常用建筑材料 - 图文(5)

2019-03-15 16:45

示人们,在使用有色金属时,应该考虑电化学序列。这一序列从活性金属镁和铝到惰性金属银和金。简单来说,这一序列金属活性顺序为:镁一铝一锌一铬一铁一镍一锡一铅一铜-银一金(Mg-Al -Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-Cu-Ag-Au)。比如,为了防止腐蚀,铜管应该放在铁管或锌管下游,反过来则不行。由于金属在工作或制作中能改变特性,钢材尤其如此,因此在钢构件内部即可发生电、化学反应,如在弯曲点、焊接点或是在合金组成物中。

防腐措施

防腐蚀主要有两种基本方法:主动防腐和被动防腐。主动防腐方法是指那些令腐蚀没有机会立足的结构形式。有目标地”·牺牲”带有电导体装置的活性金属能够积极防腐。被动防腐方法是指使用各种形式的金属或非金属镀层,比如油漆、粉末和塑料涂层、珐琅、电镀和喷镀锌。这种涂层或覆盖层在安装时不能出现破损(比如通过螺栓连接)。在湿度较高的地区,防腐措施能够延长内部组件或外部组件的使用寿命。

天然保护层

铜、铝、铅、锌及若干钢合金(不锈钢和耐候钢)能在各自表面形成保护层,使其避免被进一步腐蚀。

金属的合成与加工

我们把金属的加工方式分为冷加工、热加工和机械加工。在冷加工过程中,金属显微组织和集合形状发生了变化。在热加工过程中,不是温度的绝对值(900℃~1300℃,铅是20℃)而是可能的晶格的重新排列起了主导作用。这一过程也可以在钢的淬火和回火处理中发生。因此,根据材料,在冷加工和热加工中可以使用轧制、冲压和锻造方法。

锻造

锻造可以手工完成,也可以使用有锤子和铁砧或冲压模(锻模)所组成的机器完成。锻造既可以是一个冷加工的过程,也可以是一个热加工的过程。金属可以被锻造成任何形状。 铸造

铸造可以把材料铸成任何形状。但是铸钢的深加工只能使用机械方法。锡和青铜非常适合精密铸造的生产。 轧制

这种方法是在轧钢机内,使用较高的接触压力,通过一系列不同尺寸的轧辊,经过多次操作将工件(如轧钢部件)做成想要的形状。 挤压

在这种方法中,金属被压入模具中形成我们想要的最终形状。这个过程特别适用于有色金属,例如铝合金门窗的制造。挤压法可以用于冷、热加工过程。 拉拔

金属线、杆和钢筋就是用拉拔的方法制造的,通常适用于冷加工过程。 扭转

部件、杆和用做电缆的金属线是把自身扭转。例如,扭转的钢筋扩大了表面积,提高了钢铁和混凝土的黏结度。 机械加工

建筑工业中,各式各样的金属制品都需要机械加工,磨、钻、锉、锯和车就是所谓的材料切削加工方法。使用这些方法可以在固体金属上切丝、钻孔,或者制成门或窗户用的铰链,在此仅列举这几个例子。弯曲和模压是冷加工过程

(如生产金属薄板)。将金属薄板折叠可以为屋顶表面制造出防水的连接。 金属的连接技术

大量的方法被运用到连接金属上,我们将其分为两类,一类是可卸连接,比如用螺丝钉、螺栓、钉子、铆钉和销进行连接,还有一类是不可卸连接,像焊接、钎焊、铜焊,以及胶钻剂砧结。焊接方法是将工件在接触点熔化,并在连接处形成材料钻合剂。而在钎焊中,是使用熔化的金属或具有低熔点的合金把 其他两种金属工件连接在一起的。 成品、半成品

和建筑相关的金属制品数量巨大,因此我们只能在此处列举几组:铸件、冷拉钢丝、杆、钢筋、钢丝网、管、钢部件、冷加工部件、挤压部件、环、圈、圆盘、螺栓、螺丝钉、精密零件和很多其他形式的金属薄板。 黑色金属

