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1、“冶金工程pptch8课件内容,11、第第8章章钢铁材料的用途钢铁材料的用途8.2钢铁材料在建筑行业的应用钢铁材料在建筑行业的应用课堂学习课堂学习目标目标8.1钢铁材料在交通领域的应用钢铁材料在交通领域的应用8.3钢铁材料在通信行业的应用钢铁材料在通信行业的应用8.4钢铁材料在国防领域的应用钢铁材料在国防领域的应用8.1钢铁材料在交通领域的应用钢铁材料在交通领域的应用钢材的应用广泛，生活中随地可以见到钢材，同时随地也都能用到钢材。钢材的应用广泛，生活中随地可以见到钢材，同时随地也都能用到钢材。建筑工地上离不开钢材,学校里也缺少不了钢材，钢材在家庭建筑工地上离不开钢材，学校里也缺少不了钢材，钢材
2、在家庭里也是必里也是必2、不行少。在机械、船舶、航天航空、水利、五金等方面钢材也有着重要不行少。在机械、船舶、航天航空、水利、五金等方面钢材也有着重要地位。地位。8.1.1汽车行业汽车行业通常，一辆汽车约由三万个零部件组装而成，汽车上每个汽车零件的生通常，一辆汽车约由三万个零部件组装而成，汽车上每个汽车零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上的零部件采纳了四千余种不产制造都涉及到材料问题。据统计，汽车上的零部件采纳了四千余种不同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加工、制造，到汽车的使用、同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加工、制造，到汽车的使用、修理与养护无一不涉及到材料。汽车材料
3、分为制造汽车的材料和工厂3、为修理与养护无一不涉及到材料。汽车材料分为制造汽车的材料和工厂为生产零部件或修理作业所必需的帮助材料，其中又可分为金属材料和非生产零部件或修理作业所必需的帮助材料，其中又可分为金属材料和非金属材料两大类。构成汽车的零件约有三万多个，在这些零件中，使用金属材料两大类。构成汽车的零件约有三万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料，其中了各种各样的材料，其中86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了占了80%。就钢铁材料来说，有一般材料与优质材料之分，汽车则用优。就钢铁材料来说，有一般材料与优质材料之分，汽车则用优质材料制造。所谓
4、优质材料是指具有肯定切削性能4、铸造性能、锻造性质材料制造。所谓优质材料是指具有肯定切削性能、铸造性能、锻造性能和热处理性能等，特殊是能保证产品加工质量性能的材料。能和热处理性能等，特殊是能保证产品加工质量性能的材料。8.1.2轨道交通轨道交通铁轨也装有线圈，沟通电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互铁轨也装有线圈，沟通电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥极）所
5、排斥结结果是一推一拉。磁悬浮5、列车（如图果是一推一拉。磁悬浮列车（如图8-10所示）运行时与轨道保持肯定的所示）运行时与轨道保持肯定的间隙（一般为间隙（一般为IlOcm）,因此运行平安、平稳舒适、无噪声，可以实），因此运行平安、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而一般轮轨列车只年，而一般轮轨列车只有有2025年。磁悬浮列车路轨的寿命是年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，一般路轨只有年，一般路轨只有60年。此外，年。此外，磁悬浮列车启动后磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度。目前的最高时速是日本磁浮秒内即达到最高速度
6、。目前的最高时速是日本磁浮火车在6、火车在2022年达到的年达到的581公里公里/小时。据德国科学家猜测，到小时。据德国科学家猜测，到2022年，磁年，磁悬浮列车采纳新技术后，时速将达悬浮列车采纳新技术后，时速将达100O公里。而目前中国的轮轨列车运公里。而目前中国的轮轨列车运营速度最高时速为营速度最高时速为486公里。公里。8.1.3航空航天航空航天2022年年6月月16日日18时时37分，中国分，中国长征二号长征二号F运载火箭（如图运载火箭（如图8-11所示）所示）在酒泉卫星放射中心放射，将在酒泉卫星放射中心放射，将神舟九号神舟九号飞船胜利送入预定轨道。重钢、飞船胜利送入预定轨道。重钢、太
7、钢、包钢稀土等国内企业均有7、产品运用于太钢、包钢稀士等国内企业均有产品运用于神舟九号神舟九号飞船及其运载火飞船及其运载火箭箭改进型改进型“长征二号长征二号F组合体上。组合体上。8.1.4船舶船舶造船用的材料品种多，数量大，其中以钢材的使用量为最大。例如，制造船用的材料品种多，数量大，其中以钢材的使用量为最大。例如，制造一艘装载量为造一艘装载量为1万吨的货船需要钢材万吨的货船需要钢材30004000吨。船体结构用的材吨。船体结构用的材料主要是碳素钢和低合金高强度钢。采纳高强度钢可以减轻船体自重，料主要是碳素钢和低合金高强度钢。采纳高强度钢可以减轻船体自重，降低推动功率，达到多装客货，增加装备或
