建筑材装饰料讲稿金属装饰材料.pptx

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1、中国民生银行大厦 武汉，地下3层，地上68层，建筑总高度331.3米，六层以下为钢骨混凝土结构、钢筋混凝土结构，六层以上转换成钢框架支撑结构体系第1页/共39页第2页/共39页第3页/共39页钢及其特性钢理论上，含碳量小于2.06%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2.06%，称为生铁；含碳量小于0.04%，称为工业纯铁。铁：主要元素碳：0.02%0.02%2.06%2.06%其他元素生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素第4页/共39页钢的特点材质均匀、性能可靠、强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工(

2、可铸造、锻压、焊接、铆接、切割等）；装配施工方便；但是，钢材易锈蚀、耐火性差、维修费用大。第5页/共39页9.19.1建筑装饰用钢材及其制品建筑装饰用钢材及其制品9.1.19.1.1钢铁的基本知识钢铁的基本知识 铁：铁：7.86g/cm7.86g/cm3 3 熔点：熔点：15351535 沸点：沸点：2750 2750 延展性延展性 导热导热 导电导电1.钢的冶炼和脱氧 钢是由生铁冶炼而成的。生铁：由铁矿石（磁铁矿、赤铁矿）、焦碳、少量的石灰石等在高温作用下进行还原反应和其他化学反应，而得到的铁碳合金。铁矿石中的氧化铁形成金属铁再吸收碳而成生铁。Fe C S P Si Mn硬而脆 塑性差 抗拉

3、强度低冶炼；将熔融的生铁进行氧化，将碳的含量降低到一定程度，同时去掉有害杂质S P 在冶炼过程中由于氧化作用，使部分铁被氧化，钢的质量，在冶炼后期精练时，向炉内加入脱氧剂进行脱氧，使氧化铁还原为铁。第6页/共39页第7页/共39页2.2.钢铁的分类钢铁的分类 （1 1）.按化学成分分类按化学成分分类第8页/共39页（2 2）.按冶炼时脱氧程度分类按冶炼时脱氧程度分类沸沸腾腾钢钢。炼炼钢钢时时仅仅加加入入锰锰铁铁进进行行脱脱氧氧，则则脱脱氧氧不不完完全全。这这种种钢钢水水浇浇入入锭锭模模时时，会会有有大大量量的的气气体体从从钢钢水水中中外外逸逸，引引起起钢钢水水呈呈沸沸腾腾状状，故故称称沸沸腾腾

4、钢钢，代代号号为为“”。沸沸腾腾钢钢组组织织不不够够致致密密，成成分分不不太太均均匀匀，硫硫、磷磷等等杂杂质质偏偏析析较较严严重重，故故质质量量较较差差。但但因因其其成成本本低低、产产量量高高，故故被广泛用于一般建筑工程。被广泛用于一般建筑工程。在在铸铸锭锭冷冷却却过过程程中中，钢钢内内某某些些元元素素在在铁铁的的液液相相中中溶溶解解度度大大于于固固相相中中，这这些些元元素素便便向向凝凝固固较较迟迟的的钢钢锭锭中中心心集集中中，导导致致化化学学成成份份分分布布不不均均匀匀，这种现象为化学偏析。这种现象为化学偏析。第9页/共39页镇镇静静钢钢。炼炼钢钢时时采采用用锰锰铁铁、硅硅铁铁和和铝铝锭锭等

5、等作作脱脱氧氧剂剂，脱脱氧氧完完全全，且且同同时时能能起起去去硫硫作作用用。这这种种钢钢水水铸铸锭锭时时能能平平静静地地充充满满锭锭模模并并冷冷却却凝凝固固，故故称称镇镇静静钢钢，代代号号为为“”。镇镇静静钢钢虽虽成成本本较较高高，但但其其组组织织致致密密，成成分分均均匀匀，性性能能稳稳定定，故故质质量量好好。适适用用于预应力混凝土等重要的结构工程。于预应力混凝土等重要的结构工程。半半镇镇静静钢钢。脱脱氧氧程程度度介介于于沸沸腾腾钢钢和和镇镇静静钢钢之之间间，为质量较好的钢，为质量较好的钢，其代号为其代号为“”。特特殊殊镇镇静静钢钢。比比镇镇静静钢钢脱脱氧氧程程度度还还要要充充分分彻彻底底的的

