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不锈钢的类型及各项参数指标

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自本世纪初发明不锈钢以来,不锈钢就把现代材料的形象和建筑利用中的出色声誉集于一身 ,使其竞争对手羡慕不已。 只要钢种选择的精确,加工适当,保养合适,不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身 ,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计职员的需要。 在建筑 、大楼和结构的行业中,不锈钢成功的关键是其具有良好的耐腐蚀性能 。 不锈钢为什么耐腐蚀? 所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,终究形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这类保护仅是一种薄膜。假如保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。 不锈钢的耐腐蚀性取决于铬 ,但是由于铬是钢的构成部分之一,所以保护方法不尽相同 。 在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能明显增加,但铬含量更高时,尽管仍可进步耐腐蚀性,但不明显 。启事是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物 。这类紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化 。这类氧化层极薄 ,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,假如损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,从头形成这类"钝化膜",继续起保护感化。 是以 ,所有的不锈钢都具有一种共同的特性 ,即铬含量均在10.5%以上。 不锈钢的类型 "不锈钢"一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种产业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的利用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用处,然后再确定精确的钢种。有关不锈钢的进一步具体情况可参见由NiDI编制的"不锈钢指南"软盘。 幸而和建筑构造利用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17~22%的铬,较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性 ,特别是耐含氯化物大气的腐蚀 。 钢种典型钢成分 43017%Cr 0.07%C  304L18%Cr10%Ni0.03%C  30418%Cr10%Ni0.06%C  316L17%Cr12%Ni0.03%C2.5%Mo 31617%Cr12%Ni0.06%C2.5%Mo 220522%Cr5.5%Ni0.03%C3%Mo 耐大气腐蚀 经验表明,大气的腐蚀程度因地域而异。为便于说明,建议把地域分成四类,即:乡村,城市,产业区和沿海地区。 乡村是基本上无污染的区域 。该区人口密度低 ,只有没有污染的产业。 城市为典型的居住、贸易和轻产业区,该区内有轻度污染 ,例如交通污染。 产业区为重产业造成大气污染的区域。污染可能是由于燃油所形成的气体,例如硫和氮的氧化物,或者是化工厂或加工厂开释的其它气体。空气中悬游的颗粒 ,像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。 沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。但是,海洋大气可以向内陆纵深蔓延,在海岛上更是如此,盛行风来自海洋,而且天气恶劣 。例如,英国天气条件就是如此,所以全部国家都属于沿海区域 。假如风中夹杂着海洋雾气,特别是由于蒸发造成盐沉积集聚,再加上雨水少,不经常被雨水冲洗,沿海区域的条件就更加不利。假如还有产业污染的话,腐蚀性就更大。 美国 、英国、法国、意大利 、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已确定了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。有关内容在NiIDI出版的《建筑师便览》中作了简单先容,该书中的表可以帮助设计职员为各种区域选择本钱效益最好的不锈钢。 在进行选择时,首要的是确定是否还有当地的身分影响使用现场环境。例如,不锈钢用在工厂烟囱的下方,用在空调排气挡板四周或废钢场四周,会存在非一般的条件。 维修及清理 和其它曝露于大气中的材料一样,不锈钢也会脏。今后的讲座将分析影响维修及清理本钱的设计身分。但是 ,在雨水冲洗 ,人工冲洗和已脏表面之间还存在着一种相互关系。 通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方确定了雨水冲洗的效果。人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的右边来确定的。结果发现,与放在有棚的地方和不被冲洗的地方的板条相比,通过雨水冲洗和人工擦洗往除表面的灰尘和淤积对表面情况有良好的感化。而且还发现,表面加工的状况也有影响 ,表面平滑的板条比表面粗糙的板条效果要好。 是以洗刷的间隔时间受多种身分影响,首要的影响身分是所要求的审美标准。固然很多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗,但是,一般来讲,用于外部的不锈钢每年洗刷两次。 典型用处 大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时,首要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性和要采用的清理制度。 然而,其它利用愈来愈多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如,产业建筑的屋顶和侧墙。在这些利用中,物主的建造本钱可能比审美更为首要,表面不很干净也可以。 在干燥的室内环境中使用430不锈钢效果相当好。但是,在乡村和城市要想在户外保持其外观 ,就需经常进行清洗 。在污染严重的产业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢。所以 ,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用处,但在腐蚀性严重的产业或海洋大气中,最好采用316不锈钢 。 现在,人们已充分熟悉到了在结构利用中使用不锈钢的优越性。有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。由于"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体,所以 ,欧洲准则中也包括了这类钢。 产品外形 实际上,不锈钢是以全标准的金属外形和尺寸生产制造的,而且还有很多特殊外形。最常用的产品是用薄板和带钢制成的,见下图所示。 建筑利用中不锈钢的厚度  标准线规mm  103.25   门挡板和框架  122.64 雨水挡板    142.03 照明灯用柱 室内柱子的包壳  161.62 无衬板    181.22   窗台  200.91 异型屋顶和侧墙    220.71   防滑条、卡子  240.56 复合型材和板    260.38排水槽,外露式防雨板 手制屋顶材料    280.27 也用中厚板生产特殊产品,例如,生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型 、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品,包括型材、棒材、线材和铸件。 表面状况 正如后面将谈到的,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,表面可所以高反射的或者无光泽的;可所以光面的、抛光的或压花的;可所以着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案,以满足设计职员对外观的各种要求。 保持表面状况是轻易的。只需偶然进行冲洗就能往除灰尘。由于耐腐蚀性良好 ,也可以轻易地往除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。 设计 六十多年以来,建筑师们一向选用不锈钢来建造本钱效益好的永久性建筑物。现有的很多建筑物充分说明了这类选择的精确性。有些是非常具有观赏性的,如纽约市的Chrysler大厦。但在很多其它利用中 ,不锈钢所起的感化不是那么引人谛视,可是在建筑物的美学和性能方面却起着首要感化。例如,由于不锈钢比其它相同厚度的金属材料更具有耐磨性和耐压痕性 ,所以在人口活动量大的地方修建人行道时,它是设计职员的首选材料。 不锈钢用作建造新的建筑物和用来修复历史名胜古迹的结构材料已有70多年了 。初期的设计是按照基本原则进行计算的。今天,设计规范,例如,美国土木工程师学会的标准ANSI/ASCE-8-90"冷成型不锈钢结构件设计规范"和NiDI与EuroInox联合出版的"结构不锈钢设计手册"已简化了使用寿命长 ,完整性好的建筑用结构件的设计。 未来展看 由于不锈钢已具备建筑材料所要求的很多理想性能 ,它在金属中可以说是唯一无二的,而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的利用中性能更好,一向在改进现有的类型,而且,为了满足高级建筑利用的严格要求,正在开发新的不锈钢。由于生产效率不断进步,质量精益求精,不锈钢已成为建筑师们选择的最具有本钱效益的材料之一 。 不锈钢集性能、外观和使用特性于一身,所以不锈钢仍将是世界上最好的建筑材料之一

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