7.7.4钢筋之应力－应变曲线、弹性模数及伸长率.ppt

第七章 金屬材料 7-1 金屬材料之基本性質 7-2 鐵金屬（Iron 7-3 非鐵金屬 第七章 金屬材料 高密度、高抗拉強度、高抗壓強度 大塑性變形能力 在空氣中會氧化腐蝕 良好的熱傳與導電性 第七章 金屬材料 營建工程上應用廣泛 以鋼鐵材料為主： 鋼筋、鋼結構、預力鋼腱等。 其他非鐵金屬： 銅、鋁、鋅等則常以合金方式使用 7.1金屬材料之基本性質 一、比重 二、熱膨脹係數 三、熱傳導係數及電傳導係數 四、應力－應變關係 五、彈性模數 六、硬度（Hardness） 一、比重 營建材料的金屬，比重範圍從鋁之2.69到鉛之11.34。 合金之比重ρX ： 式中：ρa，ρb：a，b兩成分之比重 二、熱膨脹係數 熔點高的金屬有較小的熱膨脹係數 熱膨脹係數會隨溫度而改變，常取某一溫度範圍內的平均值表示之 三、熱傳導係數及電傳導係數 鋼的熱傳導係數約為370 w/m°k ，而混凝土約為1.0 w/m°k，木材只有0.144 w/m°k 熱傳導係數κ為定值；電傳導係數C與絕對溫度T成反比。 κ/C?T值對任何金屬在所有溫度下都保持一定，稱之為Rorents定數。 四、應力－應變關係（圖7-1） 降伏強度：應變由線性轉為非線性 （塑性）之應力點 不明顯的鋼材採0.002應變點 應變硬化 極限強度 7.1 應力－應變關係 五、彈性模數 彈性模數（modulus of elasticity）或楊氏模數（Young’s modulus）之定義為應力與應變之比： E＝ 五、彈性模數 彈性限度（elastic limit）指應變呈彈性時的最高應力。 金屬及許多陶土材料的E值都大於7×105 kgf/cm2，大多數塑膠的E值在7×103 kgf/cm2範圍內。（表7-1） 五、彈性模數 六、硬度（Hardness） 將硬質鋼球或鑽石錐之類的堅硬物質壓入材料，以其變形量表示硬度。 其他試驗方法： Brinell硬度、Rockwell硬度、Vickers硬度、Shore硬度及Energy硬度 除鑄鐵類脆性材料外，富於韌性材料的抗拉強度與硬度間呈比例關係。 7.2鐵金屬（Iron） 西元前200～300年，人類已廣泛使用鋼鐵材料。 可用鋼鐵製造鋼鈑、鋼棒、角鋼、寬翼鈑樑、大型結構體、螺桿、螺栓、軸承、建築結構和其他營建製品。 鋼鐵是用途最廣泛的營建材料之一。 7.2.1鐵之分類與製造 碳含量對鐵金屬性質有重要的影響，含量愈高其硬度愈大。 一般鐵的碳含量為0.025％以下，鋼為0.025～1.5％，鑄鐵為2.0％以上。 7.2.1鐵之分類與製造 7.2.2 熟鐵與鑄鐵 熟鐵（wrought iron），含碳量最少 鋼（steel） 鑄鐵（cast iron），含碳量最高 含碳量增加會使鐵的熔點降低。 鋼含碳量的上限為1.7％；結構鋼的含碳量一般低於0.25%。 一、熟鐵 熟鐵可視為一種低含碳量的鋼（含碳量小於0.1％），含有少量的爐石熔渣，通常小於3％。 熟鐵的機械性質幾乎與純鐵相同，同樣是軟而具有延性的金屬，但其延展性仍稍低於鋼。 熟鐵也可以像鋼一樣冷作、鍛造和焊接。 熟鐵容易模鑄且有較佳的抗鏽蝕性，常使用在製作鐵管、浪形鐵板、鐵架、鐵棒、鏈條及其他製品。 二、鑄鐵 鑄鐵由生鐵於熔鐵爐內再加熱並與其他成分融合製造而成。 鑄鐵分成灰鑄鐵及白鑄鐵兩種。 碳的含量與型式會影響鑄鐵的強度、硬度、脆性與勁度 灰鑄鐵含有使金屬變弱和軟化的游離碳，是使用最廣泛的鑄鐵。 7.2.3鋼 鋼是以鐵為主要成分的一種合金，碳則是鐵以外最重要的成分，其含量範圍介於0.01～1.5％。 在鋼中以碳為主要合金元素者稱為碳鋼，其性質只依碳的含量而改變。 7.2.3鋼 低碳鋼（碳含量0.03～0.30％） 中碳鋼（碳含量0.35～0.55％） 高碳鋼（碳含量0.60～1.5％） 7.2.3鋼 一、低碳鋼（low-carbon steel） 低碳鋼又稱為軟鋼（mild steel），其含碳量一般為0.15～0.20％。 軟鋼較軟而具有顯著的延性，因此容易成型。軟鋼十分適合應用於營建工程上，產量甚大。 7.2.3鋼 二、中碳鋼（medium-carbon steel） 中碳鋼常使用於各種機器的零件，如齒輪、機軸、銷等，這些機器零件需作硬化處理，即熱處理，使能抵抗磨損，因此需含有0.35％以上的碳含量。 中碳鋼在營建上的主要用途是混凝土用的鋼筋。 7.2.3鋼 三、高碳鋼（high-carbon steel） 高碳鋼就是工具鋼，可製成鑿、鑽、衝孔器、衝