第五章 钢材与铝合金

钢材热处理知识：铝合⾦的热处理知识本站之前发表过⽂章：铝合⾦热处理特点与钢的热处理有哪些不同? ⼤家都说很好，今天我们再来详细的说说：铝合⾦的热处理知识点。

铸造铝合⾦的⾦相组织⽐变形铝合⾦的⾦相组织粗⼤,因⽽在热处理时也有所不同。

前者保温时间长,⼀般都在2h以上,⽽后者保温时间短,只要⼏⼗分钟。

因为⾦属型铸件、低压铸造件铸造铝合⾦的⾦相组织⽐变形铝合⾦的⾦相组织粗⼤,因⽽在热处理时也有所不同。

前者保温时间长,⼀般都在2h以上,⽽后者保温时间短,只要⼏⼗分钟。

因为⾦属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在⽐较⼤的冷却速度和压⼒下结晶凝固的,其结晶组织⽐⽯膏型、砂型铸造的铸件细很多,故其在热处理时的保温也短很多。

铸造铝合⾦与变形铝合⾦的另⼀不同点是壁厚不均匀,有异形⾯或内通道等复杂结构外形,为保证热处理时不变形或开裂,有时还要设计专⽤夹具予以保护,并且淬⽕介质的温度也⽐变形铝合⾦⾼,故⼀般多采⽤⼈⼯时效来缩短热处理周期和提⾼铸件的性能。

⼀、热处理的⽬的铝合⾦铸件热处理的⽬的是提⾼⼒学性能和耐腐蚀性能,稳定尺⼨,改善切削加⼯和焊接等加⼯性能。

因为许多铸态铝合⾦的机械性能不能满⾜使⽤要求,除Al-Si系的ZL102,Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合⾦外,其余的铸造铝合⾦都要通过热处理来进⼀步提⾼铸件的机械性能和其它使⽤性能,具体有以下⼏个⽅⾯:1)消除由于铸件结构(如璧厚不均匀、转接处厚⼤)等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应⼒;2)提⾼合⾦的机械强度和硬度,改善⾦相组织,保证合⾦有⼀定的塑性和切削加⼯性能、焊接性能;3)稳定铸件的组织和尺⼨,防⽌和消除⾼温相变⽽使体积发⽣变化;4)消除晶间和成分偏析,使组织均匀化。

⼆、热处理⽅法1、退⽕处理退⽕处理的作⽤是消除铸件的铸造应⼒和机械加⼯引起的内应⼒,稳定加⼯件的外形和尺⼨,并使Al-Si系合⾦的部分Si结晶球状化,改善合⾦的塑性。

