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《金属材料》PPT优质课件
在常温下，大多数非金属元素 所组成的单质是气体，也有一些 是固体，溴( Br)是唯一的在常温 下星液体的非金属单质。固体非 金属较脆，用锤子敲击时，它们 中的大多数很容易碎裂甚至变成 粉末。
现有一种单质，要分辨它是金属还是非金属，你可以用到哪些方法?
金属具有良好的导电性、导热性和延展性，而非金 属的导电、导热性能均较差，也没有延展性。
第一节
金属材料
金属材料在日常生活用品、房屋建筑、交通工具以及工农业 生产中都有广泛的用途。
金属可以拉成细丝，做成导线用于导电;金属 很容易根据外观来辨认。金属还具有哪些不同 于其他物质的性质呢?
金属都有特殊的光泽。大多数金属的颜色为银白色或灰色，但金(Au) 呈金黄色，铜(Cu)为紫红色。除汞(俗称水银)外，所有金属在室温下都是 固体。大多数非金属没有光泽，外表暗淡。
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以发现，日常生活中有许多物品是由金属材料制成的。
把一种金属跟其他- -种或几种金属(或非金属) 一起熔合而成的具有金属特性的物质，就称为合 金(alloy)合金往往比纯金属具有更好的性能。
钢是一种由碳和铁等元素形成 的合金，质地坚硬，有弹性和延 展性，机械性能好，可用来制作 坚硬的汽车车身及刀具、量具和 模具等，是最常见、应用较广的 一种合金材料。
记忆合金
一些特定成分的合金(如镍钛合金)，在外力作用下会发生变形， 当把外力去掉后，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。这种 合金具有百万次以上的回复功能，人们形象地称之为“记忆合金”。 记忆合金在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着重要的用途， 从而使得金属的应用又向前跨进了一步。例如，在做牙齿矫形时， 人们就是利用记忆合金在一定温度下做成矫形弓丝，矫形弓丝为了 恢复原来的形状，便对牙齿施力，于是牙齿在记忆合金的作用下变 得整齐好看。而用记忆合金制作的眼镜架，如图2-4所示，则具有良 好的弹性、强度和抗拉性能。
装饰材料学 金属装饰材料PPT演示课件
12
不锈钢板
装饰不锈钢以其特有的光泽、质感和现代化的气息，既可作为装饰材料， 也可作为承重构件，被广泛用于室内外墙柱饰面、幕墙、电梯间护壁、门 口包镶及室内外楼梯扶手、护栏等处的装饰。
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不锈钢板
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不锈钢板
15
不锈钢板
16
不锈钢板
不锈钢板材厚度一般在0.6mm~2.0mm之间，有亚光板、 亮光板、砂光板之分。 板材规格为：1000 X 2000mm、1200 X 3050mm等。
由于铜的强度不高，塑性大，工程中一般采用加入锌、锡等元素的合金铜 做装饰材料。 在现代建筑中，铜仍是高级的装饰材料，由于成本较高，常用于高级装饰 工程中需要点缀的部位。如宾馆、饭店等建筑中楼梯的扶手、栏杆、防滑 条等。有时还用铜包柱，光彩夺目、美观雅致、光亮耐久，体现了华丽、 高雅的氛围。除此之外，还可以用于外墙板、执手、把手、门锁、纱窗。 在卫生器具、五金配件等方面，铜材也有着广泛的用途。
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彩色不锈钢板
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彩色不锈钢板
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彩色不锈钢板
21
彩色不锈钢板规格
板材厚度0.8mm、0.9mm、1.2mm等，规格为1000 X 2000mm、1200 X 3050mm等。
22
铝合金
铝元素占地壳组成的8.31%，仅次于氧和硅。铝为银白色，属于有色金属，铝合金 是在铝中加入镁、铜、硅等元素形成的。随着炼铝技术的提高，目前铝和铝合金已 经成为一种被广泛应用的金属装饰材料。 特点： 1、质轻（铝合金门窗每平方米铝型材耗量为4.5kg~5.5kg，而钢门窗耗量为 15kg~20kg） 2、抗腐蚀强、防火、防潮、塑性好。 3、色泽美观（可以镀成银白色、古铜色、蓝色、绿色等与建筑外观相匹配） 铝在低温环境中的塑性、韧性和强度不降低，常作为低温材料用于航空、航天工程 及制造冷冻食品的储运设备等。
不锈钢板
装饰不锈钢以其特有的光泽、质感和现代化的气息，既可作为装饰材料， 也可作为承重构件，被广泛用于室内外墙柱饰面、幕墙、电梯间护壁、门 口包镶及室内外楼梯扶手、护栏等处的装饰。
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不锈钢板