6、钢钢，故故其其质质量量最最好好，适适用用于于特特别别重重要要的的结结构构工工程程，代号为代号为“TZTZ”。第10页/共39页（3 3）.按有害杂质含量分类按有害杂质含量分类 接钢中有害杂质磷（）和硫（接钢中有害杂质磷（）和硫（S S）含量的多少，钢材可分为以下四类：）含量的多少，钢材可分为以下四类：普通钢：普通钢：磷含量不大于磷含量不大于0.0450.045；硫含量不大于；硫含量不大于0.055%0.055%。优质钢：优质钢：磷含量不大于磷含量不大于0.03%0.03%；硫含量不大于；硫含量不大于0.035%0.035%。高级优质钢：高级优质钢：磷含量不大于磷含量不大于0.025%0.025

7、%；硫含量不大于；硫含量不大于0.025%0.025%。特级优质钢：特级优质钢：磷含量不大于磷含量不大于0.015%0.015%；硫含量不大于；硫含量不大于0.025%0.025%。第11页/共39页第12页/共39页9.1.2 建建筑筑钢钢材材的的技技术术性性能能力学性能力学性能工艺性能工艺性能化学性能化学性能抗拉性能抗拉性能冲击韧性冲击韧性疲劳强度疲劳强度硬硬 度度冷弯性能冷弯性能可焊性可焊性第13页/共39页标准试件标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l0 A0d0l非标准试件非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。不经过

8、加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段一、拉伸性能1.低碳钢的拉伸性能第14页/共39页0钢材拉伸过程的钢材拉伸过程的-图图OA弹性阶段弹性阶段AB屈服阶段屈服阶段BC强化阶段强化阶段CD颈缩阶段颈缩阶段A0B B0ECEDB上上屈服点B下下屈服点以下屈服点的应力作以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。为钢材的屈服强度。（1 1）拉伸试验过程第15页/共39页0钢材拉伸弹性阶段示意图A0弹性阶段弹性阶段p弹性弹性极限，极限，MPa。弹性阶段：应力与应变成正比、产生弹性变弹性阶段：应力与应变成正比、产生弹性变形；形；弹性模量弹性模量E=/,E=/,弹性模量反映钢材抵抗变形的能力弹性模量反映钢

9、材抵抗变形的能力,即刚度，即刚度，EE，不易变形。，不易变形。是计算结构受力变形的重要指标是计算结构受力变形的重要指标.p第16页/共39页0B下B上BAB下B上B屈服阶段放大后 屈服阶段：应力与应变不再成正比、产生塑性变形；屈服阶段：应力与应变不再成正比、产生塑性变形；屈服强度屈服强度s(s(屈服点屈服点)过屈服点过屈服点,结构会产生较大变形结构会产生较大变形,不能满足要求不能满足要求,屈服强度是设计时钢材强度的取值依据屈服强度是设计时钢材强度的取值依据.第17页/共39页0 钢材拉伸强化阶段示意图A0B下B上BD D D C强化阶段强化阶段b钢材恢复了抵抗变形的能力。钢材恢复了抵抗变形的能

10、力。b 抗拉强度或强度极限。抗拉强度或强度极限。强化强化阶段：对外力的抵抗能力提高；阶段：对外力的抵抗能力提高；屈强比屈强比 s s/b b反应了钢材的安全可靠程度和利用反应了钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，安全可靠性越高率。屈强比越小，安全可靠性越高结构越安全。屈强比过小，利用率结构越安全。屈强比过小，利用率太低，造成浪费。通常太低，造成浪费。通常0.6-0.750.6-0.75第18页/共39页0DA0B下B上BCCD颈缩阶段 颈缩阶段：局部收缩并在最细处断裂；颈缩阶段：局部收缩并在最细处断裂；伸长率伸长率（L L1 1-L-L0 0）/L/L0 0 衡量钢材衡量钢材塑性的塑性的指

