金属装饰材料

1.钢材的化学成分
铁：主要元素
碳：决定钢的性质
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
2. 钢材中的常存杂质
硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。 磷：来自矿石燃料，塑性和韧性↓↓，冷脆性。冷弯性↓可焊性↓ 氮：炼钢氧化过程中存于钢中，害处大于益处，故归于有害元素。
热脆性，改善钢材的热加工性能。
有 害 元 素
锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧去硫能力，可消除钢的
硅：脱氧剂，较锰强。 两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他
性能降低。
氧：与氮、磷相似。
三. 钢的力学性能
1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能
拉伸过程分四个阶段： OA：弹性阶段 AB：屈服阶段 BC：强化阶段 CD：颈缩阶段
六.常用建筑钢材
(一). 钢结构用钢
1.碳素结构钢
(1).碳素结构钢的牌号
表示按顺序：屈服点字母（Q）、屈服点数值（单位MPa）、 质量等级（有A、B、C、D 4级，逐级提高）和脱氧方法
（F：沸腾钢，b：半镇钢，Z：镇静钢，Tz：特殊镇静钢。
牌号表示时Z、Tz可省略）。 例如：Q235—AF 表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。
2.预应力混凝土用热处理钢筋 3.冷拔低碳钢丝 4.预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线 5.型钢
10.2 建筑装饰用钢材制品
一.普通不锈钢及其制品 1.不锈钢基本知识 Cr (Ni, Mn, Ti, Si等)+钢材→不锈钢 Cr+O2→氧化膜(钝化膜)→不锈
铬不锈钢 铬镍不锈钢 高锰低铬不锈钢 普通不锈钢(耐大气和水蒸气) 耐酸钢(耐大气,水蒸气和某些化学侵蚀)
热轧钢筋分为R235、HRB335、HRB400、HRB500四个牌号。 牌号意义：R代表热轧光圆钢筋、HRB代表热轧带肋钢筋， 其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆； 热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成，外表带肋。 牌号中的数字：表示热轧钢筋的屈服强度。
（2）热轧钢筋的选用
光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工， 广泛用做普通钢筋混凝土。 HRB325 ， HRB400 带肋钢筋的强度较高，塑性及焊接性也 较好，广泛用做大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 HRB500带肋钢筋强度高，但塑性与焊接性较差，适宜作 预应力钢筋。
镇静钢：脱氧较充分，代号“Z”； 半 镇 静 钢 ： 脱 氧 程 度 介 于 “ F” 与 “ Z” 之 间 ， 代 号 “b”； 特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“Tz” 。
（4）．按用途分类
结构钢：工程结构用钢、机械制造用钢； 工具钢：各种工具用钢；
特殊钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
二.钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
(2)．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.05%，含磷量≤0.045%； 优质钢：含硫量 ≤0.04%，含磷量≤0.035%；
高级优质钢：含硫量 ≤0.02%，含磷量≤0.03%；
特级优质钢：含硫量 ≤0.015%，含磷量≤0.015%。
（3）.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”；
2.冲击韧性 ——指钢材抵抗冲击荷载的能力。
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ak,J/cm2。 ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。
3.耐疲劳性
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。 危害极大
冲击韧性试验原理图
2. 钢材的冷加工与时效强化
(1). 冷加工—指钢材在常温下进行的加工
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。
冷加工强化的原因?
