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建筑材料

《建筑材料》第三阶段离线作业

简答题

1、何谓生铁得冶炼？

钢得冶炼？

答:

生铁就是含碳量大于2、11%得铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2、11%--4、3%,并含C、Si、Mn、S、P等元素就是用铁矿石经高炉冶炼得产品。

根据生铁里碳存在形态得不同,又可分为炼钢生铁、铸造生铁。

高炉内得还原气体产生于风口前得燃料燃烧,这一过程产生了两大运动流:

一个就是上升得热煤气流,一个就是下降得炉料流（铁矿石、焦炭、熔剂等）。

高炉内得一切反应均发生于煤气与炉料得相向运动与相互作用之中。

它包括炉料得加热、蒸发、挥发与分解;铁及其它元素得还原;炉料中非铁氧化物得熔化、造渣与生铁得脱硫;铁得渗碳及生铁得形成;炉料与煤气之间得热交换等等,就是一系列物理化学反应过程得总与。

钢铁冶炼（ironandsteelsmelting）,就是钢、铁冶金工艺过程得总称。

工业生产得铁根据含碳量分为生铁（含碳量2%以上）与钢（含碳量低于2%）。

2、钢按照化学成分与用途得分类。

答:

按钢化学成分分三类:

非合金钢、低合金钢与合金钢、

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得规定含量,所有这些元素得规定含量总与,应不大于规定得两种、三种或四种元素中每种元素最高界限值总与得70%、如果这些元素得规定含量总与大于规定得元素中每种元素最高界限值总与得70%,即使这些元素每种元素得规定含量低于规定得最高界限值,也应划入合金钢、

（2）本标准

（1）条得原则也适用于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、工具钢与特殊用途钢、结构钢又分为工程结构钢与机械结构钢、工程结构钢主要就是指用作建筑、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,对工具钢制成得工具都要进行热处理、特殊用途钢就是指制成得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、钢材得力学性能包括哪些？

简要介绍一下

答:

钢材得力学性能:

有明显流幅得钢筋,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。

力学性能就是最重要得使用性能,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与可焊性。

（1）抗拉性能:

抗拉性能钢材最重要得力学性能。

屈服强度就是结构设计中钢材强度得取值依据。

抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs,就是评价钢材使用可靠性得一个参数。

对于有抗震要求得结构用钢筋,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得可靠性越大,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得性能,称为塑性,它就是钢材得一个重要指标。

钢材得塑性指标通常用伸长率表示。

伸长率随钢筋强度得增加而降低。

冷弯也就是考核钢筋塑性得基本指标。

（2）冲击韧性,就是指钢材抵抗冲击荷载得能力,在负温下使用得结构,应当选用脆性临界温度较使用温度为低得钢材。

（3）耐疲劳性:

钢材在应力远低于其屈服强度得情况下突然发生脆断破裂得现象,称为疲劳破坏。

危害极大,钢材得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、防止钢材锈蚀得措施。

答:

1、采用耐候钢:

即耐大气腐蚀钢,在钢中加入一定量得铬、镍、钛等合金元素,可制成不锈钢。

通过加入某些合金元素,可以提高钢材得耐锈蚀能力。

2、金属覆盖:

镀或喷镀得方法覆盖在钢材表面,提高钢材得耐腐蚀能力。

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。

常用得底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等,面漆有调与漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。

4、混凝土用钢筋得防锈:

混凝土配筋得防锈措施,根据结构得性质与所处环境等,考虑混凝土得质量要求,主要就是提高混凝土得密实度,保证足够得钢筋保护层厚度,限制氯盐外加剂得掺入量。

混凝土中还可掺用阻锈剂。

钢材锈蚀时,伴随体积增大,最严重得可达原体积得6倍,在钢筋混凝土中会使周围得混凝土胀裂。

埋入混凝土中得钢材,由于混凝土得碱性介质（新浇混凝土得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,故混凝土中得钢材一般不易锈蚀。

预应力钢筋一般含碳量较高,又多就是经过变形加工或冷加工得,因而对锈蚀破坏较敏感,特别就是高强度热处理钢筋,容易产生锈蚀现象。

所以,重要得预应力混凝土结构,除了禁止掺用氯盐外,还应对原材料进行严格检验。

5、钢材得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

•钢得表面淬火

    有些零件在工件时在受扭转与弯曲等交变负荷、冲击负荷得作用下,它得表面层承受着比心部更高得应力。

在受摩擦得场合,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、高耐磨性与高疲劳极限等要求,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。

  感应表面淬火后得性能:

1、表面硬度:

经高、中频感应加热表面淬火得工件,其表面硬度往往比普通淬火高2～3单位（HRC）。

2、耐磨性:

