《建筑与装饰材料 教学课件 ppt 作者 黄煜煜 单元5 建筑金属材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑与装饰材料 教学课件 ppt 作者 黄煜煜 单元5 建筑金属材料（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元5 建筑金属材料,知识目标： 了解建筑金属材料的概念、分类和特点 了解钢材的冶炼方法和分类 掌握建筑钢材的主要技术性能 掌握化学成分对钢材性能的影响 掌握碳素结构钢、低合金结构钢等建筑与装饰常用钢材的技术标准、要求及应用等 理解铝及铝合金制品等其他金属材料的性质和应用 能力目标： 能写出建筑金属材料的分类和特点等概念 能解释钢材的冶炼、分类和加工方法 能应用所学到的建筑钢材的化学成分、技术性能和标准、要求等知识，在建筑与装饰工程设计与施工中具备正确地选材、合理地用材的能力 能解释铝及铝合金制品等的性质和应用，并能在设计和施工中运用其处理相关实际问题,5.1 钢材的冶炼及分类,5.1.1钢的
2、冶炼 铁元素在自然界是以化合态存在的，生铁就是以铁矿石、焦炭和熔剂等在高炉中经冶炼，使矿石中的氧化铁还原成单质铁而成的，因含较高的碳和杂质，所以生铁脆性大、强度低。而钢是由生铁冶炼而成的，按照含碳量划分，含碳量大于2的称为铁，小于2的称为钢。,5.1.2钢的分类 钢的品种繁多，可按冶炼方法、化学成分、质量等级、用途等多种方法进行分类。为了便于掌握和选用，现将钢的一般分类归纳如下：,5.2 建筑钢材的主要技术性能,建筑用钢材的技术性能包括力学性能（强度、塑性、韧性、硬度等）和工艺性能（冷弯性能、焊接性能等）。其中主要的性能有拉伸性能、焊接性能、冷弯性能、冲击韧性、硬度等。 5.2.1拉伸性能 建
3、筑钢材的主要受力形式是拉伸，用低碳钢试件做拉伸试验，可测绘出应力应变关系如图5-1所示。,5.2.2焊接性能 钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向的性能。焊接后钢材的力学性能不能有明显的降低，特别是强度不能低于原有钢材的强度。 5.2.3冷弯性能 钢材的冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示。在一定的弯心直径条件下，将试件弯折到规定的角度(90或180)时，在弯曲处外表面或侧面无裂纹、起层、鳞落或断裂等现象，则钢材冷弯合格。弯心直径越小、弯折角度越大，表示钢材的冷弯性能越好。 5.2.4冲击韧性 冲击韧性是
4、指钢材抵抗冲击荷载作用而不破坏的能力。它是以冲击试验中试件破坏时单位面积上所消耗的功k(单位为Jcm2)表示。k值越大，钢材的冲击韧性越好，越不容易产生脆性断裂。试验表明，钢材的冲击韧性随温度的降低而下降，开始时下降缓慢，当达到一定温度范围时，冲击韧性突然下降很快而呈脆性。这种性质称为钢材的冷脆性，这时的温度称为脆性转变温度。脆性转变温度越低，钢材的低温冲击韧性越好。因此，在负温下使用的结构，应当选用脆性转变温度低于使用温度的钢材。 5.2.5硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标。它既可理解为材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。材料
5、的硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、韧性、强度等性能的综合反映。,5.3 化学成分对钢材性能的影响,钢的主要成分是铁(Fe)，另外还有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)等元素。这些元素有些是冶炼过程中留存在钢内的，有些是为了改性而有意加入的合金元素，它们对钢材的性质影响很大。 5.3.1碳元素 碳是钢中的重要元素，对钢的机械性能有重要的影响。当钢的含碳量低于0.8时，随着含碳量的增加，钢材的抗拉强度(b)和硬度(HBW)将提高，而伸长率()及韧性（k）会降低，也就是塑性变差。同时钢材的冷弯、焊接及抗腐蚀等性能降低，钢的冷脆性等增大。一般建筑工
