当前位置：文档之家 › 金属材料第3章 - —建筑材料课件PPT

金属材料第3章 - —建筑材料课件PPT

  • 格式：ppt
  • 大小：21.40 MB
  • 文档页数：90

下载文档原格式

  / 90

合集下载

土木工程材料(第3章 金属材料)

土木工程材料(第3章 金属材料)

B上 B
A B下
σS
）强化阶段（Ⅳ） 颈缩阶段。每个阶 段都各有其特点。
δ
ε=ΔL/ L
图2.1 低碳钢受拉时应力应变曲线图
– 图2.1中的 B上点是这一阶段的最高点，称为 屈服上限（σ s上）； B下点相应的应力称为 屈服下限（σs下），又称屈服点或屈服强度 ，用σs表示。
– 伸长率δ
l1 l0 100%
d
d。
d+2.1d。
α
（a）
（a）试件安装
P
d
(b)
（b）弯曲90°
P
(c)
（c）弯曲180°
(d)
（d）弯曲至两面重合
钢材冷弯试验
第三节 钢的化学成分对钢材性能的影响
①碳（C）：
– 当含碳量小于 0.8% 的碳素钢，随着含碳量的 增加，钢的抗拉强度（σb）和硬度（HB）增加 ，而塑性和韧性则相应降低。
l0
– 伸长率δ是衡量钢材塑性的一个指标，它 的数值愈大，表示钢材塑性愈好。
– 伸长率与标距有关。通常钢材拉伸试验 标距取l0= 10d0和 l0= 5 d0，伸长率分别 以δ10和δ5表示。对同一钢材δ5大于δ10。
2．冲击韧性
– 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破 坏的能力。是以试样缺口处单位横截面 所吸收的功（J/cm2）来表示，即冲击韧 性值，其符号为αk。
有色金属是除黑色金属以外的其他 金属，如铝、铅、锌、铜、锡等金属及
建筑工程上用的钢材包括各类钢结 构用的型钢（如圆钢、角钢、槽钢和工 字钢等）、钢板和钢筋混凝土用钢筋、 钢丝等。
钢材强度高、品质均匀，具有一定 的弹性和塑性变形能力，能够承受冲击 、振动等荷载作用；钢材的加工性能良 好，可以进行各种机械加工，可以通过 切割、铆接或焊接等方式的连接，进行 现场装配。

《建筑材料》PPT课件

《建筑材料》PPT课件
5
建筑材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材 料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可 以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表— —建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技 术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用， 技术与标准，检验方法与保管等内容。
建筑材料
Construction Materials
山东水利职业学院
1
第一章 绪论
第二章 建筑材料的基本性质
第三章 气硬性胶凝材料
第四章 水泥
第五章 混凝土
第六章 建筑砂浆
第七章 墙体与屋面材料
第八章 建筑钢材
第九章 木材
第十章 防水材料
结束语
2
绪论
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断 发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。 随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质 量等方面的要求愈来愈高，这种要求与建筑材 料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相 互矛盾的关系。建筑材料的生产与使用就是在 不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。 同时相关学科的进步也为建筑材料的发展提供 了有利的条件。
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和 聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻 有机材料的复合 璃钢
返回键
7
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，
建筑结构材料 钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
建
筑 墙体材料 材 料
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块
3
古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，建筑材料（木材、砖、石 等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木 工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，建筑材料的发展 也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展， 交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑 设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、 港口等，推动了建筑材料的前进，在18~19世纪相继出现 了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构 材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸 声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于 是各种装饰材料层出不穷。