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不锈钢板
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不锈钢板
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不锈钢板
不锈钢板材厚度一般在0.6mm~2.0mm之间，有亚光板、 亮光板、砂光板之分。 板材规格为：1000 X 2000mm、1200 X 3050mm等。
由于铜的强度不高，塑性大，工程中一般采用加入锌、锡等元素的合金铜 做装饰材料。 在现代建筑中，铜仍是高级的装饰材料，由于成本较高，常用于高级装饰 工程中需要点缀的部位。如宾馆、饭店等建筑中楼梯的扶手、栏杆、防滑 条等。有时还用铜包柱，光彩夺目、美观雅致、光亮耐久，体现了华丽、 高雅的氛围。除此之外，还可以用于外墙板、执手、把手、门锁、纱窗。 在卫生器具、五金配件等方面，铜材也有着广泛的用途。
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彩色不锈钢板
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彩色不锈钢板
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彩色不锈钢板
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彩色不锈钢板规格
板材厚度0.8mm、0.9mm、1.2mm等，规格为1000 X 2000mm、1200 X 3050mm等。
22
铝合金
铝元素占地壳组成的8.31%，仅次于氧和硅。铝为银白色，属于有色金属，铝合金 是在铝中加入镁、铜、硅等元素形成的。随着炼铝技术的提高，目前铝和铝合金已 经成为一种被广泛应用的金属装饰材料。 特点： 1、质轻（铝合金门窗每平方米铝型材耗量为4.5kg~5.5kg，而钢门窗耗量为 15kg~20kg） 2、抗腐蚀强、防火、防潮、塑性好。 3、色泽美观（可以镀成银白色、古铜色、蓝色、绿色等与建筑外观相匹配） 铝在低温环境中的塑性、韧性和强度不降低，常作为低温材料用于航空、航天工程 及制造冷冻食品的储运设备等。
第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt
合金的特性：
根据以上实验可得到合金与组成它们的纯金属的性质有何异同？
1、 一般地，合金的硬度和强度高于组成它们的纯金属。
2、 合金的熔点低于组成它们的纯金属。
3、 一般地，合金的抗腐蚀性能强于组成它们的纯金属。
合作探究
延展性
导电性
导热性
密度
硬度
金属
良好
良好
良好
大多密度较大
一般较大
非金属
不具有延展性
大多较差（石墨较好）
大多为热的不良导体（石墨较好）
大多密度较小
一般较小，但差异很大（金刚石硬度极大，而石墨硬度就较小）
金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定 是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工
金称为形状记忆合金。
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
状态
固态
铝、锌、铁、碳、硫、磷
汞、溴
液态
金属都有特殊的金属光泽，非金属大多无光泽
金属大多呈银白色或灰色，非金属大多外表暗淡
金属常温下呈固态，汞除外，非金属常温下大多是气态或固态，溴除外
总结一下
金属
非金属
光泽
特殊的金属光泽
大多数无金属光泽
颜色
大多数银白色或灰色（铜：紫红色，金：金黄色）
多种颜色，大多外表暗淡
钢
(1)成分
《金属材料》PPT优秀课件
第2章 物质转化与材料利用
第一节 金属材料
日常生活用品
房屋建筑
交通工具
工农业生产
二、金属与非金属
下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品 的外观，想想它们之间有什么不同。
观察记录：
名称
外观
名称
外观
铝 银白色的固体
汞 银白色的液体
铜 金黄色的固体
溴 红棕色的液体
铁 银白色的固体
3.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。 下列性质属于金属共性的是( D ) A.硬度很大、熔点很高 B.是银白色的固体 C.密度都很大 D.能够导电、能够导热
3.一种新型金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性
强,在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合
金而被广泛应用。该金属是( B)
A.锌
1．银是最佳的导热体，为什么银不宜用 来制造煮食器皿？试说出2种原因。
答：（1）易发生重金属中毒。 （2）价格较贵。 （3）会和空气中的H2S反应生成黑色的Ag2S。
