《裝飾材料與施工工藝》課件-6.3 鋼材類

6.3鋼材類裝飾材料與施工工藝任務(wù)目標(biāo)應(yīng)修素養(yǎng)百煉方可成鋼。應(yīng)知理論了解鋼材與鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，掌握相關(guān)材料的種類、性能和規(guī)格。應(yīng)會技能掌握根據(jù)實際情況選用合適的鋼材與鋼結(jié)構(gòu)材料的能力。任務(wù)分析任務(wù)描述了解鋼材與鋼結(jié)構(gòu)的概念，學(xué)習(xí)掌握相關(guān)材料的常見種類、基本性能、主要規(guī)格和具體應(yīng)用，了解使用相關(guān)材料的注意要點(diǎn)。任務(wù)重點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的種類與應(yīng)用。任務(wù)難點(diǎn)鋼材的概念和性質(zhì)。目錄CONTENTS6.3.16.3.2鋼和不同類型的鋼材鋼材選購要點(diǎn)鋼和不同類型的鋼材6.3.1鐵和鋼的基礎(chǔ)知識-鋼結(jié)構(gòu)用鋼-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼-不銹鋼6.3.1鋼和不同類型的鋼材表6-3鋼的基礎(chǔ)知識和不同類型的鋼材我們經(jīng)常說“恨鐵不成鋼”、“百煉成鋼”等，那么鐵和鋼到底有什么區(qū)別，鐵如何煉成鋼，鋼比鐵好在哪里？因此我們需要先了解一下鋼的基礎(chǔ)知識，再學(xué)習(xí)各類鋼材的具體類型。1.鐵和鋼（1）概念生鐵、鋼、熟鐵等都屬于鐵碳合金，區(qū)別主要在于含碳量的多少，生鐵>鋼>熟鐵，簡單來說是含碳量越多越脆，越少越軟，而鋼則軟硬適中。煉鋼，主要就是將生鐵中的碳減少到合適含量的過程（圖6-17）。（2）具體分析生鐵含碳量1.7%以上，生鐵含碳很多，硬而脆，幾乎沒有塑性，因此很容易損壞。鋼含碳量0.2-1.7%，具有生鐵和熟鐵兩種優(yōu)點(diǎn)，既有較高的強(qiáng)度，又有一定的韌性（抗變形的能力），不容易損壞，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活廣泛利用。根據(jù)含碳量的不同，鋼又可以進(jìn)一步分類。熟鐵含碳量小于0.2%，熟鐵軟，塑性好，容易變形，強(qiáng)度和硬度均較低，用途不廣。6.3.1鋼和不同類型的鋼材圖6-17煉鋼6.3.1鋼和不同類型的鋼材2.鋼（1）概念人類對鋼的應(yīng)用和研究歷史相當(dāng)悠久，但是直到19世紀(jì)貝氏煉鋼法發(fā)明之前，鋼的制取都是一項高成本低效率的工作。如今，鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業(yè)、制造業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡某煞帧？梢哉f鋼是現(xiàn)代社會的物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）分類①含碳量低碳鋼:碳含量一般低于0.25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；中碳鋼:碳含量一般為0.25%~0.60%；高碳鋼:碳含量一般高于0.60%。②合金量為了改善鋼的性能，在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，可以加入一些合金元素而煉成的鋼，如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等，從而改善鋼的耐磨性、耐腐蝕性、延展性等性能。具體如下：低合金鋼：合金元素的總含量≤5%；中合金鋼：合金元素的總含量5%~10%；高合金鋼：合金元素的總含量>10%。6.3.1鋼和不同類型的鋼材

③編號