铁和铁合金,特别是钢材,适合于各种技术应用,它们的需求量非常巨大,以至于如今金属制造工厂影响了许多欧洲城市。

铁是世界上使用最广泛的金属材料,铁矿石数量大约占自然界可用化学元素的5%,排在第四位,仅次于氧、硅和铝。生铁含有4%的碳而且易碎。纯铁很少被使用,这是因为它强度低而且被氧化(腐蚀)的速度太快。但是铁的性能可以通过降低含碳量来提高,因此铁可以主要被深加工成钢和其他的铁合金。 生产与回收

铁矿石在高炉中与石灰石混合,并在1500℃的温度下还原成铁。这一过程也会从铁矿石的非金属成分中产生矿渣和气体。铁中含有的一部分碳被熔化,

使熔点降低。结果是生铁中含有碳。铁比矿渣更重,并下沉到高炉的底部,然后从那里不断地被排出。期间不断地加入金属废料有两个好处:一,它能提高生 铁的质量;二,回收利用所需的初级能源只占生产新产品所需初级能源的20%一40%。 铸造材料

铁合金中含碳量大于2%的被称为铸铁,含碳量小于2%的叫铸钢。铸铁的特性和名称是由材料中碳的形式决定的。我们把铸铁分为片状石墨铸铁(灰口铸铁,GJL)、球状石墨铸铁(球墨铸铁,GJS)和可锻铸铁(GJM)三类。后者的颜色在有氧的环境中显得稍浅一点(白口铸铁)。在砂型铸造中,碳仍留在材料里,使材料呈较深的颜色(灰口铸铁,L)。此外还有铸铁合金。铸铁材料很脆,不能使用锻造方法使其成型,只有某几种类型才能使用机械加工方法。铸铁的熔点比钢要低。球墨铸铁可以在有限的范围内焊接,而且抗腐蚀。无需进一步成的铸钢被简单地称为铸钢(GS)。铸钢合金可被焊接成钢结构,并可用于复杂几何形状的连接。

应用

在建筑中,铸铁适用于排水管、暖气管和浴用管道等。由可锻铸铁制造的检查孔盖和消防龙头也很常见。配件、小五金、钥匙(即五金铁件)都是由白口铸铁制成的。由球墨铸铁制造的构件可用来制造连接铁条、拉杆和支架等。

钢是一种铁合金,含碳量小于2%。含碳量低的钢有更高的熔点,但是更易锻造加工并且更坚韧。它的弹性模量与可焊性是其被广泛应用于建筑中的决定性因素。结构钢包含大约0.2%的碳。其他化学元素的含量----即使是微量----也能

相当大地影响钢的性质,如抗腐蚀性。目前各种标准涉及的钢已经有2000多种,而且各种新类型的钢正被不断加入其中。

合金钢

含有其他成分的合金钢必须与钢明确区分开,因为他们在性能上表现出较大的差异。高效的合金钢正在逐渐发展中,并且这种高强度的合金已经被使用,例如应用在自动化和机械工程中。

不锈钢

防腐蚀的钢通常被称为不锈钢。不锈钢是含铬12%以上,具有耐腐蚀性能的铁基合金。

不锈钢可以分为不锈耐酸钢和不锈钢两种,能抵抗大气腐蚀的钢称不锈钢。不锈钢具有优良的耐腐蚀性能,耐用和几乎无需要维护表面等特性。不锈钢作为建筑材料,既可用于室内,也可用于室外,既可作非承重的纯粹装饰、装修制品,也可作承重构建,如工业建筑的屋顶、侧墙、幕墙等。为了满足建筑师们美学的要求,已开发出了多种不同的商用表面加工。例如,表面可以是高反射的或者无光泽的;可以是光面的、抛光的或压花的;可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案,以满足设计人员对外观的各种要求。

耐候钢

钢与铜、铬、镍和磷的合金暴露于空气中就会逐渐形成一层额外的永久性保护锈层。对于承重构件而言,即使是最薄的锈层都要考虑在内。但是,在水中或其他不利的气候条件下,锈层无法起到永久性的保护作用。


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