建筑脚手架的材料与结构建筑脚手架是一种用于支撑、搭建和保护施工工人在施工现场进行高空作业的临时结构。

它起到承载和分散施工荷载的作用，为施工人员提供安全稳定的工作平台。

本文将介绍建筑脚手架常用的材料和结构。

材料1.钢材：脚手架的主要材料之一是钢材，常用的有Q235钢和Q345钢。

钢材具有高强度、耐久性好的特点，能够承受较大的荷载。

同时，钢材具有可塑性，可以根据需要加工成各种形状和尺寸。

2.铝合金：铝合金是另一种常用的脚手架材料。

与钢材相比，铝合金更轻巧、耐腐蚀性更好，并且具有优异的导热性能。

铝合金制成的脚手架适用于一些对重量要求较高的施工场所。

3.木材：在一些特定情况下，木材也可以作为建筑脚手架的材料。

木材具有良好的隔音和绝缘性能，且成本相对较低。

然而，木材的耐久性和承载能力较钢材和铝合金有所不及，因此一般只在临时性较强的施工中使用。

结构1.梯形结构：梯形结构是建筑脚手架最常见的结构类型之一。

它由立柱、横梁和纵横斜撑组成，形状呈梯形。

梯形结构通过多个水平的横梁和纵向的立柱进行支撑，使整个脚手架具有较高的稳定性。

2.门型结构：门型结构是另一种常用的建筑脚手架结构。

它由上下两个门型梁和立柱组成，形状呈门型。

门型结构由于具有较大的刚性，能够承受更大的荷载，因此在高层建筑和大型工程中应用广泛。

3.单杆结构：单杆结构是一种简单的建筑脚手架结构。

它由立柱和横梁组成，横梁只连接在一侧的立柱上。

单杆结构适用于一些对支撑要求不高的场所，但在稳定性和承载能力上相对较弱。

注意事项在搭建建筑脚手架时，需要注意以下事项：1.设计合理：脚手架的搭建需要根据具体的施工要求进行设计，包括选择合适的材料和结构类型。

设计要合理、稳固，并且能够承受预计的施工荷载。

2.定期检查：搭建好的脚手架需要定期进行检查和维护，确保其在使用过程中的安全性和稳定性。

检查内容包括螺栓连接、支撑立柱的稳固性、横梁的完整性等。

3.使用安全：在使用脚手架时，工人需要戴好安全帽、系好安全绳，并遵守操作规程和安全操作指南。

光伏支架钢材与铝材的比较和选择一．材料强度方面支架一般采用Q235B钢材与铝合金挤压型材6063 T6，两者设计强度对比见下表：表1：强度对比表（N/mm2）强度方面，6063 T6铝合金大概为Q235 B钢材的68%-69%，所以一般在强风地区、跨度比较大等情况下钢材优于铝合金型材。

二．挠度变形方面结构的挠度变形与型材的形状尺寸、弹性模量（材料固有的一个参数）有关系，与材料的强度没有直接联系。

表2：在同等的截面条件下两者的综合对比在同等条件下，铝合金型材变形量是钢材的2.9倍，重量是钢材的35%，造价方面在同等重量下，铝材是钢材的3倍。

所以一般在强风地区、跨度比较大、造价方面等条件钢材优于铝合金型材。

三．防腐蚀方面目前光伏支架主要的防腐蚀方式钢材采用热浸镀锌55-80μm，铝合金采用阳极氧化5-10μm。

铝合金在大气环境下，处于钝化区，其表面形成一层致密的氧化膜，阻碍了活性铝基体表面与周围大气相接触，故具有非常好的耐腐蚀性，且腐蚀速率随时间的延长而减小。

钢材在普通条件下（C1-C4类环境），80μm镀锌厚度能保证使用20年以上，但在高湿度工业区或高盐度海滨甚至温带海水里则腐蚀速度加快，镀锌量需要100μm，以上并且需要每年定期维护。