第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt

第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt

合金的特性：
根据以上实验可得到合金与组成它们的纯金属的性质有何异同？
1、 一般地，合金的硬度和强度高于组成它们的纯金属。
2、 合金的熔点低于组成它们的纯金属。
3、 一般地，合金的抗腐蚀性能强于组成它们的纯金属。
合作探究
延展性
导电性
导热性
密度
硬度
金属
良好
良好
良好
大多密度较大
一般较大
非金属
不具有延展性
大多较差（石墨较好）
大多为热的不良导体（石墨较好）
大多密度较小
一般较小，但差异很大（金刚石硬度极大，而石墨硬度就较小）
金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定 是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工
金称为形状记忆合金。
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
状态
固态
铝、锌、铁、碳、硫、磷
汞、溴
液态
金属都有特殊的金属光泽，非金属大多无光泽
金属大多呈银白色或灰色，非金属大多外表暗淡
金属常温下呈固态，汞除外，非金属常温下大多是气态或固态，溴除外
总结一下
金属
非金属
光泽
特殊的金属光泽
大多数无金属光泽
颜色
大多数银白色或灰色（铜：紫红色，金：金黄色）
多种颜色，大多外表暗淡
钢
(1)成分

《金属材料》PPT课件(公开课)2022年人教版 (10)

《金属材料》PPT课件(公开课)2022年人教版 (10)

用途
由学生自主完成，并以此评价学生对基础知识的掌握情况。
4、通过常见的盐导出碳酸盐的复习；并通过 评价练习评价学生对碳酸盐性质的理解，得出“用
物质的性质解决问题”的方法；
常见的盐：
氯化钠：调味品，融雪剂，医药等； 食盐 NaCl 碳酸钙：建筑材料，补钙剂大理石，石灰石 CaCO3
碳酸钠：工业原料 侯德榜 纯碱，苏打 Na2CO3
食盐是日常生活中最常见、最熟悉的一种盐，但把盐 等同于食盐是较常见的误解。本课题一开始通过食盐中毒 事件就提醒学生注意二者的区别，让学生体会到学习化学 知识对提高国民素质的重要性；通过对盐的用途的学习可 以进一步让学生感受到化学来源于生活，生活离不开化学。 本节课的地位由此可见一斑。
二、教学目标与重点
努力学习 勇攀高峰！
《盐的复习》
一、教材与课标
《盐》是九年级化学下册课本第十一单元课题1的内容， 主要介绍常见的盐的组成、用途，分离提纯物质，碳酸盐 的性质及检验方法，复分解反应及其发生的条件，溶解性 表等内容。除此之外，第六、八、十、十一单元都有涉及 盐的知识，所以归纳盐的性质也是本节课的重点内容。
形状记忆合金
一、几种常见的金属 1、金属材料的发展史 2、金属的物理性质 3、物质用途的的决定因素 二、合金 1、定义 2、特性 3、常见的合金
1、（2013，宿迁）下列应用在高铁上的
材料中，不属于金属材料的是 （ B）
A．不锈钢
B．玻璃
C．铝合金
D．铜线
2.下列金属中导电性能最好的
（ D）
A．铜 B．铝 C．铁 D．银
盐的性质：
1：盐能与活泼金属单质反应
2：某些盐能与酸反应
3：某些盐与碱 4：盐与盐之间反应

材料科学基础(第3章)

材料科学基础(第3章)



②Fe3Al型 该类结构的晶胞可以视为由8个体心立方晶胞 组成，Fe原子占据了8个小立方体的所有顶角 以及4个不相邻的体心位置，而Al原子则占据 其余4个不相邻的体心处。 具有Fe3Al型结构的合金还有Fe3Si、Mg3Li、 Cu3Al等。




B、面心立方固溶体中形成的超结构 ①Cu3Au型 Cu3Au合金相在高于390℃以上具有无序的面心 立方结构。当缓慢冷却到390℃以下时，Cu、Au 原子呈现有序排列，其中Au原子位于面心立方 晶胞的顶角处，Cu原子则占据所有面心位置。 具有这类超结构的合金相还有FeNi3、MnNi3、 Co3V、TiZn3等。




B、影响有序化的因素 合金的有序度主要与温度、冷却速度、合金成分 等因素有关。 随着T↑→原子运动增强，S↓,到某一临界温度， 呈现完全无序状态。 有序化是一个依赖于原子迁移的过程，所以有序 化与冷却速度有关，快速冷却将抑制有序化进行。 从成分方面考虑，当合金的成分偏离理想成分时， 就不能产生完全的有序结构，成分偏离程度决定 了有序化程度的高低。




