外,硫偏析较严重,降低了冲击任性、疲劳强度和抗腐蚀性,因此在碳钢中,硫也是严格控制的含量。
氧、氮:氧、氮都能部分溶于铁素体中,大部分已化合物形式存在,这些非金属夹杂物,降低了钢材的力学性能,特别是严重降低了钢的韧性,并能促进时效,降低可焊性,所以在钢材中氧和氮都有严格的限制。
铝、钛、钒、铌:是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性,并显著提高强度。
6、钢材拉伸性能的表征指标有哪些?各指标的含义是什么?
答:钢材拉伸性能的表征有屈服点、抗拉强度和伸长率三个指标。
屈服点:当试件的拉伸盈利超过一定值后,应力应变不再成正比关系,开始出现塑性变形进入屈服阶段,屈服下限所对应的应力值为屈服强度或屈服点。
抗拉强度:试件在屈服阶段以后,其抵抗塑性变形的能力又重新提高,对应于最高点的应力值称为极限抗拉强度,简称抗拉强度。
伸长率:(试件拉断后测定出拉断后标距部分的长度-试件原标距)/试件原标距。伸长率表征了钢材的塑性变形能力。
7、什么是钢材的冷弯性能?应如何进行评价?
答:冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,是建筑钢材的重要工艺性能。
钢材的冷弯性能和其伸长率一样,也是表示钢材在静荷载条件下的塑性。但冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性,而伸长率是反映钢材在均匀变形下的塑性。它能揭示钢材内部组织的均匀性,以及存在内应力或夹杂物等缺陷的程度。在拉力试验中,这些缺陷常因塑性变形导致应力重分布而反映不出来。
钢材的冷弯性能指标是用弯曲角度和弯心直径对试件厚度(直径)的比值来衡量的。试验时采用的弯曲角度愈大,弯心直径对试件厚度(直径)的比值愈小,表示对冷弯性能的要求愈高。
在工程实践中,冷弯试验还被用作检验钢材焊接质量的一种手段,能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、微裂纹和夹杂物 。
9、何谓钢材的冷加工和时效?钢材经冷加工和时效处理后性能有何变化?
答:冷加工是指钢材在常温下进行的加工。 将经过冷拉的钢筋于常温下存放15~20d,或加热到100~200℃并保持一段时间(2h左右),其强度和硬度进一步提高,塑性和韧性进一步降低,这个过程称为时效处理。前者称为自然时效,后者称为人工时效。
钢筋冷拉以后再经过时效处理,其屈服点、抗拉强度及硬度进一步提高,塑性及韧性有所降低。
10、钢筋混凝土用热轧钢筋有哪几个牌号?其表示的含义是什么?
答:钢筋混凝土用热轧钢筋有四个牌号:HRB235、HRB335、HRB400 和HRB500。H、R、B分别为热轧、带肋、钢筋三个词的英文首位字母,数字表示钢筋的抗压强度(MPa)。
11、建筑钢材的锈蚀原因有哪些?如何防护钢材?
答:钢材的腐蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。按照周围侵蚀介质所发生的作用及机理,钢材腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。
化学腐蚀是指金属直接与周围介质发生化学反应而产生的腐蚀,是由非电解质溶液或各种干燥气体(如O2、CO2,SO2、Cl2与H2S等)所引起的一种化学腐蚀,无电流产生。这种腐蚀多数是氧化作用,在钢材表面形成疏松的氧化物。化学腐蚀在干燥环境下进展很慢,但在湿度较高的条件下,腐蚀进展很快。
电化学腐蚀是指电极电位不同的金属与电解质溶液接触形成微电池,产生电流而引起的腐蚀,通俗的讲就是是钢材与电解质溶液接触后,由于产生电化学作用而引起的腐蚀。
钢材在大气中产生的所谓大气腐蚀,实际上是化学腐蚀与电化学腐蚀两者的综合,其中以电化学腐蚀为主。研究表明,周围介质的性质和钢材本身的组织成分对腐蚀影响很大。处在潮湿条件下的钢材比处在干燥条件下的容易生锈,埋在地下的钢材比暴露在大气中的容易生锈,大气中含有较多的酸、碱、盐离子时钢材容易生锈,钢材含有害杂质多的比含杂质少的容易生锈。
防止钢材锈蚀主要有以下几种措施:
制成合金钢:在碳素钢中加入能提高抗腐蚀能力的合金元素,制成合金钢,如加入铬、镍元素制成不锈钢,或加入0.1%~0.15%的铜,制成含铜的合金钢,可以显著提高抗锈蚀的能力。
表面覆盖:在钢材表面用电镀或喷镀的方法覆盖其他耐蚀金属,以提高其抗锈能力,如镀锌、镀锡、镀铬、镀银等。另一种方法是在钢材表面涂以防锈油漆或塑料涂层,使之与周围介质隔离,防止钢材锈蚀。油漆防锈是建筑上常用的一种方法,是在钢材的表面将铁锈清除干净后涂上涂料,使与空气隔绝。它简单易行,但不耐久,要经常维修。油漆防锈的效果主要取决于防锈漆的质量。
设置阳极或阴极保护:阳极保护是在钢结构附近埋设废钢铁,外加直流电源,将阴极接在被保护的钢结构上,阳极接在废钢铁上,通电后废钢铁成为阳极而被腐蚀,钢结构成为阴极而被保护。阴极保护是在被保护的钢结构上,连接一块比钢铁更活泼的金属,如锌、镁等,使锌、镁成为阳极而被腐蚀,钢结构成为阴极而被保护。
第九章 有机高分子材料
复习思考题
1、合成高分子化合物如何制备?