在防腐蚀方面铝合金远远优异于钢材。

四．其他方面对比防腐蚀方面（1）外观：铝合金型材有很多种表面处理方式，如阳极氧化、化学抛光、氟碳喷涂、电泳涂漆等。

外表美观并能适应各种强腐蚀作用的环境。

钢材则一般采用热浸镀锌、表面喷涂、油漆涂层等方式。

外观差于铝合金型材。

在防腐蚀方面也差于铝型材。

（2）截面多样性：铝合金型材一般加工方式有挤压、铸造、折弯、冲压等方式。

挤压生产是目前主流生产方式，通过开挤压模的方式，可以达到生产出任意任意截面型材，并且生产速度比较快。

钢材则一般采用辊压、铸造、折弯、冲压等方式。

目前辊压是生产冷弯型钢的主流生产方式。

截面则需要通过辊压轮组来调节，但一般机器定型后只能生产同类产品，尺寸方面调节，而截面形状无法改变，如C型钢、Z型钢等截面。

幕墙材料知识汇总第一章概述幕墙是用各种不同材质、性能的材料组合而成的。

正确选择幕墙材料是设计、制造幕墙的一项重要内容，为此我们需掌握幕墙材料的一些基本知识。

幕墙用的主要材料是钢材、铝合金型材、玻璃、石材、铝单板、密封胶、铝塑板、门窗五金、胶条、岩棉、不锈钢、螺栓、化学锚栓等。

下面对这些材料作一些简要介绍。

第二章钢材钢材在幕墙材料中占有很重要的地位，比较大的幕墙工程要以钢结构为主骨架，铝合金幕墙与建筑物的连接构件大部分采用钢材。

钢是铁和碳的合金，属于黑色金属，钢中除铁外，主要含有碳、硅、锰、磷、硫等几种元素。

实际应用中，把铁碳合金中含碳量在1.7%以上的称为生铁，含碳量在1.7%以下的称为钢。

钢的分类如下：按其化学成分可分为碳素钢、普通低合金钢、合金钢。

碳素钢根据含碳量的不同可分为：低碳钢——含碳量小于0.25%，中碳钢——含碳量0.25~0.6%，高碳钢——含碳量大于0.6%。

按用途可分为：结构钢、工具钢、特殊钢。

结构钢又可分为建造用钢和机械用钢。

建造用钢通常要经过焊接施工，所以一般含碳量不超过0.25%，多在热轧状态下使用。

幕墙工程中使用的钢材以碳素结构钢为主，其牌号有：Q195、Q215、Q235、Q275。

我们经常使用的钢材一般是：型钢、中厚钢板、薄板、线材、钢带、无缝钢管、焊接钢管等。

型钢是建筑幕墙钢材中使用最多的一种，型钢可分为：角钢、工字钢、槽钢、空心矩（方）形钢管、H型钢、无缝钢管等。

型钢的尺寸偏差、力学性能等可查阅相关国家标准。

钢板厚度在6mm 以上称为中板，中板厚度有6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、等。

钢板厚度在6mm以下称为薄板，一般有5mm、4mm、3mm、2mm、1mm等。

方钢管的材质市场上流通较多的一般是：Q215A/B，Q235的比较少。

中板的材质一般都是Q235B。

角钢一般是Q235A，Q235B较少。

槽钢、工字钢的材质一般为Q235。

《金属材料与热处理》教材习题答案第五章合金钢1.什么是合金钢?答：所谓合金钢就是在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。

2.合金元素在钢中有哪些主要作用?这些作用对钢的性能会产生哪些影响?答：合金元素在钢中的作用是非常复杂，其中主要作用包括：一是形成合金铁素体。

由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用。

二是与碳能形成碳化物，当这些碳化物呈细小颗粒并均匀分布在钢中时，能显著提高钢的强度和硬度。

三是抑制钢在加热时奥氏体晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的使合金钢在热处理后获得比碳钢更细的晶粒，从而提高其综合力学性能。

四是可增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，减小钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

五是提高回火稳定性，在相同的回火温度下，合金钢比相同含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度。

在强度要求相同的条件下，合金钢可在更高的温度下回火，以充分消除内应力，而使韧性更好。

3.合金钢是如何分类的?答：合金钢最常用下面两种分类方法。

一是按用途分类：分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。

其中合金结构钢又可以分为低合金高强度钢，渗碳钢，调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。

合金工具钢可分为刃具钢、模具钢和量具钢等。

特殊性能钢则有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

二是按合金元素总含量分类：分为低合金钢（合金元素总含量＜5％）、中合金钢（合金元素总含量5％一10％）和高合金钢（合金元素总含量＞10％）。

4.合金钢的牌号编制有何特点？答：我国合金钢牌号采用碳含量、合金元素的种类及含量、质量级别来编号，简单明了，比较实用。

其中合金结构钢的牌号采用两位数字（碳含量）＋元素符号（或汉字）＋数字表示，前面两位数字表示钢的平均含碳量的万分数；合金工具钢的牌号和合金结构钢的区别仅在于碳含量的表示方法，它用一位数字表示平均含碳量的千分数，当碳含量大于等于1.0％时，则不予标出。