Q235鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度較低，耐腐蝕性一般，價格較為實惠。通常用于一些較為簡單的建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備支撐系統(tǒng)。Q345鋼：高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度和耐腐蝕性較好，適用于一些要求強(qiáng)度較高的建筑和工程。Q390鋼：高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的強(qiáng)度和韌性，通常用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁等大型工程。Q420鋼：高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，優(yōu)異的可焊性和冷成形性能，適用于制造高強(qiáng)度、耐用、耐沖擊的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、海洋工程等領(lǐng)域。16Mn鋼：高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度和韌性較好，適用于一些需要承受較大沖擊和振動的場合。20MnTiB鋼：低碳微合金鋼，具有優(yōu)異的可焊性和耐磨性，通常用于一些需要承受高強(qiáng)度、高沖擊和高磨損的場合。6.3.1鋼和不同類型的鋼材

④品質(zhì)按有害雜質(zhì)硫（S）、磷（P）的多少，可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼。具體如下：普通鋼：P≤0.045%，S≤0.050%；優(yōu)質(zhì)鋼：P、S均≤0.035%；高級優(yōu)質(zhì)鋼：P≤0.035%，S≤0.030%。⑤功能性包括合金結(jié)構(gòu)鋼、鋼筋鋼、滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼、易切結(jié)構(gòu)鋼、冷塑性成形用鋼（包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼）、彈簧鋼、軸承鋼、抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼、電熱合金鋼、耐磨鋼、低溫用鋼、電工用鋼、橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼、鋼結(jié)構(gòu)鋼等。6.3.1鋼和不同類型的鋼材（3）工藝鍛鋼是以澆注鑄件的鋼。鑄造合金的一種。鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類，主要用于制造一些形狀復(fù)雜、難于進(jìn)行鍛造或切削加工成形而又要求較高的強(qiáng)度和塑性的零件。鑄鋼采用鍛造方法而生產(chǎn)出來的各種鍛材和鍛件。鍛鋼的質(zhì)量比鑄鋼高，能承受大的沖擊力作用，塑性、韌性和其它方面的力學(xué)性能也都比鑄鋼件高，所以凡是一些重要的機(jī)器零件都應(yīng)當(dāng)采用鍛鋼件。熱軋鋼熱軋鋼是經(jīng)過高溫加熱軋制而成的鋼材，強(qiáng)度不是很高，但足以滿足我們的使用，它的塑性、可焊性較好，因此我們比較常用（圖6-18）；冷軋鋼冷軋鋼是普通熱軋鋼經(jīng)過強(qiáng)力拉拔超過應(yīng)變硬化階段的鋼材，它的強(qiáng)度很高，但韌性、可焊性差，比較硬、脆。6.3.1鋼和不同類型的鋼材圖6-18熱軋鋼和冷軋鋼6.3.1鋼和不同類型的鋼材3.鋼結(jié)構(gòu)用鋼（1）概念鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，是建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，并采用硅烷化、純錳磷化、水洗烘干、鍍鋅等除銹防銹工藝。各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕，且施工簡單，廣泛應(yīng)用于大型廠房、場館、超高層等領(lǐng)域。鋼結(jié)構(gòu)容易銹蝕，一般鋼結(jié)構(gòu)要除銹、鍍鋅或涂料，且要定期維護(hù)。（2）種類（圖6-19）工字鋼熱軋成型的型鋼，截面呈工字形。常用于建筑結(jié)構(gòu)的主梁、副梁、柱子等構(gòu)件。H型鋼熱軋成型的型鋼，截面呈H形。強(qiáng)度高、重量輕，通常用于橋梁、大型廠房、高層建筑等結(jié)構(gòu)中的主梁、副梁、柱子等構(gòu)件。T型鋼熱軋成型的型鋼，截面呈T形。強(qiáng)度高、剛度好、重量輕、工藝性好，在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用比較廣泛，通常用于樓梯扶手、橋梁支撐、吊車軌道、貨架等構(gòu)件中。在制造機(jī)械、汽車等方面，T型鋼也被廣泛應(yīng)用。6.3.1鋼和不同類型的鋼材