2．为什么装食品的罐头一般用镀锡的铁制 造，而不用纯锡制造？
答：防锈，由于铁和水及空气接触以后很容易 发生锈蚀，而锡不易与空气及水发生化学反应 ，故金属食品罐头内壁要涂上一层金属锡。
新型材料
记忆合金
根据记忆合金的特点，你认为记忆合金材料可以有哪 些用途？
三、金属的污染和回收利用
1、金属的污染来源 （1）日常生活废弃的金属垃圾； （2）大量工业废弃的金属垃圾； （3）工厂排出含重金属的污水。
思考与讨论
金属污染可能引发哪些问题？ 我国是如 何解决这些问题的？
2、金属污染的危害
B.钛
C.镁
D.锰
4.保护金属资源的有效途径是( D ) ①防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属 ③禁止生产易造成金属腐蚀的化工产品 ④合理有效地开采矿物 ⑤寻找金属的代用品 A.①②③ B.①②③④⑤ C.②④⑤
第一节 金属材料
日常生活用品
房屋建筑
交通工具
工农业生产
二、金属与非金属
下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品 的外观，想想它们之间有什么不同。
观察记录：
名称
外观
名称
外观
铝 银白色的固体
汞 银白色的液体
铜 金黄色的固体
溴 红棕色的液体
铁 银白色的固体
3.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。 下列性质属于金属共性的是( D ) A.硬度很大、熔点很高 B.是银白色的固体 C.密度都很大 D.能够导电、能够导热
3.一种新型金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性
强,在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合
金而被广泛应用。该金属是( B)
A.锌
1．银是最佳的导热体，为什么银不宜用 来制造煮食器皿？试说出2种原因。
答：（1）易发生重金属中毒。 （2）价格较贵。 （3）会和空气中的H2S反应生成黑色的Ag2S。
2．为什么装食品的罐头一般用镀锡的铁制 造，而不用纯锡制造？
答：防锈，由于铁和水及空气接触以后很容易 发生锈蚀，而锡不易与空气及水发生化学反应 ，故金属食品罐头内壁要涂上一层金属锡。
新型材料
记忆合金
根据记忆合金的特点，你认为记忆合金材料可以有哪 些用途？
三、金属的污染和回收利用
1、金属的污染来源 （1）日常生活废弃的金属垃圾； （2）大量工业废弃的金属垃圾； （3）工厂排出含重金属的污水。
思考与讨论
金属污染可能引发哪些问题？ 我国是如 何解决这些问题的？
2、金属污染的危害
B.钛
C.镁
D.锰
4.保护金属资源的有效途径是( D ) ①防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属 ③禁止生产易造成金属腐蚀的化工产品 ④合理有效地开采矿物 ⑤寻找金属的代用品 A.①②③ B.①②③④⑤ C.②④⑤
建筑设计金属材料的应用ppt课件
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4.搪瓷钢板
• 搪瓷钢板是将瓷釉涂覆于钢板表面，通过高温焙烧，使瓷釉牢固紧密地附着 于金属表面而制成的。
• 搪瓷钢板具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度，耐腐蚀，耐磨，耐水，耐 候，绝缘，坚硬度高，自洁性好，免维护并可制成各种色彩，室内外均可使 用。
• 搪瓷钢板在某些情况下可以代替价格较贵的不锈钢和有色金属等，更加经济。 • 缺点为高温，骤然的冷热变化以及外部冲击导致的钢板变形等因素可使搪瓷
墙面材料，水管等。现代建筑中常以铅板制成防辐射构件， 利用其密度大作为门板夹层以增强隔声效果。 • 有害健康
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七.钛板及钛合金板
• 金属钛呈银灰色，密度小强度高，具有优异的抗腐蚀性能， 膨胀系数小，属于不燃材料，良好的热强性，好的韧性和 抗疲劳性能，低温性能好，隔热性能佳。使用年限达百年。
再利用率高。 • 价格较高 • 可作为屋面，檐口，雨水管以及其他建筑构件，亦可用于建筑
墙面及屋面系统，体现建筑特殊的地位和性格。
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六.铅板
• 铅呈灰白色，是最软的贵金属，也是密度最大的金属之一。 • 延展性良好，耐腐蚀。 • 早起建筑中常用于石材间互相固定的连接件，屋面，檐口，
• 具有优异的耐久性和良好的自清洁性，硬度高，耐磨性好。 • 在建筑中常作为钢构件，室内装饰，室外墙板，屋顶材料等使用。
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五.锌板（钛锌合金板）
• 建筑中常用的锌板是一种以锌为主要成分添加了极少量钛，铝， 铜合金元素后形成的具有优良特性的现代金属材料。
