土木工程中使用的金属类型
所有用于工程的金属分为:
- 黑色金属
- 有色金属:其中铁不是主要成分(铜、铝、锌和铅等)
黑色金属：
其中铁是主要成分(铸铁、熟铁和各种钢)
非直接从铁矿石中获得的黑色金属
生铁:
铁矿石是指不纯金属，生铁
生铁是进一步生产黑色金属的原料。
生铁不适合任何机械用途，除非它被转换成铸铁、熟铁或钢
铸铁:
当生铁与石灰石和焦炭重新熔化，并倒入所需形状和尺寸的模具中，就会产生一种更纯净的产品，即铸铁。铸铁中的碳含量从2到5%不等。在重熔生铁时，也可加入废铁以节省成本。
铸铁的性能
- 它是脆的，非延展性，非延展性和裂纹时，受到冲击
- 它不能被磁化
- 它不会生锈
- 抗压性强，抗拉和抗剪性弱
- 它的熔点是12000C
- 它的比重是7.5
使用
张力弱，因此不能用于施工
可用于泵、马达、发动机等零部件
由于耐腐蚀，在一定程度上可用于管道
铁艺
当生铁以这样一种方式熔化，以除去所有的碳和其他杂质，结果是熟铁
优质熟铁含铁99.5%，硅小于0.1%，硫0.01%，磷0.07%，锰0.03%。
熟铁的性能
- 熟铁很有延展性和延展性
- 抗拉强度为20-26吨/英寸
- 它抗压强度大，但不如钢强
- 它可以很容易地加工，焊接和坚韧
- 它的熔点是28000F
- 熟铁在红热时变得糊状，极具可塑性，在16500F左右可以很容易地锻造
用途:
由于低碳钢取代了熟铁，因此在很大程度上不再生产。仍用于屋面板、电线、金属饰品等
钢
钢是铁和碳的合金。纯铁加入碳后，强度显著提高。随着含碳量的增加，拉伸强度增加，塑性降低。仅仅由于碳的存在而具有这种性能的钢被称为“普通碳钢”。
钢由美国钢铁协会(AISI)用四位数字表示，前两位表示合金元素，后两位表示碳含量。
普通碳素钢可进一步分类为
低碳钢或低碳钢:
低碳钢含碳量可达~0.1%，且不可热处理。它们被用于瓦楞板、汽车和易拉罐。它柔软而有延展性，主要用于建筑用途。低碳钢在建筑工业中的用途包括制造薄板、棒、线、管、锤、链、轴等。
低碳钢含有0.15 -0.25 wt%的碳，也不可热处理。它们的强度比低碳钢高。低碳钢用于横梁、角钢、槽钢、输油管和锅炉。加入Nb、V、Tican形成碳化物，引起析出硬化。添加Cu和P可以形成耐腐蚀的耐候钢。添加硫和锰可以形成易切削钢，易于加工。
中碳钢:
含碳量为0.25 ~ 0.5%。中碳钢可以通过热处理获得较高的屈服强度。它比低碳钢强，但韧性稍差。中碳钢用于铁路车轮、轨道、轴、连杆等。
高碳钢:
含碳量在0.5%以上。它比低碳钢和中碳钢更硬、更强。高强度钢的抗拉强度超过600 MPa。高强度低合金钢含有少量的合金元素和0.15% - 0.25%的碳。超高强度钢的抗拉强度超过1000mpa。例如:Ni-Cr-Mo低合金钢。高碳钢用于制造钥匙、刀具、钻床等。
低碳钢的性能
- 韧性和延展性
- 很快就腐蚀
- 它可以被永久磁化
- 它比铸铁和熟铁更坚韧，更有弹性，抗冲击能力强
- 它在拉伸、压缩和剪切方面具有同等的强度
- 它的比重是7.8
- 它受盐水的影响不大
高碳钢的性能
- 它的结构是粒状的
- 它比低碳钢更坚韧，更有弹性
- 它更容易硬化，然后焊接
- 锻造比焊接困难得多
- 它可以被永久磁化
- 相对而言，它的抗压强度大于抗拉强度或抗剪强度
- 它更能承受震动和冲击
有色金属及合金
铜:
- 一种具有高电导率和导热率的延展性金属。
- 硬度可以通过减小晶粒尺寸或合金化来提高。
- 黄铜(铜锌)，青铜(铜锡)和镍铜(铜镍)是常见的合金。
- 表面有氧化铜保护层，耐腐蚀。
铝-轻量化(密度为钢的1/3)，反应性强，延展性好。
- 低屈服强度可以通过合金化和热处理来提高。
- 良好的电、热导体，耐腐蚀。
镁-密度低，机械性能好，导热系数高。
- 密度为铝的1/3，但合金强度相当。
- 可怜的耐蚀性