槽鋼熱軋成型的型鋼，截面呈槽形。槽鋼的截面形狀和尺寸因標(biāo)準(zhǔn)不同而異，主要有普通槽鋼、輕型槽鋼、重型槽鋼等類型，其中普通槽鋼較為常見。槽鋼強(qiáng)度高、剛度大、重量輕、成本低，廣泛應(yīng)用于構(gòu)建橋梁、鋼架結(jié)構(gòu)、大型工廠等工程中。槽鋼的連接方式多種多樣，如螺栓連接、焊接連接等。角鋼熱軋成型的型鋼，截面呈L形。類似于一個直角三角形的形狀，由于其外形和名稱的緣故，通常也稱為L型鋼或角鐵。角鋼具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種鋼結(jié)構(gòu)中。通常用于制作橋梁支撐、貨架、屋架等構(gòu)件中，以及裝飾工程中的鋼龍骨、干掛石材骨架等。又可以分為等邊角鋼和不等邊角鋼。6.3.1鋼和不同類型的鋼材

鋼板是指經(jīng)過熱軋或冷軋加工而成的鋼板，通常用于鋼結(jié)構(gòu)中的墻板、屋面、地板等構(gòu)件。普通鋼板、花紋鋼板、建筑用壓型鋼板和彩色涂層鋼板。鋼板規(guī)格表示為：寬度*厚度*長度。厚度大于4mm的為厚板，小于4mm的為薄板。厚板用于結(jié)構(gòu)，薄板用于屋面、墻板等。圓鋼管空心圓形截面的鋼管，通常用于鋼結(jié)構(gòu)中的柱子、梁、桁架等構(gòu)件。圓鋼管可以根據(jù)需要加工成各種形狀，如橢圓形、方形等。方鋼管空心方形截面的鋼管。方管強(qiáng)度高、承受力強(qiáng)，通常用于輕型鋼結(jié)構(gòu)中的柱子、梁、桁架等構(gòu)件。6.3.1鋼和不同類型的鋼材圖6-19常見的鋼結(jié)構(gòu)用鋼6.3.1鋼和不同類型的鋼材4.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（圖6-20）（1）概念用于各類混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋和鋼絞線等。（2）種類包括熱軋鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線等。熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋。圖6-20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼6.3.1鋼和不同類型的鋼材5.不銹鋼（1）概念是不銹耐酸鋼的簡稱，以不銹、耐蝕性為主要特性，鉻含量至少為10.5%，碳含量最大不超過1.2%。（2）種類200系列200系列不銹鋼，如201和202，是低鎳高錳不銹鋼，含鉻16%到18%、錳5%到7%、鎳3.5%到5.5%等元素。比較廉價，強(qiáng)度和硬度較高，但耐腐蝕性和韌性相對較差。由于其錳含量高，鎳含量極低，更容易腐蝕或生銹，因此通常用于工業(yè)產(chǎn)品，不能用作餐具。300系列300系列屬于奧氏體不銹鋼，如304和316不銹鋼，含18%鉻和8%-10%鎳的合金鋼，還含有少量的碳、硅和錳等元素。具有優(yōu)異的耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性、可加工性和成型性，同時具有較高的強(qiáng)度和硬度。奧氏體不銹鋼有害物質(zhì)向食品的遷移率低，能抵抗各種介質(zhì)的腐蝕，具有較高的衛(wèi)生性能和加工性能。它可以制造食品和包裝機(jī)械的大部分零件。適合用于食品接觸（圖6-21）。316相比304多了3%鉬，鉬的加入可以使不銹鋼具有更好的耐腐蝕性和耐高溫性。因此316不銹鋼更耐腐蝕，特別是對于海水和氯化物的腐蝕，廣泛應(yīng)用于海洋、化工、制藥、食品加工等領(lǐng)域。400系列400系列屬于馬氏體不銹鋼，主要有410、420和440。馬氏體不銹鋼的碳和鉻含量相對較高，強(qiáng)度、硬度和耐磨性較高，耐腐蝕性較差。6.3.1鋼和不同類型的鋼材圖6-21不銹鋼制品鋼材的選購要點(diǎn)6.3.2鋼結(jié)構(gòu)、不銹鋼的選購要點(diǎn)6.3.2鋼材的選購要點(diǎn)1.鋼結(jié)構(gòu)用鋼的選購要點(diǎn)（1）規(guī)格和尺寸。在選購鋼材時，需要根據(jù)具體的工程需求來選擇規(guī)格和尺寸。例如，在計算承重能力時，需要根據(jù)荷載大小來選擇鋼材的截面尺寸和長度。（2）鋼材質(zhì)量。鋼材質(zhì)量直接影響著結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。