6、程中的碳素钢为低碳钢（含碳量0.25）。 5.3.2硅、锰元素 硅、锰是钢中的有益元素，是为了脱氧去硫而加入的。它们能提高钢材的强度和硬度，而塑性和韧性不降低。但也并不是硅和锰的含量越高越好，当硅和锰的含量过高时，会使钢材的塑性和韧性下降，可焊性变差。所以钢材中硅和锰的含量要有个合适的质量百分含量值，一般硅小于0.5，锰小于0.8。 5.3.3磷元素 磷元素一般来说是钢中的有害元素，主要由矿石和生铁等炼钢原料带人。磷元素会显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温下的冲击韧性会明显降低，这说明磷能引起钢材的冷脆性。另外，磷还能使钢材的冷弯性能下降，可焊性变差。但磷元素可使钢的强度、硬度、耐磨性、耐蚀
7、性提高。 5.3.4硫元素 硫元素也是钢中的有害元素之一，它是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中来的杂质。硫的最大危害是引起钢在热加工过程中的开裂，这种现象称为热脆。硫元素也会使钢的冲击韧性、疲劳强度、可焊性及耐蚀性降低，因此要严格控制钢中硫元素的含量。 5.3.5氧、氮元素 氧元素、氮元素也是钢中的有害元素，它们会使钢材的强度、塑性、韧性、冷弯性能和可焊性降低。 5.3.6铝、钛、钒、铌元素 铝、钛、钒、铌等均是炼钢时加入的强脱氧剂，也是合金钢常用的合金元素，适量加人这些元素，可以提高钢材强度，改善韧性。,5.4 建筑钢材的标准及应用,5.4.1碳素结构钢 普通碳素结构钢简称碳素结构钢。它包括一般
8、结构钢和工程用热轧钢板、钢带、型钢等.国家标准碳素结构钢（GB/T 700一2006）中规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母“Q”、屈服点的数值(MPa)、质量等级（A、B、C、D）、脱氧程度四部分组成。屈服点数值共分l95、215、235、255、275五种；质量等级按硫、磷杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D四个符号表示；F表示沸腾钢， Z和TZ表示镇静钢和特殊镇静钢。Z和TZ在牌号中可以省略。例如：Q235C，表示屈服点为235MPa，质量等级为C级，镇静的普通碳素结构钢。碳素结构钢的力学性能见表51。,5.4.2低合金结构钢 低合金结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几
9、种合金元素，合金总量小于5%的结构用钢材。所加的合金元素有硅、锰、钛、钒、铌等。低合金结构钢具有强度高、塑性及韧性好、耐腐蚀等特点。国家标准低合金高强度结构钢（GB/T 1591一2008）中规定，这种钢的牌号由代表屈服点的字母“Q”、屈服点的数值(345、390、420和460等八种)、质量等级（A、B、C、D、E）三个部分按顺序排列。,5.4.3建筑与装饰常用钢材,钢材是建筑与装饰工程中的一种主要材料，它广泛地应用于工业与民用建筑、道路桥梁、公共及居住建筑装饰工程中。常用的钢材主要有： 1.钢结构用钢材（型钢） 2.钢筋混凝土结构用钢材（钢筋、钢丝等） 3.建筑装饰工程用钢材（钢板、钢管、
10、龙骨等）,5.5 铝及铝合金,铝是地壳中含量很丰富的一种金属元素，在地壳组成中约占8.13%，仅次于氧和硅，占全部金属元素总量的三分之一左右。但是由于铝的提炼比较困难，能耗较高（比钢的冶炼能耗高近一倍），因此很长时间以来一直限制着铝在建筑工程当中的应用。直到最近几十年以来，能源工业的飞速发展使得电能的成本不断下降，从而使铝在各方面的应用得到了很大的发展，特别是在建筑工程和装饰工程等方面，铝及铝合金材料更是显示了其他金属材料无法替代的特点和优势。 5.5.1铝（Al）的性质 铝属于有色金属中的轻金属，密度为272gcm3，仅为钢材的三分之一。铝的熔点较低（660.4 ），呈银白色，有闪亮的金属光