金属装饰材料ppt课件
龙骨按用途分为隔墙龙骨及吊顶龙骨。隔墙龙骨一 般作为室内隔断墙骨架 。吊顶龙骨用作室内吊顶骨架。
它具有自重轻、刚度大、防火、抗震性能好、加工
安装简便等特点，适用于工业与民用建筑等室内隔墙和 吊顶所用的骨架。
四、建筑装饰用钢材及其制品
4、轻钢龙骨
（1）规格 轻钢龙骨按断面的宽度划分规格。断面有U 型、C型、T型、L型、墙体龙骨主要规格分为 Q50、Q75、Q100；吊顶龙骨按承载龙骨的规 格分为D38、D45、D50、D60。 •如：DC45*12*1.5表示形状为C型，宽度45mm，高
2、 低合金高强度结构钢
三、钢材的牌号与选用
一般是在普通碳素钢的基础上，添加少量的一种或几种合金 元素而成。常用的合金元素有硅、锰、钒、钛、铌、铬、镍及 稀土元素。其目的是为了提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨 性、耐蚀性及耐低温性能等。
低合金高强度结构钢综合性能较为理想，尤其在大跨度、 承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用，而且与使用碳素钢相 比，可节约钢材20%~30%，但成本并不很高。
（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，焊接后钢材的力 学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。
二、钢材的技术性质
(a)试样安装； (b)弯曲90°； (c)弯曲180°；
(d)弯曲至两面重合；
(e)规定弯心
三、钢材的牌号与选用
1、 碳素结构钢
度12mm，厚度1.5mm的吊顶龙骨。
图11.4 龙骨断面形状示意图
四、建筑装饰用钢材及其制品
墙体龙骨构造，横龙骨是指墙体和建 筑结构的连接构件，竖龙骨是指墙体的 主要受力构件，通贯龙骨是指竖龙骨的 中间连接构件；
《建筑材料(第4版)》教学课件-第7章 建筑钢材
HRB400、HRB500、HRB600级钢筋的强度较高、塑性较好， 可用作普通钢筋混凝土结构的受力筋 和预应力钢筋混凝土的预应力筋。
钢筋牌号中带“E”的钢筋表示抗震性较好， 用于抗震一、二、三级的钢筋混凝土框架和斜撑构件。
§7.4 常用建筑钢材
二、冷轧带肋钢筋
1.定义：在热轧Ⅰ级盘卷钢筋的表面轧制出三面或两面横肋而形成的钢筋。 2.特点：强度高、与混凝土的粘结锚固力大。
4.技术性能：
尺寸偏差 质量偏差 力学性能 工艺性能
各项性能的质量标准， 详见《预应力混凝土用钢绞线》
（GB/T5224-2014）
§7.5 钢材的取样送检
一、按照相关标准和规范的规定进行进场验收 二、取样的组批规则、检测项目、样品数量、取样方法、
执行标准或规范如下表所示：
§7.5 钢材的取样送检
冷加工意义：提高钢材的屈服强度，节约钢材。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式：
冷拉、冷拔、冷轧、冷冲、冷压、刻痕等。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式：
1.
冷拉：采用一定的拉力将钢材拉伸到一定程度后，
缓缓卸去荷载。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式： 2. 冷拔：将直径较大的钢筋通过直径较小的拔丝模孔，
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
3.钢筋标识： 钢筋牌号、生产许可证编号后3位(或厂家商标) 、规格直径三部分内容。
标识中带字母“E”表示是抗震性较好的钢筋。
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
3.热轧钢筋的应用： HPB300级钢筋的强度低、塑性好， 宜用作普通钢筋混凝土结构的受力筋和箍筋。
②尺寸偏差
《金属材料弯曲试验》 GB/T232-2010
钢筋牌号中带“E”的钢筋表示抗震性较好， 用于抗震一、二、三级的钢筋混凝土框架和斜撑构件。
§7.4 常用建筑钢材
二、冷轧带肋钢筋
1.定义：在热轧Ⅰ级盘卷钢筋的表面轧制出三面或两面横肋而形成的钢筋。 2.特点：强度高、与混凝土的粘结锚固力大。
4.技术性能：
尺寸偏差 质量偏差 力学性能 工艺性能
各项性能的质量标准， 详见《预应力混凝土用钢绞线》
（GB/T5224-2014）
§7.5 钢材的取样送检
一、按照相关标准和规范的规定进行进场验收 二、取样的组批规则、检测项目、样品数量、取样方法、
执行标准或规范如下表所示：
§7.5 钢材的取样送检
冷加工意义：提高钢材的屈服强度，节约钢材。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式：
冷拉、冷拔、冷轧、冷冲、冷压、刻痕等。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式：
1.
