第八章 钢材与铝合金－n.ppt

氯离子引起的钢筋锈蚀机理 钢材锈蚀的危害 减小钢材的受力面积，降低承载力； 产生体积膨胀，毁坏钢筋混凝土结构； 铁的氧化物或氢氧化物的体积 二、钢材的防锈 1、制成合金钢 加入合金元素铬、镍制成不锈钢、或加入铜制成合金钢，可显著提高抗锈蚀能力。 2、表面覆盖 在钢材表面电镀或喷镀一层覆盖物，如：镀锌、镀锡、镀铬、镀银等；或在钢材表面涂防锈涂料或油漆，使之与腐蚀性介质隔离，可起到防锈作用。 3、设置阳极或阴极 1）阳极保护：在钢结构附近埋设废钢铁作为阳极，保护钢结构作为阴极，通上直流电源，则钢结构阴极受保护； 2）阴极保护：在被保护钢结构上，连接一块比铁更活泼的金属，如锌、镁等，使活泼金属作为阳极被腐蚀，钢结构作为阴极受保护。 3）混凝土中钢筋的防锈，主要靠水泥石的高碱度介质，使钢筋表面形成钝化膜保护。 阳极与阴极保护原理 阴极保护方式 阳极保护方式 氯盐腐蚀的对策 (1)在近海岸区域，不使用露面混凝土；用砂浆面砖等进行表面装修。 (2)海水面能浸及的部位，混凝土保护层要在100mm以上,钢筋混凝土用环氧树脂涂刷。此外，也有电化学阴极保护方法。 (3)电化学防腐原理 铁（Fe）与空气中水分接触时，有Fe2+和e生成，如图 中所示，Fe(OH)3(红铁锈)生成。为了停止这一过程，施加外部电流，可抑制这一过程。防腐蚀电流施加方式，如图 所示的电流阳极方式：有以Zu系，Al系等为阳极的方式，或外部电源的方式。 第 五 节铝及铝合金 一、铝的性质 密度为2.70，质轻，熔点低，比强度高； 导电和导热性很好； 有一定的耐蚀性，但耐碱和耐酸性差，较易发生电化学腐蚀。 强度和硬度不高（?0.2=35~150MPa，?b=90~170 Pa，HB=23~44），伸长率较大（35%~50%），刚度低； 故工程结构中不用纯铝材料。 二、铝合金 1、组成：在铝中加入适量的合金元素，如Cu、Mg、Mn、Si、Zn等，制得铝合金。 2、特性：强度与硬度提高，弹性模量比钢低，线膨胀系数是钢的两倍，温度变形较大，轻质、高延性、耐腐蚀、易加工、装饰效果好等。 3、应用： 1）铝合金门窗 2）铝合金装饰板 二、铝合金 铝中加入合金元素后，可获得铝合金具有较高的强度，良好的加工性能。 根据成分及工艺特点，铝合金分为： 变形铝合金：加热时能形成单相固溶体组织，塑性较好，适于变形加工，称为变形铝合金。 铸造铝合金：由于冷却时有共晶反应发生, 流动性较好, 适于铸造生产, 称为可铸造铝合金 。 1、冷加工处理 将钢材在常温下进行塑性变形加工称为冷加工，如在常温下进行冷拉、冷拔、冷轧等冷加工处理。 由于冷塑性变形引起强度增高而塑性和韧性降低的现象称为加工硬化，或形变硬化。 冷加工硬化原理： 钢材加工至塑性变形后，由于塑性变形区域内的晶粒产生相对滑移，使滑移面下的晶粒破碎，经格歪扭，构成滑移面的凹凸不平，从而给使用中的变形造成附加阻力，提高了钢材对外力作用下重新滑移产生的抵抗力。 加工硬化的效果： 屈服强度提高 塑性和韧性降低 可焊形变坏 硬脆倾向增加等。 钢材的重复拉伸 0 σ ? ?p ?e 0’ 问题：直接承受动荷载作用的焊接钢结构是否能使用经冷加工的钢材吗？为什么？ 答：不能。 因为冷加工后钢材的塑性和韧性大大降低，可焊性变差，增加了焊接后的硬脆倾向，为了防止钢结构发生突然的脆性断裂，所以不能采用。 2、时效处理 将经过冷加工的钢筋，在常温下存放15~20天，或在100~120?C保持一定时间，其强度进一步提高，弹性模量基本恢复，这个过程称为时效处理。 时效硬化原理： 由于溶于铁素体中的过饱和的氮和氧原子，随着时间的增长慢慢地以Fe4N和FeO从铁素体中析出，形成渗碳体分布于晶体的滑移面或晶界面上，阻碍晶粒的滑移，增加抵抗塑性变形的能力，从而使钢材的强度和硬度增加、塑性和冲击韧性降低。 钢的化学成分对钢材性能的影响 碳：冷脆性及时效敏感性 磷：冷脆性 硫：热脆性 ……… 第三节建筑钢材的标准与选用 建筑钢材主要有三大类： 钢结构用钢； 钢筋混凝土结构用钢； 其它用途用钢。 一、钢结构用钢 钢结构用钢有： 碳素结构钢 优质结构钢 低合金结构钢 （一） 碳素结构钢 1、钢的牌号： 根据国标GB700-1988，碳素结构钢按照屈服强度分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五个牌号，每个牌号又根据硫、磷等杂质含量分为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