好，時效敏感性小，可軋制成鋼筋、型鋼、鋼板和鋼管等。在優(yōu)質碳素鋼中，只有 3個鋼號屬沸騰鋼，應在鋼號后加注“ 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，其鋼筋的屈服強度 ζs、抗拉強度 ζb、伸長率 ζ冷彎性等力學性能特征值應符合表 88的規(guī)定。但其焊接性較差，主要用做預應力鋼筋。 ? 冷軋帶肋鋼筋的力學性能和工藝性能應符合表 89的規(guī)定。冷拉鋼絲是用盤條通過拔絲?；蜍堓伣浝浼庸ざ僧a品，以盤卷供貨。 金書緣文化 ? 表 810 預應力混凝土用冷拔鋼絲的力學性能 ? 根據 《 預應力混凝土用鋼絞線 》 （ GB/T 52242023） 的規(guī)定 ， 鋼絞線按結構分為 5類 ， 其代號為 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根鋼絲捻制的標準型鋼絞線 、 用 7根鋼絲捻制又經模拔的鋼絞線 。 ? ? 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)輥式冷彎機組上生產而成。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，則產生腐蝕疲勞現象，使結構出現脆性斷裂。在陰極區(qū)，溶于水膜中的氧被還原為 OH離子。使用時，應注意鋼構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。鋁合金門窗強度較高、剛性好、堅固耐用、零部件經久不壞、開關靈活輕便、無噪聲。 ? 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。更換拆卸下來的花紋板仍可使用，因此得到了廣泛應用。 ? （ 7）鋼材焊接質量主要取決于 。 ? （ 15）預應力混凝土用的螺紋鋼筋強度等級分為 。（ ） ? （ 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）對于有沖擊、震動荷載和在低溫下工作的結構應采用什么鋼材？ ? （ 9）解釋產品標記為預應力鋼絞線 1 ？ ? （ 10）鋁合金是如何分類的？試述鋁合金在建筑上的主要用途？ ? ? 從新進貨的一批熱軋鋼筋中抽樣，截取兩根做拉伸試驗，測得結果如下：屈服下限荷載分別為 ；抗拉極限荷載分別為 ；鋼筋公稱直徑為 16mm，標距為 80mm，拉斷時長度分別為 。（ ） ? （ 9）鋼筋進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一般包括 。 ? （ 3）評定鋼材冷彎性能的指標有 。根據需要孔型有圓孔、方孔、長方孔、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。 ? ? 鋁合金門窗用材省、質量輕，每平方米耗用鋁型材平均為 8～ 12kg，比用鋼、木門窗的質量減輕 50%左右。 ? 防銹鋁合金中主要的合金元素是錳和鎂。 金書緣文化 ? 鋁合金近年來在建筑裝修領域中 ， 廣泛用作門窗和室內裝修 、 裝飾 ， 有優(yōu)良的建筑功能及獨特的裝飾效果 。對于鋼結構用型鋼和混凝土用鋼筋，防止鋼材腐蝕應從隔離環(huán)境中的侵蝕性介質和改變鋼材表面的電化學等過程等方面，選擇有效措施予以防護?；瘜W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縫鋼管和焊接鋼管。其具有質量輕、強度高、抗震性能好、施工快、外形美觀等特點，主要用于維護結構、樓板、屋面等。 ? ? 根據 《 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的表面沿長度方向具有規(guī)則間隔的壓痕。 公稱直徑有 18mm、 25mm、 32mm、 40mm和 50mm等規(guī)格 ， 強度等級分 PSB78 PSB8 PSB930和 PSB1080四級 。 ? ? 根據 《 冷軋帶肋鋼筋 》 （ GB 137882023）的規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤條經冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或兩面橫肋的鋼筋。 其強度高 ， 塑性和可焊性較好 ， 與混凝土的黏結力強 ， 廣泛用于大中型鋼筋混凝土結構 。 ? 低合金高強度結構鋼與碳素結構鋼相比強度高 ， 自重輕 ， 塑性 、 韌性 、 可焊性好 ， 抗沖擊性強 ， 耐低溫和腐蝕 。 金書緣文化 ? 在土木工程中，優(yōu)質碳素結構鋼主要用于重要結構的鋼鑄件及高強螺栓，常用 30～ 45號鋼。 ? Q275號鋼材的強度高，塑性、韌性和可焊性差，可用于螺栓、工具等。代表屈服強的字母以“屈”字的漢語拼音首位字母“ Q”代表；質量等級分為 A、 B、 C、 D4級；脫氧方法符號分為 F（為沸騰鋼）， Z（為鎮(zhèn)靜鋼）， TZ（為特殊鎮(zhèn)靜鋼）。 通常對強度較低的鋼筋采用自然時效 ， 強度較高的鋼筋采用人工時效 。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 %。 ? 錳是低合金鋼的主加合金元素，在煉鋼時起脫氧去硫作用。 ? 三、鋼材的化學成分對鋼材性能的影響 ? 鋼材中除了主要化學成分鐵元素以外，還有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧、鈦、釩、鈮等元素，其中碳元素含量對鋼材性能的影響最大，其他元素雖然含量相對較小，但對鋼材的性能也有明顯影響。前者稱為自然時效，后者稱為人工時效。 此外 ， 正確的焊接工藝也是提高焊接質量的重要措施 。 因此 ， 鋼材應具有良好的可焊性 。 ? 根據硬度值的大小 ， 可以判定鋼材的軟硬程度 ， 據此還可以估計鋼材的抗拉強度 。 布氏法測定時所得壓痕的直徑 d應在 ～ ， 否則測定結果不準確 。 ? 圖 84 鋼材沖擊韌性隨溫度變化曲線 金書緣文化 ? 表 81 普通低合金結構鋼沖擊韌性