C、有序化对于合金性能的影响 有序化使得电阻率急剧降低，例如Cu3Au合金 有序时的电阻为无序的1/2，CuAu合金有序时为 无序的1/3。 有序化可以提高合金的硬度，例如CuPt合金， 无序时HB130，500℃×1h退火形成超结构， HB260。原因是提高了塑形变形阻力。 有序化对于某些材料磁性产生影响，例如Ni3Mn 在无序时为顺磁性，但在形成超结构后成为铁 磁性物质。





1、中间相的分类及其特点 （1）正常价化合物—组元间的结合服从原子价 化合规律。 （2）电子化合物— 组元间的结合取决于电子浓 度因素。 （3）间隙相和间隙化合物—小尺寸原子与过渡 族金属之间形成的。 （4）拓扑密堆结构—组元间的结合与原子尺寸 因素有关。 中间相通常是按一定的原子比结合起来的，可以 用化学分子式来表示。中间相的性能与组元不同， 但一般仍保留金属特性。

建筑金属材料

建筑金属材料

（２）镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，且同时能起去硫作 用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称镇静钢，代号为“Ｚ”。镇静钢 虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重 要的结构工程。
（３）半镇静钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好的钢，其代号为 “ｂ”。
（2）硅：当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧 性影响不明显。
（３）锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%～２％范围内，它的 作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。
（４）硫：硫是很有害元素。呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低 各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，（热脆性）显著降低可焊 性。
（３）退火。退火是指将钢材加热至723℃以上某一温度，保持相当时间后，在退火炉中缓 慢冷却。退火能消除钢材中的内应力，细化晶粒，均匀组织，使钢材硬度降低，塑性和韧 性提高。
关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。由于疲劳裂纹是在应力集中处形成和发展的，故
钢材的疲劳极限不仅与其内部组织有关，也和表面质量有关。
4. 硬度
钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬
度的方法有布氏法和洛氏法。
布氏法的测定原理是利用直径为Ｄ（ｍｍ）的淬火钢球，以P（Ｎ）的荷载将其压入试
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。
冷弯性能指标是通过试件被弯曲的角度（90°、180°）及弯心直径 ｄ对试角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面
无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。

人教版高中化学必修第1册 第三章 第二节 第一课时《金属材料》

人教版高中化学必修第1册 第三章 第二节 第一课时《金属材料》

，根据其化
学成分可分为
和
。不锈钢在空气中
比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力，其合金元素
主要是
。
课堂练习
2.下列关于合金的说法中，正确的是（ ） A . 合金的熔点一定比各成分金属低 B . 在我国使用最早的合金是钢 C . 生铁的含碳量为0.03%~2% D . 碳素钢可根据含碳量不同，分为低碳钢、中碳钢 和高碳钢
A. 镁铝合金不易生锈 B. 镁铝合金导电性好
C. 镁铝合金密度小
D.镁铝合金强度高
课堂练习答案 1.钢、碳素钢、合金钢 、铬和镍
2. D 3.D 4.B
课堂小结
1. 合金的结构与性能 2. 铁合金的分类和性质
3. 铝和铝合金的性质
生铁 钢
铝单质及氧化铝 铝合金
与酸溶液反应 与碱溶液反应
地壳中的元素分布
二、铝和铝合金
（一）铝及其化合物 1. 与酸溶液反应 Al2O3 + 6HCl Al2O3 + 6H+ 2Al + 6HCl 2Al + 6H+
2AlCl3 + 3H2O 2Al3+ + 3H2O 2AlCl3 + 3H2 ↑
2Al3+ + 3H2 ↑
二、铝和铝合金
（一）铝及其化合物
高中化学人教版必修第一册 第三章 第二节 第一课时
《金属材料》
生 活 中 的 金 属 材 料
金属材料的发展 铜器
铁器
铝器
新型合金
尧舜禹时代
西周
19世纪末期
21世纪
【知识回顾】
金属材料
纯金属
合金 由两种或两种以上的金属（或金属与 （常用）非金属）熔合而成的具有金属特性的