在選購鋼材時，需要檢查鋼材的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)批次、認(rèn)證證書等，以確保鋼材的質(zhì)量。（3）表面處理。在某些情況下，鋼材需要進(jìn)行表面處理以防止腐蝕和氧化。常見的表面處理方法包括噴漆、噴塑、鍍鋅等。（4）建造工藝。在鋼結(jié)構(gòu)工程中，鋼材需要進(jìn)行切割、加工和連接等處理。因此，在選購鋼材時需要考慮建造工藝，以確保鋼材可以方便地加工和連接。（5）成本和交貨期。最后，選購鋼材時需要考慮成本和交貨期。需要在鋼材質(zhì)量符合要求的前提下，選擇價格合理且交貨期合適的供應(yīng)商。6.3.2鋼材的選購要點(diǎn)2.不銹鋼選購要點(diǎn)（1）不銹鋼類型。不銹鋼種類繁多，應(yīng)根據(jù)具體使用場景和要求選擇合適的不銹鋼類型，如304、316等。不同的不銹鋼類型具有不同的耐腐蝕性、強(qiáng)度和硬度等特性，以及是否可以用于食物接觸。總體而言在選擇食品級不銹鋼餐具時，優(yōu)質(zhì)304和316不銹鋼是更好的選擇。而316不銹鋼又勝于304不銹鋼，雖然價格稍微高一些，但更加放心。（2）不銹鋼表面狀態(tài)。不銹鋼表面經(jīng)過不同處理，具有不同的光澤度和外觀效果。常見的表面處理方式包括2B、BA、NO.4等。在選購時需要考慮具體的使用環(huán)境和要求，選擇適當(dāng)?shù)谋砻鏍顟B(tài)。（3）不銹鋼厚度。不銹鋼的厚度對其機(jī)械性能、耐腐蝕性等具有重要影響。在選購時，需要根據(jù)使用要求和力學(xué)設(shè)計等方面的需求，選擇合適的不銹鋼厚度。（4）不銹鋼質(zhì)量。不銹鋼的質(zhì)量與其物理、化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。選購時應(yīng)選擇信譽(yù)度高的生產(chǎn)廠家和供應(yīng)商，確保產(chǎn)品具有穩(wěn)定的質(zhì)量和性能。（5）不銹鋼成本和交貨期。最后，不銹鋼的成本和交貨期也是選購時需要考慮的因素。需要在保證質(zhì)量的前提下，選擇價格合理、交貨期合適的不銹鋼供應(yīng)商。知識鏈接6-1不銹鋼的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用不銹鋼的發(fā)明和使用，要追溯到第一次世界大戰(zhàn)時期。那時英國在戰(zhàn)場上的槍支，總是因槍膛磨損不能使用而運(yùn)回后方。軍工生產(chǎn)部門命令布雷爾利研制高強(qiáng)度耐磨合金鋼，專門研究解決槍膛的磨損問題。布雷爾利和其助手搜集了國內(nèi)外生產(chǎn)的各種型號的鋼材，各種不同性質(zhì)的合金鋼，在各種不同性質(zhì)的機(jī)械上進(jìn)行性能實驗，然后選擇出較為適用的鋼材制成槍支。一天，他們實驗了一種含大量鉻的合金鋼，經(jīng)耐磨實驗后，查明這種合金并不耐磨，說明這不能制造槍支，于是，他們記錄下實驗結(jié)果，往墻角一扔了事。幾個月后的一天，一位助手拿著一塊锃光瓦亮的鋼材興沖沖跑來對布雷爾利說:"先生，這是我在清理倉庫時發(fā)現(xiàn)的毛拉先生送來的合金鋼，您是否實驗一下，看它到底有什么特殊作用!""好!"布雷爾利看著光亮耀眼的鋼材，高興地說。實驗結(jié)果證明:它是一塊不怕酸、堿、鹽的不銹鋼。這種不銹鋼是德國的毛拉在1912年發(fā)明的，然而，毛拉卻并不知道這種不銹鋼有什么用途。布雷爾利心里盤算道:"這種不耐磨卻耐腐蝕的鋼材，不能制槍枝，是否可以做餐具呢?"他說干就干，動手制作了不銹鋼的水果刀、叉、勺、果盤及折疊刀等。布雷爾利發(fā)明的不銹鋼于1916年取得英國專利權(quán)并開始大量生產(chǎn)，至此，從垃圾堆中偶然發(fā)現(xiàn)的不銹鋼便風(fēng)靡全球，亨利·布雷爾利也被譽(yù)為"不銹鋼之父"。6.3成長小貼士如何成為優(yōu)秀的室內(nèi)設(shè)計從業(yè)者只有經(jīng)過不斷的磨練和磨礪，才能成為真正的能工巧匠，對于室內(nèi)設(shè)計從業(yè)者而言也是如此。只有不斷學(xué)習(xí)、不斷探索、不斷創(chuàng)新，才能成長為一名優(yōu)秀的室內(nèi)設(shè)計師。首先，室內(nèi)設(shè)計從業(yè)者需要不斷學(xué)習(xí)新的設(shè)計理念和技術(shù)。室內(nèi)設(shè)計的發(fā)展是不斷變化的，每年都會有新的流行趨勢和設(shè)計理念，因此，設(shè)計師需要不斷學(xué)習(xí)新的設(shè)計理念和技術(shù)，以不斷提升自己的設(shè)計水平；其次，室內(nèi)設(shè)計從業(yè)者需