冷拉：采用一定的拉力将钢材拉伸到一定程度后，
缓缓卸去荷载。
§7.3 钢材的冷加工
二、加工方式： 2. 冷拔：将直径较大的钢筋通过直径较小的拔丝模孔，
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
3.钢筋标识： 钢筋牌号、生产许可证编号后3位(或厂家商标) 、规格直径三部分内容。
标识中带字母“E”表示是抗震性较好的钢筋。
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
3.热轧钢筋的应用： HPB300级钢筋的强度低、塑性好， 宜用作普通钢筋混凝土结构的受力筋和箍筋。
②尺寸偏差
《金属材料弯曲试验》 GB/T232-2010
建 筑 材 料PPT课件
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1.2 胶凝材料
图1-8 摊铺沥青路面
22
1.3 混凝土和砂浆
1.3.1 混凝土
23
1.3 混凝土和砂浆
1.混凝土的分类
4）按抗压强度分类 3）按使用功能和特性 分类 2）按胶凝材料的品种分 类 1）按表观密度分类
24
1.3 混凝土和砂浆
2.普通混凝土
1）普通混凝 土的主要优点
2）普通混凝土的 主要缺点
（3）具有一定的调温调湿功能。 （4）耐水性、抗冻性差。 （5）具有较好的防火性。
14
1.2.3 水玻璃
1.2 胶凝材料
硅酸钠的生产方法分干法（固相法）和湿法（液相 法）两种。干法生产是将石英砂和纯碱按一定比例混 合后在反射炉中加热到1 400 ℃左右,生成熔融状硅酸 钠；湿法生产是将烧碱水溶液和石英粉在高压釜内共 热直接生成水玻璃,经过滤浓缩得成品水玻璃。
为了改善水泥性能,调节水泥强度等级,常在硅酸盐水泥熟 料中掺入适量的由混合材料及石膏共同磨细制成的水硬性胶凝 材料。掺混合材料的硅酸盐水泥可分为普通硅酸盐水泥、矿渣 硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合 硅酸盐水泥等。
18
1.2 胶凝材料
3.其他水泥
膨胀水泥
砌筑水泥
33）
44）
中热水泥、低
（4）硬化 时体积收 缩大。
12
1.2.2 石膏
1.2 胶凝材料
石膏是一种传统的胶凝材料,用作建筑材料具有悠 久的历史。由于建筑石膏及其制品具有质轻、高强、 耐火、隔声、绝热等一系列优良的使用性能,而且生产 工艺简单、使用方便,因此,石膏是一种理想的环保节 能型建筑材料。
13
1.2 胶凝材料
（1）凝结硬化快,且体积发生微膨胀。 （2）硬化制品的孔隙率大,保温、吸声性能好。
1.2 胶凝材料
图1-8 摊铺沥青路面
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1.3 混凝土和砂浆
1.3.1 混凝土
23
1.3 混凝土和砂浆
1.混凝土的分类
4）按抗压强度分类 3）按使用功能和特性 分类 2）按胶凝材料的品种分 类 1）按表观密度分类
24
1.3 混凝土和砂浆
2.普通混凝土
1）普通混凝 土的主要优点
2）普通混凝土的 主要缺点
（3）具有一定的调温调湿功能。 （4）耐水性、抗冻性差。 （5）具有较好的防火性。
14
1.2.3 水玻璃
1.2 胶凝材料
硅酸钠的生产方法分干法（固相法）和湿法（液相 法）两种。干法生产是将石英砂和纯碱按一定比例混 合后在反射炉中加热到1 400 ℃左右,生成熔融状硅酸 钠；湿法生产是将烧碱水溶液和石英粉在高压釜内共 热直接生成水玻璃,经过滤浓缩得成品水玻璃。
为了改善水泥性能,调节水泥强度等级,常在硅酸盐水泥熟 料中掺入适量的由混合材料及石膏共同磨细制成的水硬性胶凝 材料。掺混合材料的硅酸盐水泥可分为普通硅酸盐水泥、矿渣 硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合 硅酸盐水泥等。
18
1.2 胶凝材料
3.其他水泥
膨胀水泥
砌筑水泥
33）
44）
中热水泥、低
（4）硬化 时体积收 缩大。
12
1.2.2 石膏
1.2 胶凝材料
石膏是一种传统的胶凝材料,用作建筑材料具有悠 久的历史。由于建筑石膏及其制品具有质轻、高强、 耐火、隔声、绝热等一系列优良的使用性能,而且生产 工艺简单、使用方便,因此,石膏是一种理想的环保节 能型建筑材料。
13
1.2 胶凝材料
（1）凝结硬化快,且体积发生微膨胀。 （2）硬化制品的孔隙率大,保温、吸声性能好。
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冷拉 • 将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生
一定的塑性变形称之为冷拉。 • 钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度,屈服点可提
高20%-25%。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
冷拔 将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之
不仅受拉、而且受挤压以提高强度。每次冷拔 断面缩小应为10%以下，可多次冷拔,在这个过 程中，屈服强度可提高40-60%，效果好于冷拉。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
冷加工强化与时效处理的意义 观察与讨论 请观察下图钢筋的应力- -应变曲线，并讨论 冷加工强化与时效处理的意义。
钢筋冷拉时效后应力--应变图的变化
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
讨论
从上图可见，将钢筋冷拉至强化阶段的K点，然
后卸荷，则产生塑性变形，若立即受拉，钢筋的应力
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
原因分析
经研究获悉：在生产钢材时，由于片面追求速 度，铸钢时刚浇好的钢锭仅冷却至400℃～500℃就 拆模，未检查与清理即送至升温轧钢，轧制时钢板 温度还在300℃以上，就送去结构加工厂下料制作， 钢板冷却至50℃左右时，已有裂纹。即钢锭温差过 大，导致钢材表面存在大量微裂纹，经加热轧压， 裂纹不能闭合消失；由于钢锭是多边形，故所轧制 的钢板上下两面有裂纹。而加劲板为另外采购的钢 板，故未发现裂纹。
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃 料中引入一些其他元素。钢材的成分对性能有重要 影响。这些成分可分为两类：
一类能改善优化钢材的性能称为合金元素，主要 有Si、Mn、Ti、V、Nb等； 另一类能劣化钢材的性能，属钢材的杂质，主要 有氧、硫、氮、磷等。
第2章 建筑金属材料 >> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
1. 碳素结构钢
（1）牌号及其表示方法：