11、标指标，越大说明钢材的塑性越好越大说明钢材的塑性越好,可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。第19页/共39页三个重要的指标1.屈服强度s 结构设计中钢材强度取值的依据结构设计中钢材强度取值的依据2.抗拉强度b 钢材所能承受的最大应力 屈强比 屈强比值越小可靠性越高，安全性越屈强比值越小可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大高，但利用率降低，浪费增大3.伸长率 衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好,可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。OA ACDBB上B下第20页/共39页2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。

12、用条件屈服强度0.2来代替屈服强度。条件屈服点0.2：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。0A0.2%aboa总变形。ba弹性变形99.8%。ob塑性变形0.2%。第21页/共39页 二.冲击韧性 指钢材抵抗冲击荷载的能力。Ak=p(H-h)/A 试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作a ak,k,J/cmJ/cm2 2。a ak k值愈大，钢材的冲击韧性愈好。影响冲击韧性的因素钢的化学成分钢的化学成分;例：例：S S、PP存在化学偏析，含非金属存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，夹杂物，焊接形成裂纹，冲击韧性冲击韧性 冶炼及轧制质量

13、冶炼及轧制质量质量质量 冲击韧性冲击韧性 温度温度温度温度，冲击韧性，冲击韧性 冲击韧性试验原理图第22页/共39页冲击韧性随温度降低而下降,开始缓慢,当达到一定温度范围时,突然下降很快而呈脆性,这种性质称为钢材的冷脆性.时效:随着时间的增加,钢材的机械性能、强度塑性、韧性的现象称为时效。因时效而使性能改变的程度为时效敏感性。N、O多，时效敏感性大第23页/共39页三、疲劳强度三、疲劳强度危害极大 事故疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。用疲劳极限表示：试件在交变应力下，作用107周次，不发生疲劳破坏的最大应力值。四、钢材的硬度四、钢材的硬度硬度是指钢

14、材抵抗硬物体压入钢材的表面的能力。方法：布氏法。方法：布氏法。HB是弹性、塑性、强度综合反映。是弹性、塑性、强度综合反映。布氏硬度值大、材料强度大布氏硬度值大、材料强度大,塑性变形抵抗力越强塑性变形抵抗力越强.测定方法定义第24页/共39页五.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，认为冷弯性能合格.通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。第25页/共39页六.可焊性 可焊性是指在钢材在通常的焊接方法和工艺条件下获得良好焊接接头的性能。焊接方式：搭接、对接 焊接要求：焊接处（焊

15、缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。第26页/共39页1.1.碳是决定钢材性能的主要元素。碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于性下降。但当含碳量大于0.8%0.8%时，由于钢材时，由于钢材变脆变脆，强度反，强度反而下降。而下降。2.2.硅、锰硅、锰 加入硅和锰可以与钢中有害成分加入硅和锰可以与钢中有害成分FeOFeO和和FeSFeS分别形成分别形成SiOSiO2 2、MnOMnO和和M

16、nSMnS而进入钢渣排出，起到脱氧、降硫的作用。而进入钢渣排出，起到脱氧、降硫的作用。强强度、硬度、耐磨性提高。度、硬度、耐磨性提高。9.1.3 钢的化学成分对钢材性能的影响钢的化学成分对钢材性能的影响第27页/共39页含碳量对热轧碳素钢性质的影响 b抗拉强度；k冲击韧性；HB硬度；伸长率；面积缩减率 第28页/共39页3.3.硫、磷硫、磷 硫硫使钢材的使钢材的热脆性增加热脆性增加，磷磷能使钢的强度、硬度提高，能使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，使钢材的但显著降低钢材的塑性和韧性，使钢材的冷脆性冷脆性增加。增加。4.4.氧、氮氧、氮降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢

