建筑材料3

《建筑材料》第三阶段离线作业

简答题

1、何谓生铁的冶炼？钢的冶炼？

答：生铁是含碳量大于 2.11%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在

2.11%--4.3%，并含C、Si、Mn、S、P 等元素是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁。高炉内的还原气体产生于风口前的燃料燃烧，这一过程产生了两大运动流：一个是上升的热煤气流，一个是下降的炉料流（铁矿石、焦炭、熔剂等）。高炉内的一切反应均发生于煤气和炉料的相向运动和相互作用之中。它包括炉料的加热、蒸发、挥发和分解；铁及其它元素的还原；炉料中非铁氧化物的熔化、造渣和生铁的脱硫；铁的渗碳及生铁的形成；炉料和煤气之间的热交换等等，是一系列物理化学反应过程的总和。钢铁冶炼（iron and steel smelting），是钢、铁冶金工艺过程的总称。工业生产的铁根据含碳量分为生铁（含碳量2%以上）和钢（含碳量低于2%）。

2、钢按照化学成分和用途的分类。

答：按钢化学成分分三类：非合金钢、低合金钢和合金钢.

说明：（1）当Cr、Cu、Mo、Ni 四种元素,有其中两种、三种或四种无素同时规定在钢中时,对于低合金钢,应同时考虑,这些元素中每种元素的规定含量,所有这些元素的规定含量总和,应不大于规定的两种、三种或四种元素中每种元素最高界限值总和的70%.如果这些元素的规定含量总和大于规定的元素中每种元素最高界限值总和的70%,即使这些元素每种元素的规定含量低于规定的最高界限值,也应划入合金钢.

（2）本标准（1）条的原则也适用于Nb、Ti、V、Zr四种元素.

、按用途分类指按钢使用用途把钢分成结构钢、工具钢和特殊用途钢.结构钢又分为工程结构钢和机械结构钢.工程结构钢主要是指用作建筑、铁路、桥梁、容器等工程构件用钢,这种钢制成构料大多不再进行热处理.机械结构钢指机床、武器等另构件,构件大多要进行热处理.工具钢主要用来制造各种工具,如量具、刃具、模具,对工具钢制成的工具都要进行热处理.特殊用途钢是指制成的另构件在特殊条件下工作,对钢有特殊要求,如物理、化学、机械等性能.

3、钢材的力学性能包括哪些？简要介绍一下

答：钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。

技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。

力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。工艺性能包括冷弯性能和可焊性。

（1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。

屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。

抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。

对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于

1.25；

实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3；

强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。

钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率随钢筋强度的增加而降低。

冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。

（2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。

（3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。

4、防止钢材锈蚀的措施。

答：1、采用耐候钢：即耐大气腐蚀钢，在钢中加入一定量的铬、镍、钛等合金元素，可制成不锈钢。通过加入某些合金元素，可以提高钢材的耐锈蚀能力。

2、金属覆盖：镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面，提高钢材的耐腐蚀能力。薄

壁钢材可采用热浸镀锌(白铁皮)、镀锡(马口铁)、镀铜、镀铬或镀锌后加涂塑料涂层等措施。3、非金属覆盖：钢结构防止锈蚀通常采用表面刷漆、喷涂涂料、搪瓷、塑料等等方法。常用的底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有调和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。4、混凝土用钢筋的防锈：混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境等，考虑混凝土的质量要求，主要是提高混凝土的密实度，保证足够的钢筋保护层厚度，限制氯盐外加剂的掺入量。混凝土中还可掺用阻锈剂。钢材锈蚀时，伴随体积增大，最严重的可达原体积的6倍，在钢筋混凝土中会使周围的混凝土胀裂。埋入混凝土中的钢材，由于混凝土的碱性介质(新浇混凝土的pH值为12左右)，在钢材表面形成碱性保护膜，阻止锈蚀继续发展，故混凝土中的钢材一般不易锈蚀。预应力钢筋一般含碳量较高，又多是经过变形加工或冷加工的，因而对锈蚀破坏较敏感，特别是高强度热处理钢筋，容易产生锈蚀现象。所以，重要的预应力混凝土结

构，除了禁止掺用氯盐外，还应对原材料进行严格检验。

5、钢材的常见热处理方式并简要介绍？

答：热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：

1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。

2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。

3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油）

快速冷却叫淬火。

◆表面淬火

• 钢的表面淬火

有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。

根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。

感应表面淬火后的性能:

1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬

火高2～3 单位（HRC）。

2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马

氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。

3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同

样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。

一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。

◆退火工艺

退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。

• 退火的目的