建筑材料PPT幻灯片课件

建筑材料PPT幻灯片课件

用 工程、预应力 砼结构，受反 有抗硫酸盐侵 且有抗渗要求 中大体积砼
范
及地下工程 复冻融结构、
蚀要求的
的砼
蒸汽构件
围
拌制高强混凝 地上、下一般 有硫酸盐侵蚀 有硫酸盐侵蚀
土
结构
要求一般工程 要求一般工程
硅酸盐水泥 普通水泥
矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥
不
大体积砼
大体积砼 早期要求强度 处于干燥环境 有抗碳化要求
有机材料：植物材料、沥青材与合成高分子卷材 复合材料：两种及两种以上不同性能的材料，经恰当组合为一体的材料。
(玻璃纤维增强塑料、水泥石棉制品、钢筋混凝土）
四、材料检验标准 国家标准、 行业标准、 地方标准、 企业标准
GB
JC/YB
DB
QB
第二章、 气硬性胶凝材料
概念：在空气中硬化成为具有一定强度的胶结料。
骨料：石子和砂子起骨架作用。 混凝土缺点：自重大、抗拉强度低、热导快、需要养护等。 按用途分为：普通混凝土和特种混凝土 按稠度：干硬性、塑性、高流态混凝土。 按表观密度：分为轻混凝土、重混凝土和特重混凝土。
一、混凝土基本要求
和易性、强度、耐久性、经济性四个方面 和易性三指标：流动性、粘聚性、保水性 P42-43 混凝土强度：包含抗压强度、抗剪强度、抗折强度。主要考虑的 是抗压强度，取其极限抗压强度泛指混凝土强度。 标准试件为150*150*150mm 项目常用100*100*100 折算系数参照表4-2 普通混凝土 C15-C80 14个等级
硅酸盐水泥和普通水泥为红色。 矿渣水泥为绿色。 火山灰质水泥、粉煤灰水泥、复合水泥采用黑色或蓝色。 散装的水泥也应提供相同袋装标志内容卡片。 国家规定采用胶砂法来测定水泥3d及28d的抗压强度和抗折强度，根 据测定结果来确定水泥的强度等级。

建筑材料课件(西安建筑科技大学)

建筑材料课件(西安建筑科技大学)
可逆性。 • 影响：木制门窗、保温材料 3.材料的耐水性：材料抵抗水破坏作用的能力。 （1）破坏作用 • 力学性质方面 • 光学性质方面 • 装饰性质方面
（2）软化系数 • 材料在吸水饱和状态下抗压强度/材料在干燥状态下
的抗压强度 • 长期受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑，其材
料的软化系数≥0.85。 4.材料的抗渗性 • 材料抵抗压力水渗透的性质。 • K=Qd/AtH • K---渗透系数，cm/h • Q---透水量，cm3 • D---试件厚度，cm • A ---透水面积，cm2 • t---时间，h • H---静水压力水头，cm • K越小，抗渗性越好。
二、土木工程材料在土木工程中作用及重要性 1、土木工程材料是构成土木工程的物质基础。 2、直接影响着或决定着土木工程一些重要性质。 （1）结构形式：山西应县佛宫寺木塔（1055年）高66米；
马来西亚石油双塔楼（砼结构）高452米；上海金茂大 厦（钢砼混合材料结构）高420.5米； • 上海电视塔（预应力砼结构）468米；旧金山金门大桥 （悬索桥）主跨1280.2米；苏通大桥（斜拉桥）主跨 1088米、主塔300多米；大跨度的钢结构展览馆；体育 馆；机场航站楼。07年有39人在金门大桥自杀，当局 准备化费5000万装防护网。--08-10-12京华时报。 （2）安全性 • 唐山地震 • 重庆彩虹桥事件（99年1月4日晚6时50分40多人伤亡）
1.3.2弹性与塑性(elasticity and plasticity) • 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后变
形随即消失，完全恢复原来形状的性质称为弹性。这 种可完全恢复的变形称为弹性变形。 • 塑性：材料在外力作用下，当压力超过一定限值时产 生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后， 仍保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的 变形称为塑性变形。