现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GBJ236－82目录第一章总则第一节概述第二节一般规定第二章碳素钢及合金钢的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第四节焊前预热及焊后热处理第三章铝及铝合金的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第四章铜及铜合金的焊接第一节材料第二节焊前准备第三节焊接工艺要求第五章焊接工艺试验第一节试验原则第二节试验要求第三节试验评定第六章焊工考试第一节一般规定第二节焊工操作技能考试第三节附则第七章焊接检验第一节焊接前检查第二节焊接中间检查第三节焊接后检查第四节焊接工程交工验收附录附表1附表1-1附表1-2附表2附表3附表4附表5附表6附表7附表8附表9附表10附表11附表12附表13附表14附表15编制说明主编部门：化学工业部批准部门：国家基本建设委员会实行日期：1982年8月1日国家基本建设委员会文件(82)建发施字25号关于颁发《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的通知国务院有关部、总局，各省、市、自治区建委，基建工程兵：由我委委托化学工业部负责组织有关单位编写的《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》，经有关部门会审,现批准为国家标准施工及验收规范，编号为GBJ236—82，自一九八二年八月一日起实行。

本规范由化学工业部基建局管理和解释。

一九八二年一月二十日第一章总则第一节概述第 1.1.1条为指导设备和工业管道的焊接工程特制定本规范。

它适用于石油、化工、电力、冶金、机械和轻纺等行业工程建设的施工现场。

第1.1.2条本规范适用于碳素钢(含碳量小于或等于0.3%)、合金钢(普通低合金结构钢、低温用钢、耐热钢及奥氏体不锈钢)、铝及铝合金(工业纯铝及防锈铝合金)、铜及铜合金(紫铜及黄铜)的手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧－乙炔焊。

第1.1.3条用于现场焊接作业的其他标准和设计文件中的技术要求和规定，不得低于本规范。

第1.1.4条焊接作业的安全技术、劳动保护等应按现行有关规定执行。

《金属材料与热处理》第五章钢的热处理试卷一、单项选择题1.(2 分)B2.(2 分)A3.(2 分)C4.(2 分)A5.(2 分)C6.(2 分)B7.(2 分)B8.(2 分)B9.(2 分)C10.(2 分)A二、判断题11.(2 分)正确12.(2 分)正确13.(2 分)正确14.(2 分)正确15.(2 分)错误16.(2 分)正确17.(2 分)正确18.(2 分)错误19.(2 分)正确20.(2 分)正确三、填空题21.答案：缓慢冷却（一般随炉冷却）(1 分)22.答案：温度；时间；工艺过程(3 分)23.答案：吞并；迁移(2 分)24.答案：上贝氏体；下贝氏体；下贝氏体(3 分)25.答案：热电偶(1 分)四、简答题26.(10 分)钢的淬火加热温度应根据Fe-Fe3C相图来选择, 亚共析钢加热温度在A c3以上30~50℃, 共析钢和过共析钢加热温度在A c1以上30~50℃。

原因是为了得到细晶粒的奥氏体,以便淬火后获得细小的马氏体组织。

如果加热温度过高,则引起奥氏体晶粒粗化,淬火后马氏体的组织粗大,使钢脆化。

其中亚共析钢若加热温度过低(在A c1~A c3之间), 则淬火组织中含有未溶铁素体,将降低淬火工件的硬度及力学性能;而共析钢和过共析钢的零件,在粗加工前都有已经进行过球化退火。

所以当把钢加热到略高于A c1时,其组织为细小的A和均匀分布的细颗粒状渗碳体,这样淬火后可形成在细小针状马氏体基体上均匀分布着细颗粒状渗碳体的组织。

这种组织不仅耐磨性好、强度高,而且脆性也小。

如果淬火加热温度选择在A ccm 以上,不仅使奥氏体晶粒粗化,淬火后得到粗大马氏体, 增大脆性及变形开裂倾向,而且残余奥氏体量也多,反而降低了钢的硬度。

27.(10 分)在一定温度下,使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。

渗氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。

渗氮与渗碳相比有以下不同渗氮后不用淬火就可得到高硬度;而且具有较高的红硬性,渗氮层还具有渗碳层所没有的耐蚀性,可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀;另外渗氮比渗碳温度低(一般约570℃),所以工件变形小。