17、降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢的热脆性增加，氮使冷脆性及时效敏感性增加。的热脆性增加，氮使冷脆性及时效敏感性增加。5.铝、钛、钒、铌是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性，并显著提高强度。第29页/共39页9.1.4 钢材的冷加工1.冷加工强化 冷加工强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理。对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。第30页/共3

18、9页2.2.时效处理 将经过冷拉的钢筋于常温下存放151520d20d，或 加热到100100200200并保持一段时间,这个过程称为时效处理。自然时效作用:钢筋冷拉以后再经过 时效处理，其屈服点 进一步提高，塑性继 续有所降低。时效过程中应力的消减，弹性模量可基本恢复。经过时效处理后的钢材，其经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降都将提高，而塑性和韧性降低。低。人工时效第31页/共39页3.3.钢材的热处理钢材的热处理 按按照照一一定定的的制制度度，将将钢钢材材加加热热到到一一定定的的温温度度，在在此此温温度度下下保保持持一一定定的的

19、时时间间，再再以以一一定定的的速速度度和和方方式式进进行行冷冷却却，以以使使钢钢材材内内部部晶晶体体组组织织和和显显微微结结构构按按要要求求进进行行改改变变，或或者者消消除除钢钢中中的的内内应应力力，从从而而获获得得人人们们所所需需求求的的机机械械力力学学性性能能，这一过程就称为钢材的热处理。这一过程就称为钢材的热处理。钢材的热处理通常有以下几种基本方法：钢材的热处理通常有以下几种基本方法：()淬淬火火。将将钢钢材材加加热热至至723723（相相变变温温度度）以以上上某某一一温温度度，并并保保持持一一定定时时间间后后，迅迅速速置置于于水水中中或或机机油油中中冷冷却却，这这个个过过程程称称钢钢材

20、材的的淬淬火火处处理理。钢钢材材经经淬淬火火后后，强强度度和和硬硬度度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。第32页/共39页()回回火火。将将淬淬火火后后的的钢钢材材重重新新加加热热到到723723以以下下某某一一温温度度范范围围，保保温温一一定定时时间间后后再再缓缓慢慢地地或或较较快快地地冷冷却却至至室室温温，这这一一过过程程称称为为回回火火处处理理。回回火火可可消消除除钢钢材材淬淬火火时时产产生生的的内内应应力力，使使其其硬硬度度降降低低，恢恢复复塑塑性性和和韧韧性性。回回火火温温度度愈愈高高，钢钢材材硬硬度度下下降降愈愈多多，塑塑性性和和韧韧性性等等性

21、性能能均均得得以以改改善善。若若钢钢材材淬淬火火后后随随即即进进行行高高温温回回火火处处理理，则则称称调调质质处处理理，其其目目的的是是使使钢钢材材的的强强度、塑性、韧性等性能均得以改善。度、塑性、韧性等性能均得以改善。（）退退火火。退退火火是是指指将将钢钢材材加加热热至至723723以以上上某某一一温温度度，保保持持相相当当时时间间后后，在在退退火火炉炉中中缓缓慢慢冷冷却却。退退火火能能消消除除钢钢材材中中的的内内应应力力，细细化化晶晶粒粒，均均匀匀组组织织，使使钢钢材材硬硬度度降降低低，塑塑性性和和韧韧性提高性提高。（）正正火火。是是将将钢钢材材加加热热到到723723以以上上某某一一温温

22、度度，并并保保持持相相当当长长时时间间，然然后后在在空空气气中中缓缓慢慢冷冷却却，则则可可得得到到均均匀匀细细小小的的显显微组织。钢材正火后微组织。钢材正火后强度和硬度提高，塑性较退火为小强度和硬度提高，塑性较退火为小（5 5）调质处理：多次淬火和回火。）调质处理：多次淬火和回火。第33页/共39页9.2 建筑装饰钢材1.不锈钢1.1定义:是以铬元素为主要元素的合金钢,通常是指含铬12%以上的具有耐腐蚀性能的铁基合金。含铬量越高，耐腐蚀性能越好。2Cr13Mn9Ni4Ni Mn Ti Si 强度、塑性、韧性、耐腐蚀性表面光泽性好1.2不锈钢制品1）.不锈钢薄板 2）.彩色涂层钢板 3）.彩色压