碳素结构钢按照屈服强度分为Q195、Q215、Q235和Q275四个 牌号； 每个牌号又根据硫、磷等杂质含量由多到少分为A、B、C、D 四个质量等级。
牌号的顺序：屈服强度字母Q 屈服强度数值 质量等级（A、B、C、D）、 脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）。
②从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷， 如点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在， 使晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部 原子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低 于理论强度。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
现象
钢结构倒塌
工程实例分析
苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒 塌。经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处 节点附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头 均未破坏；全部断口和拉断处都很新鲜,未发黑、无 锈迹。所用钢材为苏联国家标准CT·3号沸腾钢。
铁碳合金的含碳量与晶体组织及性能之间的关系
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响
讨论
建筑钢材的含碳量不大于0.8％，即基本组织为 铁素体和珠光体。从图可见，随含碳量增加，珠光体 含量增加，而铁素体则相应减少。故高碳钢的强度较 高，而塑性、韧性相应较低。
土木工程材料
第2章 建筑金属材料
第2章2建.筑3 金钢属材材料的组成结构及对性能的影响
基础知识
2.3.1 钢材的晶体结构 2.3.2 钢材的基本晶体组织 2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.1 钢材的晶体结构
➢体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个 顶点钢而材构和成一的切空金间属格材子料；一样，也为晶体结构，它是铁-碳 合➢金面晶心体立，方钢体的晶晶格格是有原两子种排构列架在，一即个体正心六立面方体晶的格各和个面顶心点立 方和晶六格个。面的中心而构成的空间格子。
第2章 建筑金属材料>பைடு நூலகம் 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
碳素钢从液态变成固态晶体结构时，随着温度的降 低，其晶格要发生两次转变。
液态铁 －Fe －Fe －Fe 体心立方 面心立方 体心立方
1390℃以上 910℃ ~1390℃ 910℃以下
其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种 结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。 钢材的晶格并不都是完好无缺地规则排列，而是存在许多 缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是钢材的实际强度 远比理论强度小的根本原因。 其主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
例如：Q235-A·F，表示屈服强度为235MPa，A级沸 腾（F）碳素结构钢。
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
（2）碳素结构钢技术性能与应用
碳素结构钢的化学成分、力学性能、冷弯性能见 表2-3~2-5。 钢牌号与性能的关系： 钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
（3）选用原则 • 应根据钢结构的工作条件、荷载类型、连接方式、
环境温度与介质的腐蚀情况等综合因素选用。
Q195和Q215号钢强度较低，塑性和韧性较大，易 弯加工，可用于钢钉、螺栓等。
Q235A使用于承受静载作用的钢结构； Q235B可用于承受动载焊接的普通钢结构； Q235C可用于承受动载焊接的重要钢结构； Q235D可用于低温承受动荷载焊接的钢结构。 Q275强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械
奥氏体
0.8 碳在－Fe 中的固溶体 强度、硬度不高， 但塑性好
渗碳体
6.67 铁和碳的化合物Fe3C
抗拉强度低，塑性 差，性硬脆，耐磨
珠光体
0.8 铁素体和渗碳体的机械 塑性较好，强度和
混合物
硬度较高
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.3 钢材的成分对性能的影响
正火 将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中 冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
退火、正火、淬火和回火有何差别？
温度 保温处理
727C
保温处理
退火
回火
淬火 正火
钢材的热处理工艺
时间
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
原因分析
切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联 国家标准焊接结构所用CT·3号沸腾钢的碳硫含量规定。其中 55％的沸腾钢中碳平均含量超过0.22％的标准规定，破坏发生 部位附近含量达0.38％；32％的试样硫含量超过0.055 ％的标 准规定，在折断部位达0.1％。
第2章2建.4筑金钢属材材料的强化与加工
基础知识
2.4.1 冷加工强化 2.4.2 时效处理 2.4.3 热处理
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.1 冷加工强化
将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产 生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性， 这个过程称为冷加工强化处理。
回火 将比较硬脆，存在内应力的钢，再加热至基本组织改 变温度以下（150~650℃），保温后按一定制度冷却 至室温的热处理方法。回火后的钢材，内应力消除， 硬度降低，塑性和韧性得到改善。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
