钢铁材料及其在建筑上的应用

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1、钢铁材料及其在建筑上的应用一、简介当今世界的各个工程领域中钢铁的应用都已十分广泛，其中建筑作为最大的钢铁消费行业，仅中国2006年消耗钢材就已达到1.8亿吨，相当于日本及美国钢铁的产量总和。而近10年乃至今后数年我国民用建筑都处于发展的鼎盛时期，可以预见极其大量的钢材将被生产并使用于建筑行业。可以毫不夸张的说，钢铁的发展与进步直接推动了现代建筑的发展。而现代建筑不断提升的对材料的需求也促进了钢铁的发展。现代钢铁工业的历史并不长，始建于19世纪，距今百年，且在二战前都发展缓慢，产量低下。而上个世纪50年代后世界钢铁达到了一个迅猛发展的时期，钢铁的冶炼技术得到提升，

2、钢铁的种类数量和质量都有所增进。二、钢铁的种类与性能钢铁材料是以铁-碳二元合金为基础体系的金属材料，人们根据对性能和用途的不同要求，常加入其他各种合金元素以改变和提高钢铁的性能。而根据钢铁的成分、组织结构和用，钢铁可分为结构钢、铸铁、不锈钢、工具钢等。1、碳素钢碳钢指没有特别加入合金元素的铁碳合金，但因冶炼的原料和工艺仍含有杂质。具有性能好、价格低廉、容易加工的优点，但有淬透性较低，回火稳定性差、集体相强度不高等缺点。根据质量被分成普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和特殊碳素结构钢（又称为碳素工具钢）。（1）、普通碳素结构钢普通碳素结构钢的成分控制不很严格，强度不高

3、，焊接性能好，韧性和塑性好，且价格较低，在建筑工程中运用较多。（2）、优质碳素结构钢优质碳素结构钢具有较高的强度良好的塑性和韧性、优良的冷成型性能和焊接性能。通过各种热处理能够不同程度地提高优质碳素钢不同的性能指标。（3）、特殊碳素结构钢（碳素工具钢）较高碳含量的钢经过适当的热处理（如淬火加低温回火）得到的有较高硬度的钢可以用于各种要求不是很高的工具的制作，因此被称为工具钢。1、合金钢在碳钢的基础上适当添加种类和数量的其他元素，提高合金各方面性能，这种特异添加了合金元素的钢称为合金钢。合金元素从三个方面影响着合金钢的性能，第一，合金元素融入铁碳合金的基体相中（主

4、要指奥氏体相和铁素体相）；第二，合金元素影响铁碳合金的状态；第三，合金元素和碳发生相互作用。合金钢根据用途被分为合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢、耐热钢等。合金结构钢根据运用领域被分为工程结构钢和机械结构钢。前者根据工程应用的需要，具有良好的综合力学性能，包括较高的屈服强度、较好的塑性、较好的耐候性能（各种大气条件下的耐蚀性、低温条件下保持良好的综合力学性能）、良好的工艺性能（易于进行塑性成形加工、良好的焊接性能）、较好的经济性。后者分为调质钢和渗碳钢。调质钢是指以调质处理作为零件加工和工艺处理前的预处理工艺或零件的最终热处理工艺的结构钢，调质处理即将钢淬

5、火后进行高温回火得到回火索氏体组织（铁素体集体上弥散分布较细小的颗粒状碳化物）的热处理工艺。而碳素钢表面具有较高硬度以耐磨，心部保持较好的强韧性以抗击冲击或震动。不锈铁是指在大气和弱腐蚀介质中具有较高稳定性能够保持不锈蚀的钢材。不锈钢脚如合金主要达到三个目的：一、使钢的表面形成致密的氧化物保护层（钝化层），使腐蚀不能进行；二、提高钢的基体相的电极电位，从而减小电化学腐蚀的腐蚀电流；三、使钢具有均匀的单相组织，从而减小电化学腐蚀的倾向。不锈钢科分为马氏体型、铁素体型和奥氏体型。马氏体不锈钢中含Cr多达百分之十三。这类不锈钢随碳含量的增加，强度和硬度提高，但耐腐蚀性

6、能下降，变形与焊接加工能力变差。在马氏体不锈钢的成本基础上降低碳含量或提高Cr含量可使钢的组织保持稳定的单相铁素体组织，即为铁素体不锈钢，优点是耐腐蚀性能好，缺点是韧性低，冷塑性变形能力差，焊接或在350摄氏度至500摄氏度长时间的加热后易发生脆化。奥氏体不锈钢除含有较高的Cr含量外还有较高的Ni含量，具有稳定的奥氏体组织，强度和硬度较低，但塑性韧性好，耐腐蚀能力强，不易出现低温脆性，适宜在较低温度下使用，适于冷成型加工，焊接性能也较好。且该种不锈钢没有磁性。1、铸铁指碳含量在百分之2.5至百分之4的铁碳合金，通常含有较多的Si，Mn、S、P等杂质的含量也较高。

7、其生产工艺简单价格低廉，易于批量生产，具有切削加工性能好、减摩性和减震性好的特点。铸铁可以根据断口的色泽特点分为灰口铸铁和白口铸铁。也可以根据铸铁中石墨的形态分为四类：一、普通灰铸铁，石墨呈片状；二、可锻铸铁，石墨呈絮状；三、球墨铸铁，石墨呈球状；四、蠕墨铸铁，石墨呈蠕虫状。一、钢铁在建筑中的应用1、建筑用钢材分类　建筑业主要采用黑色金属材料中的钢材，铸铁主要用作铸铁制品(如压力管等)。中国建筑用钢多数是采用平炉和氧气顶吹转炉冶炼的低碳钢(碳含量小于0.25%)、中碳钢（碳含量0.25～0.60%）及低合金钢，并以沸腾钢或镇静钢工艺生产，其中沸腾钢因冲击、时效、

8、冷脆性能较镇静钢为差，使