11、泽，其抛光的表面对光和热有较强的反射能力。铝的导电性和导热性较好，仅次于铜，所以较广泛地用来制作导电材料和导热材料。 5.5.2铝合金及其应用 为了提高纯铝的强度、硬度，并保持纯铝原有的优良特性，在纯铝中加入适量的铜、锰、硅、镁、锌等元素而得到的铝基合金，称为铝合金。合金既提高了铝的硬度和强度（屈服强度可达500MPa，抗拉强度可达380550MPa），同时又保持了铝的轻质、耐腐蚀、易加工等优良性能。铝合金的主要缺点是弹性模量小（约为钢的三分之一）、热膨胀系数大、耐热性低、焊接需采用惰性气体保护等焊接新技术。,5.5.3建筑装饰用铝合金制品 建筑装饰工程中常用的铝合金制品主要有铝合金门窗、铝合
12、金装饰板、铝合金吊顶龙骨、铝箔、铝粉等。 1铝合金门窗 铝合金门窗是将经表面处理的铝合金型材，经过下料、打孔、铣槽、攻丝、组装、保护处理等工序加工成门窗框料构件，然后现场与预留门窗洞口定位、连接、密封，与连接件、密封件、开闭五金件等一起组合装配而完成全部加工安装过程。 铝合金门窗因其长期维修费用低、性能好、节约能源、装饰性强，所以在国内外得到广泛应用。 （1）铝合金门窗的特点。与普通的钢、木门窗相比，铝合金门窗有如下特点： 1)自重轻 2)密闭性能好 3)色泽美观 4)经久耐用 5)施工速度快 6)使用价值高 7)便于工业化生产,（2）铝合金门窗的类型。铝合金门窗有以下几种分类方式： 1)铝合
13、金门窗根据其结构与开闭方式分为推拉式、平开式、回转式、固定式等。 2)根据色泽的不同，铝合金门窗可分为银白色、金黄色、青铜色、古铜色、黄黑色等几种。 3)根据生产系列（习惯上按门窗型材截面的宽度尺寸）的不同，铝合金门窗可分为38系列、42系列、50系列、54系列、60系列、64系列、70系列、78系列、80系列、90系列、100系列等。 （3）铝合金门窗的性能。铝合金门窗出厂前需经过严格的性能试验，只有达到规定的性能指标后才能安装使用，主要性能指标有： 1)强度 2)气密性 3)水密性 4)开闭力 5)隔声和隔热性能 （4）铝合金门窗的技术标准。随着铝合金门窗生产的发展，国家已颁布了一系列标准
14、，其中主要有铝合金门窗（GB/T 8478-2008）。目前，我国应用最普遍的是平开铝合金门窗和推拉铝合金门窗。,2.铝合金装饰板 铝合金装饰板是选用纯铝或铝合金为原料，经过辊压冷加工而成的饰面板材。 铝合金装饰板具有质量轻、不燃烧、耐久性好、施工方便及装饰效果好等特点，广泛用于公共建筑室内外装饰。常用的有以下几种： （1）铝合金花纹板 （2）铝质浅花纹板 （3）铝合金波纹板 铝合金波纹板的常用波纹形状如图5-2所示。,3.铝合金穿孔板 铝合金穿孔（吸声）板是为了满足室内吸声的要求，将铝合金平板经机械冲压成多孔状而制成的功能、装饰性合一的板材。孔形根据需要有圆孔、方孔、长圆孔、长方孔、三角孔、
15、组合孔等。 4.铝合金吊顶龙骨 铝合金龙骨是以铝合金挤压而制成的顶棚骨架支承材料，其断面有T型、L型、C型等。铝合金吊顶龙骨具有不锈蚀、质轻、美观、防火、抗震、安装方便等特点，适用于外露龙骨的顶棚装饰。 铝合金吊顶龙骨的规格和性能见表5-5。,5.铝箔 铝箔是用纯铝或铝合金加工制成的厚约0.00630.2mm的薄片制品。按表面状态分，铝箔有素箔、压花箔、复合箔、涂层箔、上色铝箔和印刷铝箔等。铝箔具有良好的防潮、绝热、隔蒸汽和电磁屏蔽等作用，可作为多功能保温隔热材料和防潮材料来使用。建筑上常用的铝箔制品有铝箔牛皮纸、铝箔布、铝箔泡沫塑料板、铝箔波形板等。 6.铝粉 铝粉（俗称“银粉”）是以纯铝箔加入少量润滑剂，经捣击压碎为极细的鳞状粉末，再经抛光而成。在建筑及装饰工程中常用它调制各种装饰涂料或金属防锈涂料，也可用作土方工程中的发热剂和加气混凝土中的发气剂。,本章小结,同步测试 5-1简述钢的分类? 5-2低碳钢试件在拉伸试验中的应力应变关系可分为哪几个阶段? 5-3钢材的冷弯和硬度各用什么指标表示? 5-4举例说明合金元素对钢材的性质有何影响? 5-5举例说明普通碳素结构钢和低合金结构钢的牌号如何表示? 5-6铝合金门窗为什么得到广泛的使用? 5-7铝合金在建筑与装饰工程中有何应用?,