8、提高航速的目的。小型8、舰艇降低推动功率，达到多装客货，增加装备或提高航速的目的。小型舰艇还采纳铝合金，玻璃钢或钛合金作为船体材料。船舶需要在严酷的环境还采纳铝合金,玻璃钢或钛合金作为船体材料。船舶需要在严酷的环境下营运，对于船用材料，除保证冶炼方法，化学成分和机械性能外，在下营运，对于船用材料，除保证冶炼方法，化学成分和机械性能外，在可焊性能和耐蚀性能等方面都有较高的要求。可焊性能和耐蚀性能等方面都有较高的要求。8.2钢铁材料在建筑行业的应用钢铁材料在建筑行业的应用国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火年,耐火等级为
9、一级，抗震设防烈度等9、级为一级，抗震设防烈度8度，地下工程防水等级度，地下工程防水等级1级。工程主体建筑级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽米、东西宽294米，高米，高69米。主体钢结构米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式鸟巢鸟巢（图（图8-20）结构，钢结）结构，钢结构总用钢量为构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下构为地下1层，地上层，地上7层的钢筋混凝土框架层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混剪力墙结
10、构体系。钢结构与混凝10、土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上掩盖了双层膜结构，即个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上掩盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透亮的上层膜和固固定于钢结构上弦之间的透亮的上层膜和固ETFE定于钢结构下弦之下及定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透亮的下层内环侧壁的半透亮的下层PTFE声学吊顶。声学吊顶。8.3钢铁材料在通信行业的应用钢铁材料在通信行业的应用通信塔的设计按材料来分，有三种：以角钢作为主要受力构件的角钢塔；以无缝通信塔的
11、设计按材料来分，有三种11、：以角钢作为主要受力构件的角钢塔；以无缝钢管作为主要受力构件的钢管塔；使用大直径焊接圆钢管或近似圆多边形焊接钢钢管作为主要受力构件的钢管塔；使用大直径焊接圆钢管或近似圆多边形焊接钢管为主要受力构件的单管塔。从受力性能来分，也有三种：空间桁架结构，结构管为主要受力构件的单管塔。从受力性能来分，也有三种：空间桁架结构，结构主要受力构件为角钢及钢管；悬臂结构，以单根受弯构件作为主要受力构件；桅主要受力构件为角钢及钢管；悬臂结构，以单根受弯构件作为主要受力构件；桅杆结构，以一组拉线及杆身作为受力系统，杆身可以采纳空间桁架结构或单杆结杆结构，以一组拉线及杆身作为受力系统，杆身
12、可以采纳空间桁架结构或单杆结12、构。构。国内常用的通信塔基本上有以下几种形式：四边形角钢塔，四边形钢管塔，三边国内常用的通信塔基本上有以下几种形式：四边形角钢塔，四边形钢管塔，三边形钢管塔，单管塔，桅杆。这五种形式各有其优缺点，也各有适用场合。形钢管塔，单管塔，桅杆。这五种形式各有其优缺点，也各有适用场合。8.4钢铁材料在国防领域的应用钢铁材料在国防领域的应用为满意快速进展的航空工业对材料的需要，人们分析了航空构件的结构重量效率和对材料为满意快速进展的航空工业对材料的需要，人们分析了航空构件的结构重量效率和对材料断裂韧性的要求,提出了开发新型二次硬化高强度合金钢来代替低合金超高强度钢的目标。
13、断裂韧性的要求，提出了开发新型二13、次硬化高强度合金钢来代替低合金超高强度钢的目标。有资料显示，美国有资料显示，美国ARDEC公司曾将公司曾将AF1410制成制成12Omm火炮（如图火炮（如图8-26）身管前端）身管前端3m长的套管，以减轻火炮前部的质量，另外美国将此合金用于空间放射空间器材或作为拦截长的套管,以减轻火炮前部的质量，另外美国将此合金用于空间放射空间器材或作为拦截导弹的弹丸放射器使用。二次硬化钢导弹的弹丸放射器使用O二次硬化钢AermetlOo是综合性能最高的材料之一，也是目前国是综合性能最高的材料之一，也是目前国际上超高强度钢讨论的热点，第四代战斗机和航母舰载机起落架之首选材
14、料。美国已胜利际上超高强度14、钢讨论的热点，第四代战斗机和航母舰载机起落架之首选材料。美国已胜利地将其应用在最先进的地将其应用在最先进的F-22隐形战斗机（如图隐形战斗机（如图8-27）起落架上和）起落架上和F-18舰载机的起落架上。舰载机的起落架上。Aermet100钢具有最佳的强韧性协作和广泛应用前景，将成为将来军事装备中关键器件的钢具有最佳的强韧性协作和广泛应用前景，将成为将来军事装备中关键器件的首选材料。首选材料。本章小结本章小结本章主要介绍钢铁才在交通领域、建筑行业、通信行本章主要介绍钢铁才在交通领域、建筑行业、通信行业及国防领域的应用，其中需要重点把握交通领域的应业及国防领域的应用，其中需要重点把握交通领域的应用。用。