建筑装饰材料PPT课件

建筑装饰材料PPT课件

第二章 建筑装饰石材
装饰石材包括天然石材和人工石材两类。天然石 材是一种有悠久历史的建筑材料，河北赵州桥和江苏 洪泽湖的洪湖大桥均为著名的古代石材建筑结构。天 然石材作为结构材料来说，具有较高的强度、硬度和 耐磨、耐久等优良性能；而且，天然石材经表面处理 可以获得优良的装饰性，对建筑物起保护和装饰作用。 以结构与装饰两方面相比，天然石材作为装饰材料的 发展前景更好。近年来发展起来的人造石材无论在材 料加工生产、装饰效果和产品价格等方面都显示了其 优越性，成为一种有发展前途的建筑装饰材料。
材
瓷装饰壁画、穿孔装饰吸音板、植绒装饰吸音板
料
墙布 玻璃纤维贴墙布、麻纤无纺墙布、化纤墙布
石饰面板 ：天然大理石饰面板、天然花岗石饰面板、 人造大理石饰面板、水磨石饰面板
墙面砖： 陶瓷釉面砖、陶瓷墙面砖、陶瓷锦砖、玻 璃马赛克
地面涂料： 地板漆、水性地面涂料、乳液 型地面涂料、溶剂型地面涂料
不同，对材料的要求也不同，不仅要满足保护天棚及 装饰目的，还需具有一定的防潮、耐脏、容重小等功 能。
天棚装饰材料的色彩应选用浅淡、柔和的色调，
给人以华贵大方之感，不宜采用浓艳的色调。常见的 天棚多为白色，以增强光线反射能力，增加室内亮度。 天棚装饰还应与灯具相协调，除平板式天棚制品外， 还可采用轻质浮雕天棚装饰材料。
犷质感的饰面材料及做法用于体量小、立面造型比较 纤细的建筑物就不一定合适，而用于体量比较大的建 筑物效果就好些。另外，外墙装饰主要看远效果，材 料的质感相对粗些无妨。室内装饰多数是在近距离内 观察，甚至可能与人的身体直接接触，通常采用较为 细腻质感的材料。较大的空间如公共设施的大厅、影 剧院、会堂、会议厅等的内墙适当采用较大线条及质 感粗细变化的材料有好的装饰效果。室内地面因使用 上的需要通常不考虑凹凸质感及线型变化，但陶瓷锦 砖、水磨石、拼花木地板和其它软地面虽然表面光滑 平整，却也可利用颜色及花纹的变化表现出独特的质 感。

高中化学 第三章 铁 金属材料 21 铁合金 铝和铝合金 型合金课件 高中第一册化学课件

高中化学 第三章 铁 金属材料 21 铁合金 铝和铝合金 型合金课件 高中第一册化学课件

。
12/9/2021
第二十五页，共三十九页。
解析：(1)根据信息可知，泡沫铝是一种合金，是混合物；泡 沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料；由于泡沫铝有很大刚 性，密度小，且隔音、保温，故泡沫铝可用于飞机制造。
(2)铝制成铝箔用于食品包装，利用的是铝的延展性。 (3)Al2O3 与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2 ＋H2O。
12/9/2021
第三十二页，共三十九页。
8．某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分 数和铝的相对原子质量。
(1)A 中试剂为 NaOH 溶液
。
(2)B 中发生反应的化学方程式为
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
。
12/9/2021
第三十三页，共三十九页。
(3)若实验用铝镁合金的质量为 a g，测得生成的氢气体积为
料，如 Ti-Fe 合金和 La-Ni 合金。
(2)钛合金、耐热合金和形状记忆合金广泛用于
航空航天、生物工程
和 电子工业 等领域。
12/9/2021
第十一页，共三十九页。
12/9/2021
第十二页，共三十九页。
知识点一：合金性质、组成的理解 (1)合金性质的理解 ①物理性质：合金是由不同金属(或金属与非金属)熔合而成 的具有金属特性的物质，与其成分金属的物理性质不同。 ②化学性质：合金中的各成分金属在形成合金时，并未改 变物质结构，所以合金中各物质保持其原有的化学性质。
12/9/2021
第二十八页，共三十九页。
5．钠与铝的混合物 m g 投入到 n g 水中，待反应停止后剩