23、型钢板4）.轻钢龙骨：罩面板装饰中的骨架材料。5）.不锈钢管材 6）.不锈钢角材与槽材第34页/共39页2.建筑装饰用铝及铝合金制品建筑装饰用铝及铝合金制品 2.12.1铝的特性铝的特性银白色金属银白色金属,密度小密度小,熔点低熔点低,导电性及导热性好导电性及导热性好,强度低强度低,塑性高塑性高,易加工易加工.耐酸腐蚀性好耐酸腐蚀性好.铝在低温铝在低温环境中强度和韧性不下降。铝在空气中被氧化环境中强度和韧性不下降。铝在空气中被氧化形成致密的氧化膜，但与电极电位搞的金属接形成致密的氧化膜，但与电极电位搞的金属接触会发生电化学反应。触会发生电化学反应。2.22.2铝合金铝合金在铝中加在铝中加Mg

24、Mn Cu Si ZnMg Mn Cu Si Zn等合金元素形成的等合金元素形成的铝基合金称为铝合金铝基合金称为铝合金质量轻质量轻,机械强度高机械强度高,耐腐蚀性和低温变脆性改善耐腐蚀性和低温变脆性改善弹性模量小弹性模量小,热膨胀系数大热膨胀系数大,耐热性低耐热性低,不易焊接不易焊接第35页/共39页（1）变形铝合金防锈铝合金 Al-Mn-Mg耐腐蚀性高；塑性、可焊性好；家具门窗等。硬铝合金Al-Cu-Mg时效，承重轻型结构、飞机制造业超硬铝合金Al-Zn-Cu-Mg强度高；抗腐蚀性差；高温软化快，受力大的重要构件锻压铝合金Al-Mg-Si、Al-Mg-Si-Cu热塑性好；机械性能较好承重构件

25、，铝合金门窗、幕墙。（2）铸造铝合金用于制作铸件的铝合金。流动性大；收缩小；抗热裂性好Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn第36页/共39页2.3用途：做个各种型材：防腐蚀：阳极氧化和表面着色处理，(1)铝合金门窗；铝合金门窗铝合金门窗是采用经表面处理的铝合金型材加工制作成是采用经表面处理的铝合金型材加工制作成的门窗构件。的门窗构件。它具有质轻、密封性好、色调美观、耐腐蚀、强度高、它具有质轻、密封性好、色调美观、耐腐蚀、强度高、刚度好，坚固耐用，加工和使用维修方便、便于进行工刚度好，坚固耐用，加工和使用维修方便、便于进行工业化生产的特点业化生产的特点（2）铝合金装饰板（如铝合金穿孔板可作吸声降噪材料）；（3）铝合金吊顶材料；（4）铝合金百叶窗；（5）铝箔（做保温、隔蒸汽和装饰用）；铝粉（银粉）（6）搪瓷铝合金建筑装饰制品；（7）专用的铝合金建筑装饰制品（如各种构件：栏杆、扶手等）；（8）铝合金龙骨 第37页/共39页3.3.铜 紫铜:8.9g/cm3,熔点1083,导电性、导热性好，强度低，塑性高，不能做结构材料。T1 T2 T3 T4数字越大,纯度越高.黄铜:铜、锌合金 塑性好 垫圈弹簧散热器白铜：铜、镍合金 耐蚀性好 强度高 塑性高 成本低 仪器仪表 青铜：铜、锡合金 强度硬度大 承力构件铜粉（金粉）：装饰涂料第38页/共39页感谢您的观看。第39页/共39页