[材料科学]金属装饰材料3(1)

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1、高职高专土建类专业规划教材建筑装饰工程技术专业新疆建设职业技术学院建筑装饰材料§6金属装饰材料§6金属装饰材料主要介绍建筑工程及装饰工程中广泛应用的建筑钢材、不锈钢及其铝合金材料。本章提要本章内容§6.1建筑钢材及制品§6.2装饰不锈钢材及其制品§6.3装饰铝合金及制品建筑钢材的特点：是在严格的技术条件下生产的材料，具有以下的优点和缺点：优点：（1）质量均匀，性能可靠（2）强度、硬度高（3）塑性、韧性好缺点：（1）易锈蚀（2）维修费用高（3）耐火性差钢材的冶炼及分类1.钢材的冶炼原理由于铁和碳的化合力极强，所以工业

2、上很难得到纯铁。含碳量低于0.04%的铁称为熟铁，熟铁软而易于加工，但力学强度很低。含碳量在2.0%以上的铁称为生铁，并含有较多的硅、硫、磷、锰等杂质。将生铁中的碳含量降至2.0%以下，使硫和磷等杂质降至一定范围内即成为钢。2.钢材的冶炼过程钢材的冶炼过程为除碳、造渣和脱氧。除碳过程是通过氧化法，将一部分铁变为气体而逸出。造渣过程为在氧化还原反应中可将生铁中硅和锰变为钢渣，浮于钢水之上而排出。铁水中的硫和磷杂质只能在碱性条件下才能除去，通常加入一定量的石灰石。因为锰、硅、铝与氧的结合力大于氧和铁的结合能力，所以脱氧

3、过程是在钢水中加入一定量的锰铁、硅铁或铝锭作为还原剂，将钢水中的FeO还原为铁，使氧变为锰、硅或铝的氧化物而进入钢渣。脱氧减少了钢材中的气泡，并克服了元素分布不均（通常是偏析）的缺点，可明显改善钢材的性质。3.钢材的冶炼方法根据炼钢所用炉种的不同，钢材的冶炼方法可分为平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢和电炉炼钢三种平炉炼钢是应用较早的一种炼钢方法，该方法冶炼得到的钢质量高，但是该冶炼方法炼钢周期长，效率低，成本高。氧气顶吹转炉炼钢得到的钢材质量稳定，另外该方法冶炼周期短，所以被广泛应用。电炉炼钢是可以精确控制成分，所生产的

4、钢杂质含量低，质量最好，但成本也最高。转炉炼钢法平炉炼钢法电炉炼钢法钢材的分类1.按化学成分分类（1）碳素钢。以铁碳合金为主体，含碳量<2%（含碳量>2%为生铁），除含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷之外，不含有别的合金元素的钢称为碳素钢。根据含碳量的高低，将碳素钢分为：低碳钢（碳含量低于0.25%）中碳钢（碳含量介于0.25%-0.60%）高碳钢（碳含量高于0.60%）。（2）合金钢在碳素钢中，加入了一定量的合金元素，如硅、锰、钛、钒及铬等的钢材称为合金钢。根据合金元素含量的高低，将合金钢分为：低合金钢（合金含量

5、低于5.0%）、中合金钢（合金含量介于5%～10%）高合金钢（合金含量高于10%）。按冶炼脱氧程度分类（1）沸腾钢一种脱氧不完全的钢，其抗蚀性、冲击韧性和可焊性较差，尤其是低温时冲击韧性降低更显著。（2）镇静钢镇静钢是脱氧充分的钢。由于钢液中氧已经很少，当钢液浇铸后在锭模内呈静止状态，故称为镇静钢。其优点是化学成分均匀、机械性能稳定、焊接性能和塑性较好、抗蚀性也较强。多用于承受冲击荷载及其它重要的结构上（3）特殊镇静钢是一种脱氧程度比镇静钢更充分的钢，其性能与质量比镇静钢更好。钢材的性质：力学性质和工艺性质力学性质

6、：是指钢材在外力作用下，抵抗破坏和变形的能力。包括：抗拉性能、冲击韧性和疲劳强度工艺性质：是指钢材在加工过程中表现出的性能，它直接影响钢材的加工质量。包括：冷弯、冷加工和焊接1.抗拉性能拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以，拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要依据。以低碳钢为例。图6-1为低碳钢拉伸过程的应力－应变关系图。从图中可以看出，低碳钢拉伸过程经历了四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。1）弹性阶段（0→A）特点：弹性。在该阶段，若缷去外力，试件能恢复原来的形状。指标：弹性模量E①A点所对应的应

7、力值——弹性极限，用E表示。E=σ/εE值越大，钢材的刚度越大。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是计算钢材在受力条件下变形的重要指标2）屈服阶段（A→B）特点：塑性。屈服——变形迅速增加，外力则大致在恒定的位置波动，这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而屈服。指标：屈服强度（也称为屈服点）——下屈服点B下点所对应的应力值，用σs表示。3）强化阶段（B→C）特点：强度极限。强化——钢材抵抗外力的能力重新提高。指标：抗拉强度——C点所对应的应力值，用σb表示。4）颈缩阶段（C→D）特点：变形断裂。颈缩——

8、其抵抗变形的能力明显降低，在有杂质或缺陷处，断面急剧缩小，直至断裂。指标：伸长率—δ。屈服强度、抗拉强度、伸长率三项指标对钢材来说具有重要意义：屈服强度是确定钢材强度等级的主要依据抗拉强度是钢材受拉时所能承受的最大极限破坏值屈服强度σs与抗拉强度σb的比值σs/σb称为屈强比。σs/σb↑，利用率↑，安全可靠程度↓。σs/σb↓，利用率↓，安全可靠程度↑。建