退火 将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或 以上（完全退火），适当保温后缓慢冷却，以消除内 应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到 改善。
第22.章5 建土筑木金属工材程料常用金属材料的性质及应用
基础知识
2.5.1 建筑常用钢种 2.5.2 钢结构用钢 2.5.3 混凝土结构用钢 2.5.4 铝合金
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
2.5.1 建筑常用钢种
1. 碳素结构钢 2. 优质碳素结构钢 3. 低合金高强度结构钢
针状和块状铁素体（100倍） 片状珠光体（1000倍）
钢 材 的 晶 体 组 织
铁珠铁珠素光球素光体体状体体的的珠和与晶晶光珠渗体体体光碳组组体体织织
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
钢的基本晶体组织
名称 含碳量/%
结构特征
性能
铁素体 ≤0.02 碳在－Fe 中的固溶体 塑性、韧性好；但 强度、硬度低
碳对钢的性能有重要的影响。碳含量增加，钢强度、硬度 增高，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性。 而硫多数以FeS形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力 易引起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊 接不利，偏析亦严重。由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温 度较低，这是导致工程质量事故的主要原因。
钢结构吊车梁发现裂纹 工程实例分析
现象
某厂气轮车间吊车梁为钢结构，建成后质量检 查发现有许多裂纹。分布于上、下翼缘最多，腹板 处较少；裂纹深度经铲后，用深度计复测，大多数 的深度为1～2 mm，少量纹深达3 mm。此批构件钢材 杂质含量远低于国家标准规定；环境温度正常；工 程尚未使用；构件运输安装过程未被撞击；裂纹部 位远离焊接影响区。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.3 热处理
一定的塑性变形称之为冷拉。 • 钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度,屈服点可提
高20%-25%。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
冷拔 将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之
不仅受拉、而且受挤压以提高强度。每次冷拔 断面缩小应为10%以下，可多次冷拔,在这个过 程中，屈服强度可提高40-60%，效果好于冷拉。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
冷加工强化与时效处理的意义 观察与讨论 请观察下图钢筋的应力- -应变曲线，并讨论 冷加工强化与时效处理的意义。
钢筋冷拉时效后应力--应变图的变化
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
讨论
从上图可见，将钢筋冷拉至强化阶段的K点，然
后卸荷，则产生塑性变形，若立即受拉，钢筋的应力
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
原因分析
经研究获悉：在生产钢材时，由于片面追求速 度，铸钢时刚浇好的钢锭仅冷却至400℃～500℃就 拆模，未检查与清理即送至升温轧钢，轧制时钢板 温度还在300℃以上，就送去结构加工厂下料制作， 钢板冷却至50℃左右时，已有裂纹。即钢锭温差过 大，导致钢材表面存在大量微裂纹，经加热轧压， 裂纹不能闭合消失；由于钢锭是多边形，故所轧制 的钢板上下两面有裂纹。而加劲板为另外采购的钢 板，故未发现裂纹。
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃 料中引入一些其他元素。钢材的成分对性能有重要 影响。这些成分可分为两类：
一类能改善优化钢材的性能称为合金元素，主要 有Si、Mn、Ti、V、Nb等； 另一类能劣化钢材的性能，属钢材的杂质，主要 有氧、硫、氮、磷等。
第2章 建筑金属材料 >> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
1. 碳素结构钢
（1）牌号及其表示方法：
碳素结构钢按照屈服强度分为Q195、Q215、Q235和Q275四个 牌号； 每个牌号又根据硫、磷等杂质含量由多到少分为A、B、C、D 四个质量等级。
牌号的顺序：屈服强度字母Q 屈服强度数值 质量等级（A、B、C、D）、 脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）。
②从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷， 如点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在， 使晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部 原子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低 于理论强度。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
现象
钢结构倒塌
工程实例分析
苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒 塌。经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处 节点附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头 均未破坏；全部断口和拉断处都很新鲜,未发黑、无 锈迹。所用钢材为苏联国家标准CT·3号沸腾钢。
铁碳合金的含碳量与晶体组织及性能之间的关系
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响
讨论
建筑钢材的含碳量不大于0.8％，即基本组织为 铁素体和珠光体。从图可见，随含碳量增加，珠光体 含量增加，而铁素体则相应减少。故高碳钢的强度较 高，而塑性、韧性相应较低。
土木工程材料
第2章 建筑金属材料
第2章2建.筑3 金钢属材材料的组成结构及对性能的影响
基础知识
2.3.1 钢材的晶体结构 2.3.2 钢材的基本晶体组织 2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.1 钢材的晶体结构
