土木工程材料第3章-建筑材料.ppt

2 钢材锈蚀防护 一．保护层法 保护层法是在钢材的表面施加保护层，使钢与周围介质隔离，从而防止锈蚀，分金属保护法和非金属保护法。 二．制成合金钢 在钢中加入能提高抗锈蚀能力的元素，如将镍、铬加入到铁合金中可制得不锈钢等。这种方法最有效，但成本很高。 三．阴极保护法 阴极保护法是根据电化学原理进行保护的一种方法。这种方法可通过两种途径来实现。 （1）牺牲阳极保护法 位于水下的钢结构，接上比钢材更为活泼的金属。在介质中形成原电池时，这些更为活泼的金属成为阳极而遭到腐蚀，而钢结构作为阴极得到保护。 （2）外加电流法 将废钢铁或其它难熔金属（高硅铁、铅银合金等）放置在要保护的结构钢的附近，外接直流电流，负极接在要保护的钢结构上，正极接在废钢铁或难熔金属上，通电后作为废钢铁的阳极被腐蚀，钢结构成为阴极得到保护。 作业： P41： 2，4，9，13 谢 谢 ④磷（P）： 磷是钢中的有害元素。对钢材起强化作用，可使钢的屈服点和抗拉强度提高，但塑性和韧性显著降低，特别在低温下的增大钢的冷脆性，并降低可焊性。 磷的含量应严格控制，建筑用钢一般不超过0.045%。 ⑤硫（S）： 硫也是钢中的有害元素。硫使钢材在热加工过程中引起断裂，形成热脆现象，称为热脆性，硫将大大降低钢的热加工性、可焊性、冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。 硫是极有害的杂质，含量应严格控制，一般不得超过 0.045%。 ⑥氧（O）： 氧常以 FeO 的形式存在于钢中，它将降低钢的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能以及强度，并显著降低疲劳强度，增加热脆性。 氧是钢中有害杂质，在钢中其一般不得超过 0.03%。但氧有促进时效性的作用。 ⑦氮（N）： 氮虽可以提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度，但使塑性，特别是韧性显著下降，并增大钢的时效敏感性和冷脆性，降低焊接性能，冷弯性能。 故钢的含氮量不应超过0.008％。 ⑧钛（Ti）、钒（V）： 都是较强的脱氧剂。是加入钢中的合金元素，可改善组织结构，使晶体细化，显著提高钢的强度，改善钢的韧性。 第四节 钢材的冷加工强化与时效处理 ①冷加工强化处理 钢材在常温下通过冷拉、冷拔、冷轧产生塑性变形，从而提高屈服强度和硬度，但塑性、韧性降低，这个过程称为冷加工强化处理。 冷拉：将热轧后的小直径钢筋，用拉伸设备予以拉长，使之产生一定的塑性变形，使冷拉后的钢筋屈服强度提高，钢筋的长度增加（约4~10％），从而节约钢材。 冷拔：将钢筋或钢管通过冷拔机上的孔模，拔成一定截面尺寸的钢丝或细钢管。孔模用硬质合金钢制成（图7.4）。 冷拔 冷轧：将热轧钢筋或钢板通过冷轧机，可以轧成一定规律变形的钢筋或簿钢板。 ②时效 冷加工后的钢材，随着时间的延长，钢材的屈服强度、抗拉强度与硬度提高，塑性、韧性降低的现象称为时效。 时效处理有两种方法。 自然时效：将经冷加工的钢材在常温下放置15~20d，称为自然时效，它适用于强度较低的钢材。 人工时效：对强度较高的钢材，自然时效效果不明显，可将经冷加工的钢材后的钢材加热至100~200℃，保持1~2h，这称为人工时效。 钢筋冷拉前后应力-应变图的变化 第五节 钢材的热处理与焊接 1．钢材的热处理 将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织结构，从而获得需要性能的加工工艺，总称为钢的热处理。 热处理方法有： （1）淬火 将钢材加热至基本组织转变温度（如当含碳量大于0.8％时，为723℃）以上时（一般为900 ℃ ），保温使组织完全转变。随即故人冷却介质（盐水、冷水或矿物油）中急冷的处理过程称为淬火。 淬火使钢的硬度、强度、耐磨性提高。 （2）回火 经淬火处理的钢，再加热临界温度下某一温度、保温一定时间，再在空气中或油中冷却的处理过程称为回火。 回火的温度低于723℃。 回火处理可消除淬火产生的内应力，适当降低淬火钢件的硬度并提高其韧性。 （3）退火 将钢材加热至基本组织转变温度以上30一60℃，保温后以适当的速度缓慢冷却的处理过程称为退火。 退火可降低钢材原有的硬度，改善其塑性及韧性。 （4）正火 将钢材加热至基本组织转变温度以上40一60℃，保温后在空气中缓慢冷却的处理过程称为正火。 正火后的钢材，硬度较退火处理者高，塑性也差，但由于正火后钢的结晶较韧且均匀，故强度有所提高。 2．焊接性能 保证焊接质量，要求焊缝及附近过热区不产生裂缝及变脆倾向，焊接后的力学性能，特别是强度不低于原钢材的性能叫可焊性。 可焊性与钢材所含化学成分及含量有关，含碳量高，或含较多的硫，钢材的可焊性都变差。 第六节 建筑标准常用钢材 1 钢结构用钢材 一．普通碳素结构钢 普通碳素结构钢简称为普通碳素钢，包括一般结构钢和工程用热轧用型钢、钢板、钢带。建筑钢材可分为钢结构用钢材和钢筋混凝土结构用钢筋、