答:合成高分子化合物是由不饱和的低分子化合物(称为单体)聚合或两个及两个以上官能团的分子间的缩合而成的。其反应类型有加聚反应和缩聚反应。
2、热塑性树脂与热固性树脂的主要不同点是什么? 答:主要不同点见下表: 受热时的特点 性能差异 热塑性聚合物 受热时软化,冷却后固化。此过程可以反复进行。 热固性聚合物 成型前分子量较低,经加工后固化成型为制品,再受热则制品破坏。此过程不可逆。 密度、熔点较低;耐热性较差;密度。熔点较高;耐热性较好;刚度大;但质刚度小;但抗冲击韧性较好。 地硬脆。 3、塑料的组分有哪些?他们在塑料中所起的作用如何?
答:塑料中的组分主要有:合成树脂、填料、增塑剂、固化剂、着色剂以及其他助剂等。主要作用为: 组成 合成树脂 填料 增塑剂 固化剂 着色剂 其他助剂 含量 30~60% 40~70% 主要作用 起胶粘剂作用 可提高塑料的强度、硬度、耐热性、耐老化性、抗冲击性等 提高塑料加工时的可塑性、流动性,以及塑料制品的弹性和柔软性 用于热固性树脂中 染料、颜料 使塑料制品具有鲜艳的色彩和光泽 改善和调节塑料的其他性能 4、建筑塑料有何优缺点?工程中常用的建筑塑料有哪些?
答:建筑塑料的优点:(1)质轻、比强度高;(2)加工性能好;(3)导热系数小,绝热性好;(4)装饰性优异;(5)具有多功能性;(6)经济性好。
建筑塑料的缺点:(1)耐热性差、易燃;(2)易老化;(3)热膨胀性大;(4)刚度小。
工程中常用的建筑塑料有:聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(即有机玻璃)(PMMA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚醋酸乙烯(PVAC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)等热塑性塑料和酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、不饱和脂(UP)、聚氨酯(PUP)、有机硅树脂(SI)、脲醛树脂(UF)、聚酰胺(即尼龙)(PA)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚酯(PBT)等热固性塑性。
5、建筑涂料对建筑物有哪些功能?
答:建筑涂料的功能
(1)装饰功能:可通过不同的涂饰方法,形成各种纹理、图案和不同程度
的质感,达到美化环境及装饰建筑物的作用。
(2)保护功能:建筑物在使用中,结构材料会受到环境介质的破坏,而涂料使结构材料与环境中的介质隔开,可减缓这种破环作用,延长建筑物的使用性能;同时涂膜具有一定的硬度、强度、耐磨、耐候、耐蚀等性质,可提高建筑物的耐久性。
(3)其他特殊功能:除了上述功能外,一些涂料还具有各自的特殊功能,进一步适应各种特殊使用的需要,如防水、防火、吸声隔声、隔热保温、防辐射等。
6、有机建筑涂料主要有哪几种类型?各有什么特点?
答:常用的有机涂料有三种类型:溶剂型涂料、水溶型涂料和乳液型涂料 (1)溶剂型建筑涂料:以高分子合成树脂或油脂为主要成膜物质,以有机溶剂为稀释剂,再加入适量的颜料、填料及助剂,经研磨而成的涂料。
特点:涂膜细腻、光洁、坚韧,有较好的硬度、光泽,耐水性、耐候性、耐酸碱性能及气密性较好;易燃,溶剂挥发时对人体有害,施工时要求基层干燥,涂膜透气性差,价格较贵。
(2)水溶型建筑涂料:以水溶性合成树脂为主要成膜物质,以水为稀释剂,再加入适量颜料、填料及助剂经研磨而成的涂料。
特点:用水作为稀释剂,无毒,环保。成本较低。但涂膜耐水性差,耐候性不强,耐洗刷性差,一般只能作为内墙涂料。
(3)乳液型建筑涂料(乳胶漆):由合成树脂借助乳化剂的作用,以0.1~0.5μm的极细微粒分散于水中构成的乳液,并以乳液作为主要成膜物质,再加入适量颜料、填料等助剂,经研磨而成的涂料。
特点:以水稀释剂,价格便宜,无毒、不燃,对人体无害,涂膜具有一定透气性,涂布时布需要基层很干燥,涂膜耐水性和耐擦洗的性能较好。
7、胶接具有哪些突出的优越性?
答:与焊接、铆接、螺纹连接等连接方式相比,胶接具有很多突出的优越性:如粘接为面际连接,应力分布均匀,耐疲劳性好;不受胶接物的形状、材质等限制;胶接后具有良好的密封性能;几乎不增加粘结物的重量;胶结方法简单等。
8、如何才能提高胶粘剂在工程中的粘结强度?
答:为了提高粘结剂在工程中的粘结强度,满足工程需要,使用胶粘剂粘接时应注意:
(1)粘接界面要清洗干净,彻底清除被粘接物表面上的水分、油污、锈蚀和漆皮等附着物。
(2)胶层要匀薄。大多数胶粘剂的胶接强度随胶层厚度增加而降低。胶层薄,胶面的粘附力起主要作用,而粘附力往往大于内聚力,同时胶层产生裂纹和缺陷的概率变小,胶接强度就高。但胶层过薄,易产生缺胶,更影响胶接强度。
(3)晾置时间要充分。对含有稀释剂的胶粘剂,胶接前一定要晾置,使稀释剂充分挥发,否则在胶层内会产生气孔和疏松线性,影响胶接强度。
(4)固化要完全。胶粘剂中的固化一般需要一定压力、温度和时间。加一定的压力有利于胶液的流动和湿润,保证胶层的均匀和致密,使气泡从胶层中挤出。温度是固化的主要条件,适当提高固化温度有利于分子间的渗透和扩散,有