XXXX建设工程技术与计量(安装)第章

LBC2013建设工程技术与计量(安装工程部分)天津理工大学2013.06.主讲：梁宝臣教授LBC2013第一章安装工程材料第一节建设工程材料第二节安装工程常用材料第三节安装工程常用管件和附件第四节常用电气和通讯材料LBC2013第一节建设工程材料工程材料种类繁多，应用广泛，有着多种不同的分类方法。一般将工程材料按化学成分划分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类.详见教材表1.1.1常用的工程材料分类工程材料金属材料非金属材料复合材料黑色金属有色金属无机-有机材料非金属-金属材料其他复合材料无机非金属材料高分子材料耐火材料耐火隔热材料耐蚀非金属材料陶瓷材料橡胶塑料合成纤维LBC2013表1.1.1常用的工程材料分类黑色金属铁、碳素钢、合金钢有色金属铝、铅、铜、镁和镍等及其合金耐火材料耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土耐火隔热材料硅藻土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉制品耐蚀（酸）非金属材料铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等陶瓷材料电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等橡胶天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等塑料聚四氟乙烯、ABS、聚丙烯、聚砜和聚乙烯等合成纤维聚酯纤维和聚酰胺纤维等无机-有机材料玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土等非金属-金属材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合管、铝箔面油毡等其他复合材料水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板等复合材料高分子材料无机非金属材料非金属材料金属材料LBC2013一、金属材料（一）黑色金属黑色金属材料一般是指铁和以铁为基的合金，即钢铁材料。钢铁材料是工业中应用昀广、用量昀多的金属材料。含碳量小于2.06%（重量）的铁合金称为钢；而含碳量大于2.06%（重量）的铁合金称为生铁。钢和铸铁中除了含铁、碳以外，还含有一些其它元素，其中一类是杂质元素，如硫、磷、氧、氮等；另一类是根据使用性能和工艺性能的需要，在其生产过程中适量添加的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛等，铁碳合金中加入这些合金元素就成为合金钢或合金铸铁。LBC20131、钢的分类和用途钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢材性质影响很大。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，钢的强度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷为钢材中的有害元素，含量较多就会严重影响钢的塑性和韧性，磷使钢材显著产生冷脆性，硫则使钢材产生热脆性。硅、锰等为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。钢材的力学性能决定于钢的成分和金相组织。钢的成分一定时,其金相组织主要决定于钢的热处理,如退火、正火、回火、淬火等，其中淬火加回火的影响昀大。LBC2013（1）钢的分类。按照化学成分将钢材分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类，其合金元素规定含量界限值如表1.1.2所示。合金元素规定含量界限值，%合金元素非合金钢低合金钢合金钢Al＜0.10-≥0.10Cr＜0.300.30~＜0.50≥0.50Mn＜1.001.00~＜1.40≥1.40Ni＜0.300.30~＜0.50≥0.50Pb＜0.40-≥0.40Ti＜0.050.05~＜0.13≥0.13Zr＜0.050.05~＜0.12≥0.12表1.1.2非合金钢、低合金钢和合金钢部分合金元素规定含量界限值LBC2013表1.1.2非合金钢、低合金钢和合金钢部分合金元素规定含量界限值LBC2013在工程中更通用的分类为：①按化学成分分类可分为：碳素钢、低合金钢和合金钢。②按主要质量等级分类分为：a.普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢；b.普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢；c.普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。LBC2013（2）钢牌号的表示方法《钢铁产品牌号表示方法》(GB/T211-2008)中规定：1）碳素结构钢和低合金结构钢碳素结构钢和低合金结构钢的牌号通常由四部分组成：第一部分：前縀符号＋强度值（以N/mm2或MPa为单位），其中通用结构钢前縀符号为代表屈服强度的拼音字母“Q”，专用结构钢的前縀符号见表1.1.3；第二部分（必要时）：钢的质量等级，用英文字母A、B、C、D、E、F……表示；第三部分（必要时）：脱氧方式表示符号，即沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。镇静钢、特殊镇静钢表示符号通常可以省略；第四部分（必要时）：产品用途、特性和工艺方法表示符号，见表1.1.4。LBC2013采用的汉字及汉语拼音或英文单词产品名称汉字汉语拼音英文单词热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋--HotRolledPlainBarsHPB牌号头热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋--HotRolledRibbedBarsHRB牌号头细晶粒热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋＋细--HotRolledRibbedBars＋FineHRBF牌号头冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋--ColdRolledRibbedBarsCRB牌号头预应力混凝土用螺纹钢筋预应力、螺纹、钢筋--Prestressing、Screw、BarsPSB牌号头焊接气瓶用钢焊瓶HANPING--HP牌号头管线用钢管线--LineL牌号头船用锚链钢船锚CHUANMAO--CM牌号头煤机用钢煤MEI--M牌号头采用字母位置表1.1.3专用结构钢的前缀符号LBC2013例：Q235AF：表示昀小屈服强度235N/mm2、质量等级为A级的沸腾钢；Q345D：表示昀小屈服强度345N/mm2、质量等级为D级的特殊镇静钢；HRB335：屈服强度特征值335N/mm2的热轧带肋钢筋：L415：昀小规定总延伸强度415MPa的管线用钢。