材料物理第3章

材料物理第3章

连续能量分布的价电子自由运动
量子自由电子论
不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动
能带理论
不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动
根据原子结构理论，每个电子都占有一个分立的 能级。泡利（Pauli）不相容原理指出，每个能
级只能容纳2个电子。
当N个原子相互靠近形成一个固体时，泡 利不相容原理仍然成立，即在整个固体 中，也只能有2个电子占据相同的能级。
电子数量增加时能级扩展成能带
例1： 钠的能带结构
导带
禁带
由于钠只有1个3s电子，所以在3s价带上， 只有一半的能级被电子所占据。自然，这些 被电子占据的能级应该是能量较低的能级， 而3s价带中能量较高的处于上方的能级很少 有电子占据。 当温度为绝对零度时，只有下面一半的能 级被电子占据，上面一半的能级没有电子占 据。 而当温度大于绝对零度时，有一些电子获 得了能量，跳到价带里的较高能级，而在相 对应的较低的能级上失去了电子，产生了相 同数量的空穴
能带重叠现象
镁的能带结构
例4
周期表ⅣA族元素，如碳、硅、锗、锡，在最外层
p轨道有2个电子，化合价为4。
根据前面的讨论，因为这些元素的p能带没有被电 子充满，似乎应该具有良好的导电性。 但实际情况却不是这样。这些元素都是以共价键结 合的，最外层的s能带电子和p能带电子都被原子紧
紧束缚。
共价键使能带结构发生比较复杂的变化，即杂化现 象。
3.1概述
经典自由电子论的问题根源在于它是立 足于牛顿力学的，而对微观粒子的运动 问题，需要利用量子力学的概念来解决。
3.1概述
（2）量子自由电子论
假设： 金属离子所形成的势场各处都是均匀 的，价电子是共有化的，它们不束缚 于某个原子上，可以在整个金属内自 由地运动，电子之间没有相互作用。 电子运动服从量子力学原理 。

第3章金属材料-有色金属及其合金-清华大学-工程材料

第3章金属材料-有色金属及其合金-清华大学-工程材料

(a) 未变质处理 (α+Si)
(b) 变质处理 初生α +(α+Si)+SiⅡ
ZL102合金的铸态组织
ZL102的性能及应用：
ZL102铸造性能很好，焊接性能也好，密 度小，并有相当好的抗蚀性和耐热性，但不 能时效强化，强度较低。 经变质处理后, σb最高不超过180 MPa。 应用：制造形状复杂但强度要求不高的 铸件，例如仪表、水泵壳体以及一些承受低 载荷的零件。
3.4 有色金属及其合金
3.4.1 铝及铝合金 特点： (1) 密度小、比强度高 纯铝密度为 2.7g/cm3，为铁的1/3。铝合金 密度小，强度与低合金高强钢强度相近，比强 度比一般高强钢高得多。 (2) 有优良的物理、化学性能 铝的导电性好，仅次于银、铜和金，在室 温时的导电率约为铜的64%。 铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力， 磁化率极低，接近于非铁磁性材料。
② 特殊硅铝明 为了提高强度，加入能形成强化相 CuAl2、 ●ZL101 w(Si)6.5%～7.5%、 w(Mg)0.35% Mg2Si、 Al2CuMgw 的 Cu、Mg等元素，能进行时效硬 ZL104 (Si)8.0% ～10.5%、w(Mg)0.24% 化，也可进行变质处理 w(Mn)0.35% 含有少量镁，能生成Mg2Si相。
飞机前起落架
(4) 锻铝合金 锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-NiFe系合金。 2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A14(LD10) 合金元素种类多但用量少。 有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能， 并有较高的机械性能。 用于承受重载荷的锻件和模锻件。 要进行固溶处理和人工时效。
中工作的、外形不太复杂的零件，例如舰船配 件、氨用泵体。