(2).时效处理
——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或 自然时效 加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。
降低钢材的性能，因而承载力降低。
2. 钢材的防护
三个方面：改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中的侵蚀性
介质或改变钢材表面的电化学过程。
（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）
（2）金属覆盖 ——电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。 （3）非金属覆盖 ——在钢材表面用金属材料做为保护膜, 如喷涂涂料、 搪瓷和塑料等。 （4）混凝土用钢筋的防锈—防锈剂
lo——试件原始标距长度，mm ；
l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。
意义： 值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性
增强，安全性增强。
值有两种：5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；
10——l0=10d0。
（4）断面收缩率：塑性指标。
A0 A1 A0
AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2； A1——表示钢材的原始截面积，mm2。 伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。
——钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数 是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境 中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。
——钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质 电化学锈蚀 的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元 素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离 子结合生成Fe(OH)2。 锈蚀的结果：在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，
拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。 （1）屈服强度（屈服点） 上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力； 下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力)，N； A0 ——试件的截面积，mm2。
（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。
三.彩色涂层钢板
有机涂层 无机涂层 复合涂层 特点： 涂层附着力强、装饰效果好、可加工性优良、
耐污、耐(高、低)温、耐沸水浸泡。
应用：彩色涂层钢板可用作建筑外墙板、屋面板、
护壁板、防水气渗透板、排气通风管道、电气设备罩 等。
四.其它钢材制品
1.彩色压型钢板 2.搪瓷装饰板 3.塑料复合钢板—在Q215 、 Q235钢板上覆以
焊接方法：电弧焊、接触对焊
焊接要求：
① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向；
②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。
五. 钢材的锈蚀与防护
1. 钢材的锈蚀
——钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏， 称为钢材的锈蚀。 化学锈蚀
第10章 金属装饰材料
10.1 建筑常用钢材 建筑钢材—各种型钢、钢板、钢管，以及钢筋混凝土
用的钢筋和钢丝。
钢材的特性： Ⅰ.材质均匀、性能可靠； Ⅱ.机械性能良好(强度高、塑性和韧性较好，可承受
各种载荷)；
Ⅲ.可加工性能优良。
一.钢的冶炼和分类
1.钢的冶炼
铁矿石→铁→钢 平炉炼钢法 常用炼钢方法 转炉炼钢法 电炉炼钢法
例如：16Mn 1.5%的镇静钢。
表示平均含碳量为 0.16%，平均含锰量低于
（2）低合金高强度结构钢的选用
低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击
性强，使用寿命长等良好的综合性能；具有良好的可焊性及冷加工性，易
于加工与施工，因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑 （如大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。
与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。
当低合金钢中的铬含量达11.5%时，铬就在合金金属的表面形成一层 惰性的氧化铬膜，成为不锈钢。 不锈钢具有低的导热性，良好的耐蚀性能等优点；缺点是温度变化 时膨胀性较大。 不锈钢既可以作为承重构件，又可以作为建筑装饰材料。
(二).钢筋混凝土结构用钢
1.热轧钢筋 （1）牌号
0.2~0.4mm的软质或半软质PVC薄膜(用于汽车外壳和 家具等)。
4.轻钢龙骨
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人工时效
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。
∵ 时效过程中内应力的消减， ∴ 弹性模量可基本恢复。
3.钢材的热处理
热处理—将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以
改变其组织，从而获得所需性能的工艺过程。 退火 正火 淬火 回火
4.钢材的焊接—钢结构的主要联结方式(>90%)
四. 钢材的加工性能
1.冷弯性能—常温下钢材承受弯曲变形的能力
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的
外表面无断裂、裂纹或起层，
认为冷弯性能合格。
冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，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。 冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表 面是否存在未熔合，微裂纹及夹杂物等缺陷。
2.不锈钢的主要特点
(1).耐腐蚀性好； (2).经不同表面加工可形成不同的光泽度和反射能力； (3).安装方便； (4).装饰效果好，具有时代感。
3.不锈钢装饰制品及其应用
薄钢板—常用规格见表。 应用：屋面、幕墙、隔墙、门窗、内外装饰墙面、栏
杆扶手等。
二.彩色不锈钢板
不锈钢板经技术性和艺术性加工→彩色不锈钢板
（1）低合金高强度结构钢的牌号
牌号由三部分表示：含碳量、合金元素的种类及含量。前两位 数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符合表示按主次加
入的合金元素；合金元素后面如未附数字，表示其平均含量在