金属材料包括黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是指以铁元素为主要成分的金属及其合金,如钢和铸铁。有色金属是指黑色金属以外的金属,如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。
土木工程中用量最大的金属材料是钢材。它广泛用于大跨度结构、多层及高层建筑、受动力荷载结构和重型工业厂房结构,以及钢筋混凝土之中,而铝、铜及其合金等主要应用于建筑安装及装饰工程中。
钢材是指含碳量小于2.06%的铁碳合金。含碳量大于2.06%的为生铁。
建筑钢材是指用于工程建设的各种钢材,包括钢结构用的各种型钢(圆钢、角钢、槽钢和工字钢)、钢板,钢筋混凝土用的各种钢筋、钢丝和钢铰线。除此之外,还包括用作门窗和建筑五金等钢材。
钢材的强度高、品质均匀,具有一定的弹性和塑性变形能力,能承受冲击振动荷载。钢材还具有很好的加工性能,可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割,装配施工方便。但钢材的缺点是容易生锈,所以在建筑工程中必须根据钢材所处环境采取措施进行防锈处理。
钢的分类方法很多,目前的分类方法主要有如下几种:
(1)按化学成分分类
①碳素钢:含碳量为0.02%~2.06%,按含碳量又可分为低碳钢(含碳量<0.25%)、中碳钢(合碳量0.25%~0.6%)、高碳钢(含碳量>0.6%)。
②合金钢:分为低合金钢(合金元素总量<5%)、中合金钢(合金元素总量为5%~ 10%)、高合金钢(合金元素总量>10%)。
(2)按有害杂质含量分类
①普通钢:硫含量≤0.050%,磷含量≤0.045%。
②优质钢:硫含量≤0.035%,磷含量≤0.035%。
③高级优质钢:硫含量≤0.025%,磷含量≤0.025%。
④特级优质钢:硫含量≤0.025%,磷含量≤0.015%。
(3)按冶炼时脱氧程度分类
按冶炼时脱氧程度可分为沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢和半镇静钢。
(4)按用途分娄
按用途可分为结构钢、工具钢和特殊钢。
在建筑工程中,主要用的是碳素钢中的低碳钢、合金钢中的低合金钢。
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