第3章 黑色金属材料

第3章 黑色金属材料

③维氏硬度（HV）
为了从软到硬的各种金属材料有一个连续一致的硬度标度， 因而制定了维氏硬度试验法。
维氏硬度试验法是压入试验法中较精确的一种，它与布氏硬度试验法相同，
是用一种顶角为136°的金钢石角锥压头，在载荷p（kgf）作用下，试样 表面压出一个四方锥形压痕，测量压痕对角线长度d（mm）供以计算压痕 面积F（m㎡）以P/F的数值表示试样的硬度值。
进行加热、保温、和冷却,以获得所 需组织结构与性能的工艺. 常用的热处理方法: 普通热处理: 退火、正火、淬火、回火
热处理
表面淬火 表面热处理
感应加热表面淬火 火焰加热表面淬 激光加热表面淬火
渗碳 渗氮 碳氮共渗
化学热处理
1 、退火和正火
(1)退火------将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度， 保温一定时间，后缓冷却的热处理工艺叫做退火。
一般应用于以下方面：
1. 作为最终热处理 正火可以细化晶粒，使组织组织均匀化，减少亚共析 钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢 的强读、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能要 求不很高时，可以正火作为最终热处理。
2. 作为预先热处理 截面较大的合金Байду номын сангаас构钢件，在淬火或调质处理前长进 行正火，以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀 的组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形 成连续网状，为球化退火作组织准备。
延伸率δ = 20％～ 35％ 硬度 180HB
auk=3 ×105～4 ×105
J/㎡
强度、硬度较高，具有一定的塑性和韧性，是一种综合力学性能较好的组织。
5．莱氏体
L4.3
1148℃
Le4.3
高温莱氏体 Ld（奥氏体和渗碳体的机械混合物） 低温莱氏体 Ld′(珠光体和渗碳体的机械混合物） 硬而脆，塑性、韧性几乎为零。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