LBC20132）优质碳素结构钢优质碳素结构钢牌号通常由五部分组成：第一部分：以二位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计）；第二部分（必要时）：较高含锰量的优质碳素结构钢，加锰元素符号Mn；第三部分（必要时）：钢材冶金质量，即高级优质钢、特级优质钢分别以A、E表示，优质钢不用字母表示；第四部分（必要时）：脱氧方式表示符号，即沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z），但镇静钢表示符号通常可以省略；第五部分（必要时）：产品用途、特性和工艺方法表示符号，见表1.1.4。例：优质碳素结构钢：08F表示碳含量为0.085%~0.11%，锰含量为0.25%~0.50%的沸腾钢；优质碳素结构钢：50MnE表示碳含量为0.48%~0.56%，锰含量为0.70%~1.00%的特级优质镇静钢。LBC20133）合金结构钢合金结构钢牌号通常由四部分组成：第一部分：以二位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计）；第二部分：合金元素含量，以化学元素符号及阿拉伯数字表示。具体表示方法为：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、……时，在合金元素后相应写成2、3、4、……；第三部分：钢材冶金质量，即高级优质钢、特级优质钢分别以A、E表示，优质钢不用字母表示；第四部分（必要时）：产品用途、特性或工艺方法表示符号，见表1.1.4。例：25Cr2MoVA：表示碳含量为0.22%~0.29%，铬含量为1.50%~1.80%、钼含量为0.25%~0.35%、钒含量为0.15%~0.30%的高级优质合金结构钢。LBC2013（3）工程中常用钢及其合金的性能和特点1）普通碳素结构钢。普通碳素结构钢的碳、磷、硫及其他残余元素的含量控制较宽，某些性能如低温韧性和时效敏感性较差。普通碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能（如焊接性能、压力加工性能等）、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。如Q195钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等；Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等；Q235钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号；大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。Q275钢强度和硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。LBC20132）优质碳素结构钢优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。根据含碳量的不同，优质碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢强度和硬度低，但塑性和韧性高，加工性和焊接性能优良，用于制造承载较小和要求韧性高的零件以及小型渗碳零件；中碳钢强度和硬度较高，塑性和韧性较低，切削性能良好，但焊接性能较差，冷热变形能力良好，主要用于制造荷载较大的机械零件。常用的中碳钢为40、45和50钢，但由于碳素钢的淬透性不高，零件的尺寸越大，调质处理的强化效果越差，因此只有中、小型零件采用调质处理才能获得较好的强化效果。LBC20133）普通低合金钢普通低合金钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。如Q295（09MnV、09MnNb）具有良好的塑性、韧性、冷弯性能、冷热压力加工性能和焊接性能，且有一定的耐蚀性能。用于制造各种容器、螺旋焊管、建筑结构、车辆用冲压件和船体等；Q345（18Nb）具有综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能和冷热压加工性能良好的特性，可用于建筑结构、化工容器和管道、起重机械和鼓风机等。另外，由于普通低合金钢的生产工艺与碳素结构钢类似，故普通低合金钢的价格与碳素结构钢相近。LBC20134）优质低合金钢优质低合金钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到昀小。因此，形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为优质低合金钢，如用15MnVg制造锅炉和压力容器、用70Mn制造起重机钢轨、用20MnSiV制造承受较高荷载或高速冲击的齿轮轴、齿圈、齿轮、主轴、蜗杆和离合器（机床用）等。LBC20135）不锈耐酸钢不锈耐酸钢简称不锈钢。它是指在空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质中具有高稳定性的钢种。它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用。按不锈钢使用状态的金相组织，可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类。①铁素体型不锈钢铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素，通常含铬量的质量分数≥13%，不含镍。某些钢种还添加有铝、钛和硫等。高铬钢（17.0%~30.0%Cr）有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用。如0Crl3不锈钢在弱腐蚀介质中，如淡水中，有良好的耐蚀性。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。LBC2013②马氏体型不锈钢此钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水和水蒸气中；以及使用温度≤580℃的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。但由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。常用的马氏体型不锈钢有1Cr13、2Cr13、3Cr13、9Cr18等。③奥氏体型不锈钢钢中主要合金元素为≥18%铬和≥8%镍，其次是钛、铌、钼、氮和锰等。此钢在室温下具有奥氏体组织，这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能，无磁性。是应用昀为广泛的不锈钢。但是这类钢屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。LBC2013④铁素体－奥氏体型不锈钢这类钢其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。⑤沉淀硬化型不锈钢这类钢的突出优