工程材料第5章：钢铁材料引言钢铁是人类社会发展史上的重要材料之一，早在古代，人们就开始使用铁器了。

随着科技的发展，钢铁材料的生产和应用不断创新，已经成为现代工业领域中不可或缺的材料之一。

本章主要介绍钢铁的基础知识、分类、合金元素及其制备方法、表面处理和防腐保护。

钢铁基础知识钢铁是由铁与碳混合而成的合金，碳与铁的相互作用是决定钢铁特性的重要因素。

根据其化学成分和性质，钢铁可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等多种类型。

除碳外，钢铁中常见的合金元素还有锰、铬、镍、钼、钴、硅等。

这些元素的加入可以改善钢铁的特性，例如增强硬度、延展性、耐蚀性等。

钢铁分类根据碳含量、成分和性能，钢铁可分为以下几类：1.低碳钢：碳含量不超过0.25%，具有良好的焊接性、塑性和韧性，通常用于制造汽车、建筑、家具等产品。

2.中碳钢：碳含量在0.25%-0.60%之间，硬度较高，适用于制造车轴、弹簧等产品。

3.高碳钢：碳含量在0.60%-1.5%之间，硬度特别高，但韧性和塑性较差，通常用于制造锯条、钻头、刀片等工具。

4.合金钢：在钢铁中添加一定的合金元素，具有较好的耐磨性、耐腐蚀性及高温性能，广泛用于航空、航天、机床等领域。

合金元素及其制备方法钢铁中常见的合金元素有锰、铬、镍、钼、钴、硅等。

这些元素的加入可以改变钢铁的化学成分和微观结构，从而提高钢铁的性能。

合金元素的制备方法取决于元素的化学性质、物理性质和工业生产需求。

例如，锰可采用矿物热还原法、电解法和化学还原法等多种方法制备；铬可采用硅铬还原法、电解法和铝热还原法等多种方法制备。

表面处理和防腐保护表面处理和防腐保护是钢铁材料应用中非常重要的环节。

在工程应用中，钢铁材料存在着许多易腐蚀、受潮、老化等问题，表面处理和防护是有效防止这些问题的方法。

常见的表面处理方法包括亚光处理、沙化处理、喷砂处理等。

防腐保护方法包括物理防护、化学防护、电化学防护等。

钢铁材料作为工程领域中广泛应用的材料，其基础知识、分类、合金元素及其制备方法、表面处理和防腐保护具有重要的理论意义和实践应用价值。

金属材料的结构性能与应用金属材料是人类生产和生活中最常用的材料之一，其性能和应用广泛。

金属材料一般具有高强度、高韧性、耐磨损、导电性能好等特点，同时也存在着许多问题，比如强度的不均匀性、可塑性差、容易腐蚀等。

这里介绍几种常见的金属材料的结构性能和应用。

一、钢材钢材是一种非常广泛使用的金属材料，其主要成分为铁和碳，还包含其他元素。

钢可以通过控制其组成和热处理来调整其性能。

一般来说，含碳量越高的钢，强度越大。

钢的应用非常广泛，例如建筑、船舶、汽车、机械、电力、军工等领域，其应用范围还在不断扩大。

二、铝合金铝合金是以铝为基础，添加其他金属元素（主要是铜、镁、锌等），经过加工而制成的一种特殊的合金。

铝合金重量轻、密度小、强度高、导电性良好、耐腐蚀性强，同时具有良好的可塑性和可加工性。

铝合金广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

三、镍合金镍合金是以镍为主要成分，加入不同数量和种类的其他金属元素而组成的一类特殊的合金，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、高温强度、疲劳强度和可塑性等特点。

镍合金被广泛应用于航空航天、船舶、核电站、化工等领域。

四、钛合金钛合金是以钛为主要成分，加入其他金属元素而组成的一种合金材料。

钛具有强度高、密度小、耐高温、良好的耐腐蚀性等优点，钛合金可以通过改变其组成和热处理来调整其性能。

钛合金被广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车等领域。

总之，金属材料是我们生产和生活中必不可少的材料之一，其性能和应用广泛而多样。

我们需要根据具体的使用要求来选择合适的金属材料，同时也需要对其结构性能有一定的了解，以便更好地应用和开发。