高频淬火后得工件耐磨性比普通淬火要高。

这主要就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,表面得高得压应力等综合得结果。

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。

对同样材料得工件,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就是压应力,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。

为工件得有效直径。

◆退火工艺

退火就是将金属与合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却得热处理工艺。

退火后组织亚共析钢就是铁素体加片状珠光体;共析钢或过共析钢则就是粒状珠光体。

总之退火组织就是接近平衡状态得组织。

•退火得目得

   ①降低钢得硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工。

   ②细化晶粒,消除因铸、锻、焊引起得组织缺陷,均匀钢得组织与成分,改善钢得性能

或为以后得热处理作组织准备。

③消除钢中得内应力,以防止变形与开裂。

•退火工艺得种类

①均匀化退火（扩散退火）

    均匀化退火就是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯得化学成分得偏析与组织得不均匀性,将其加热到高温,长时间保持,然后进行缓慢冷却,以化学成分与组织均匀化为目得得退火工艺。

     均匀化退火得加热温度一般为Ac3+（150～200℃）,即1050～1150℃,保温时间一般为10～15h,以保证扩散充分进行,大道消除或减少成分或组织不均匀得目得。

由于扩散退火得加热温度高,时间长,晶粒粗大,为此,扩散退火后再进行完全退火或正火,使组织重新细化。

②完全退火

   完全退火又称为重结晶退火,就是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织得退火工艺。

   完全退火主要用于亚共析钢,一般就是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材,有时也用于它们得焊接构件。

完全退火不适用于过共析钢,因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上,在缓慢冷却时,渗碳体会沿奥氏体晶界析出,呈网状分布,导致材料脆性增大,给最终热处理留下隐患。

   完全退火得加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）;合金钢为Ac3+（500～70℃）;保温时间则要依据钢材得种类、工件得尺寸、装炉量、所选用得设备型号等多种因素确定。

为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变,完全退火得冷却必须就是缓慢得,随炉冷却到500℃左右出炉空冷。

③不完全退火

       不完全退火就是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度,达到不完全奥氏体化,随

之缓慢冷却得退火工艺。

       不完全退火主要适用于中、高碳钢与低合金钢锻轧件等,其目得就是细化组织与

降低硬度,加热温度为Ac1+（40～60）℃,保温后缓慢冷却。

④等温退火

   等温退火就是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度,保持适当时间后,较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持,使奥氏体转变为珠光体型组织,然后在空气中冷却得退火工艺。

   等温退火工艺应用于中碳合金钢与低合金钢,其目得就是细化组织与降低硬度。

亚共析钢加热温度为Ac3+（30～50）℃,过共析钢加热温度为Ac3+（20～40）℃,保持一定时间,随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变,然后出炉空冷。

等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。

⑤球化退火

   球化退火就是使钢中碳化物球化而进行得退火工艺。

将钢加热到Ac1以上20～30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布得球状或颗粒状碳化物得组织。

   球化退火主要适用于共析钢与过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。

这些钢经轧制、锻造后空冷,所得组织就是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形与开裂。

而经球化退火得到得就是球状珠光体组织,其中得渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,与片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形与开裂倾向小。

另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）得亚共析钢有时也可采用球化退火。

   球化退火加热温度为Ac1+（20～40）℃或Acm-（20～30）℃,保温后等温冷却或直接缓慢冷却。

在球化退火时奥氏化就是“不完全”得,只就是片状珠光体转变成奥氏体,及少量过剩碳化物溶解。

因此,它不可能消除网状碳化物,如过共析钢有网状碳化物存在,则在球化退火前须先进行正火,将其消除,才能保证球化退火正常进行。

   球化退火工艺方法很多,最常用得两种工艺就是普通球化退火与等温球化退火。

普通球化退火就是将钢加热到Ac1以上20～30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却,冷到500℃左右出炉空冷。

等温球化退火就是与普通球化退火工艺同样得加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1得温度进行等温,等温时间为其加热保温时间得1、5倍。

等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。

与普通球化退火相比,球化退火不仅可缩短周期,而且可使球化组织均匀,并能严格地控制退火后得硬度。

⑥再结晶退火（中间退火）

   再结晶退火就是经冷形变后得金属加热到再结晶温度以上,保持适当时间,使形变晶粒重新结晶成均匀得等轴晶粒,以消除形变强化与残余应力得热处理工艺。

⑦去应力退火

   去应力退火就是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成得以及铸件内存在得残余应力而进行得退火工艺。

   锻造、铸造、焊接以及切削加工后得工件内部存在内应力,如不及时消除,将使工件在加工与使用过程中发生变形,影响工件精度。

采用去应力退火消除加工过程中产生得内应力十分重要。

   去应力退火得加热温度低于相变温度A1,因此,在整个