冶炼方法
(1) 平炉炼钢
它以熔融状或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤 气或重油为燃料。利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质 氧化。可用于炼制优质碳素钢和合金钢等。
(2) 氧气转炉炼钢
以熔融的铁水为原料，由转炉顶部吹入高纯度氧气，能有 效地去除有害杂质，并且冶炼时间短(20~40min)，生产效率高 ，所以氧气转炉钢质量好，成本低，应用广泛。
3.1.2 钢材的分类
3.1.2.1按照化学成分
低碳钢
碳素钢
中碳钢
高碳钢
钢
低合金钢
合金钢
中合金钢
高合金钢
C＜0.25% C=0.25%～0.60％
C＞0.60％
合金总含量＜5% 5%～10％ ＞10％
GB/T 700-2006碳素结构钢
GBT 700-2006
GB-T 1591-2008 低合金高强度结构钢
3.1.2.2 按照杂质含量
(1) 普通碳素钢（S、P） (2) 优质碳素钢 (3) 高级优质钢
3.1.2.3 按照脱氧程度不同分类
沸腾钢 镇静钢 半镇静钢 特殊镇静钢
3.1.2.4 按照用途分
结构钢
钢结构用钢 1.3 钢材的冶炼
✓ 冶炼原理：氧化还原原理 ✓ 将高温熔融的生铁进行氧化，成为Fe2O3、CO、CO2 、
钢筋类型在图纸中表达形式
钢筋混凝土用热轧钢筋，其强度等级分为HPB235、 HRB335、HRB400、HRB500 4种，其中“H”表示“热 轧”、 “P”表示“光圆”、“R”表示“带肋”、“B”表示 钢筋。
(3) 电炉炼钢
以电为能源迅速将废钢、生铁等原料熔化，并精炼成钢。 钢材质量最好，成本也最高。
3.1.4 钢筋砼（预应力砼/钢结构）结构用钢
1、钢筋分类 ✓ 外形分光圆钢筋和带肋钢筋 ✓ 供应方式分盘圆钢筋（d＜12mm/每盘小于500kg）和直条
钢筋（中/粗钢筋/以6～12m直条供货） ✓ 钢筋砼结构用钢包括热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋
总用钢量：11万吨
总投资额：31.3亿元人民币
5
6
应用广泛的金属材料
地壳中含量最多的金属元素是__铝__ 人体中含量最多的金属元素是__钙__ 导电性最好的金属是_________银__ 目前世界年产量最高的金属是__铁__ 延性最好的金属是___________铂__ 展性最好的金属是____________金_ 熔点最低的金属是____________汞__ 熔点最高的金属是____________钨____
SO3、P2O、SiO2、Mn2O3等化合物 ；然后再还原成铁 Fe （或钢），使碳的含量降低到预定范围，杂质 含量降低到允许的范围内。 ✓ 钢的品质好坏，决定于含碳量的高低和有害杂质含 量多少。 ✓ 经过冶炼，炼出的钢水绝大多数浇铸成钢锭，然后 加工成各种钢材；极少数直接铸成铁件。
钢铁生产的工艺流程
3 金属材料
本章提要
掌握钢材的主要技术性质 熟悉各种钢的牌号、技术要求、特性及应用 了解建筑钢材的种类 了解钢材的锈蚀及防止方法 掌握钢筋的连接方式、熟悉钢筋连接的技术
要求
此剑长55.7厘米，宽4.6厘米，柄长8.4厘米，重875克，近剑格处有两 行鸟篆铭文：“越王鸠浅（勾践）自乍（作）用剑”八字；主要合金成分 为铜、锡、铅、铁、硫
4、热轧带肋钢筋
✓ 《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB 1499.2-2007）按屈服强度特征值分为两类三级公6个牌号 ：普通热轧钢筋HRB335、HRB400、HRB500和HRBF335、 HRBF400、HRBF500
✓ 普通热轧钢筋由HRB+屈服强度特征值构成
✓ 细晶粒热轧钢筋由HRBF+屈服强度特征值构成
3.1 钢材的冶炼和分类
3.1.1 钢材的优缺点
3.1.1.1 金属材料的分类
✓ 黑色金属材料：工业上对铁、铬和锰的统称。包括这三 种金属的黑色金属合金，尤其是合金黑色金属钢及钢铁。 与黑色金属相对的是有色金属。事实上纯铁是银白色的； 铬是银白色的；锰是灰白色的。由于钢铁表面通常覆盖 一层黑色的四氧化三铁，而锰及铬主要应用于冶炼黑色 的合金钢。所以才会被“错误分类”为黑色金属。
始建于1889年的埃 菲尔铁塔高320米，除了 四个脚是用钢筋水泥之外， 全身都用钢铁构成。它使 用了1500多根巨型预制梁 架、150万颗铆钉、12000 个钢铁铸件，总重7000吨， 由250个工人花了17个月 建成，造价为740万法郎， 每隔7年油漆一次，每次 用漆52吨。
鸟巢概况
企业///材质///订货量(吨)///所占比例(%) 舞钢///Q460、Q345GJD///2641.5///5.97 武钢///Q345D、Q345GJ///15803///35.73 宝钢///Q345D、Q345GJ///7876///17.80 济钢///Q345C///7069///15.98 首钢///Q345C///2216///5.01 重钢///Q345C///449///1.01 新(余)钢///Q345B、Q345C///4452///10.06 南(京)钢///Q345B、Q345C///3720///8.41
2、热轧钢筋 ✓ 热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却 ✓ 按外形分光圆钢筋（Q235碳素结构钢热轧而成）和带肋钢
筋（低合金钢热轧而成） ✓ 带肋钢筋分月牙纹和等高肋
(a)等高肋钢筋；(b)月牙肋钢筋
3、热轧光圆钢筋 ✓ 《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB
1499.1-2008） ✓ 按屈服强度特征值分为二级：HPB235、HPB300 ✓ 由HPB+屈服强度特征值构成 ✓ HPB热轧光圆钢筋由Hot rolled Plain Bars缩写
✓ 有色金属材料：除了黑色金属材料以外的金属材料（如 铜、铝、锌等等）
3.1.1.2 钢材的优缺点
1、钢材的优点 ✓ 钢材质地均匀，抗压、拉强度均高，具有良好的
塑性和韧性，能够进行焊接、铆接和切割，便于 装配，安全性大，自重较轻（强度较高相对于用 量较少而言）。 2、钢材的缺点 ✓ 价格昂贵，容易锈蚀，维修费用大，生产工艺复 杂。