➢体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个 顶点钢而材构和成一的切空金间属格材子料；一样，也为晶体结构，它是铁-碳 合➢金面晶心体立，方钢体的晶晶格格是有原两子种排构列架在，一即个体正心六立面方体晶的格各和个面顶心点立 方和晶六格个。面的中心而构成的空间格子。
第2章 建筑金属材料>பைடு நூலகம் 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
碳素钢从液态变成固态晶体结构时，随着温度的降 低，其晶格要发生两次转变。
液态铁 －Fe －Fe －Fe 体心立方 面心立方 体心立方
1390℃以上 910℃ ~1390℃ 910℃以下
其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种 结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。 钢材的晶格并不都是完好无缺地规则排列，而是存在许多 缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是钢材的实际强度 远比理论强度小的根本原因。 其主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
例如：Q235-A·F，表示屈服强度为235MPa，A级沸 腾（F）碳素结构钢。
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
（2）碳素结构钢技术性能与应用
碳素结构钢的化学成分、力学性能、冷弯性能见 表2-3~2-5。 钢牌号与性能的关系： 钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
（3）选用原则 • 应根据钢结构的工作条件、荷载类型、连接方式、
环境温度与介质的腐蚀情况等综合因素选用。
Q195和Q215号钢强度较低，塑性和韧性较大，易 弯加工，可用于钢钉、螺栓等。
Q235A使用于承受静载作用的钢结构； Q235B可用于承受动载焊接的普通钢结构； Q235C可用于承受动载焊接的重要钢结构； Q235D可用于低温承受动荷载焊接的钢结构。 Q275强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械
奥氏体
0.8 碳在－Fe 中的固溶体 强度、硬度不高， 但塑性好
渗碳体
6.67 铁和碳的化合物Fe3C
抗拉强度低，塑性 差，性硬脆，耐磨
珠光体
0.8 铁素体和渗碳体的机械 塑性较好，强度和
混合物
硬度较高
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.3 钢材的成分对性能的影响
正火 将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中 冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
退火、正火、淬火和回火有何差别？
温度 保温处理
727C
保温处理
退火
回火
淬火 正火
钢材的热处理工艺
时间
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
原因分析
切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联 国家标准焊接结构所用CT·3号沸腾钢的碳硫含量规定。其中 55％的沸腾钢中碳平均含量超过0.22％的标准规定，破坏发生 部位附近含量达0.38％；32％的试样硫含量超过0.055 ％的标 准规定，在折断部位达0.1％。
第2章2建.4筑金钢属材材料的强化与加工
基础知识
2.4.1 冷加工强化 2.4.2 时效处理 2.4.3 热处理
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.1 冷加工强化
将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产 生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性， 这个过程称为冷加工强化处理。
回火 将比较硬脆，存在内应力的钢，再加热至基本组织改 变温度以下（150~650℃），保温后按一定制度冷却 至室温的热处理方法。回火后的钢材，内应力消除， 硬度降低，塑性和韧性得到改善。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
退火 将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或 以上（完全退火），适当保温后缓慢冷却，以消除内 应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到 改善。
第22.章5 建土筑木金属工材程料常用金属材料的性质及应用
基础知识
2.5.1 建筑常用钢种 2.5.2 钢结构用钢 2.5.3 混凝土结构用钢 2.5.4 铝合金
第2章 建筑金属材料>> 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用
2.5.1 建筑常用钢种
1. 碳素结构钢 2. 优质碳素结构钢 3. 低合金高强度结构钢
针状和块状铁素体（100倍） 片状珠光体（1000倍）
钢 材 的 晶 体 组 织
铁珠铁珠素光球素光体体状体体的的珠和与晶晶光珠渗体体体光碳组组体体织织
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
钢的基本晶体组织
名称 含碳量/%
结构特征
性能
铁素体 ≤0.02 碳在－Fe 中的固溶体 塑性、韧性好；但 强度、硬度低
碳对钢的性能有重要的影响。碳含量增加，钢强度、硬度 增高，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性。 而硫多数以FeS形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力 易引起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊 接不利，偏析亦严重。由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温 度较低，这是导致工程质量事故的主要原因。
钢结构吊车梁发现裂纹 工程实例分析
现象
某厂气轮车间吊车梁为钢结构，建成后质量检 查发现有许多裂纹。分布于上、下翼缘最多，腹板 处较少；裂纹深度经铲后，用深度计复测，大多数 的深度为1～2 mm，少量纹深达3 mm。此批构件钢材 杂质含量远低于国家标准规定；环境温度正常；工 程尚未使用；构件运输安装过程未被撞击；裂纹部 位远离焊接影响区。
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.3 热处理