【2025精讲课】13.2.2金属材料

金属材料概述

金属材料是矿山工程中的重要组成部分，主要包括钢材、钢筋等建筑钢材。钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢；按含碳量分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。矿用钢材需具备高强度、耐腐蚀等特性，常见类型包括工字钢、U型钢及轻轨，其中U型钢适用于可缩性支架，轻轨用于井下轨道运输。

钢材力学性能指标

钢材的力学性能涵盖抗拉强度、冲击韧性、疲劳强度和硬度。抗拉强度通过拉伸试验测定，反映弹性模量和塑性变形能力；冲击韧性通过缺口试件冲击试验评估，体现抗冲击载荷能力。疲劳强度表示周期性载荷下的抗断裂性能，与抗拉强度正相关。硬度测试方法包括布氏、洛氏和维氏硬度法。

矿用钢材加工技术

钢材加工方法包括冷加工强化和时效强化。冷加工通过冷拉、冷拔等工艺提高屈服强度，但会降低塑性；时效强化在冷加工后自然放置或加热，进一步优化强度。此外，热处理（如退火、淬火）可调整钢材微观结构，改善综合性能。

金属制品工程应用

矿山广泛使用钢丝绳和锚索支护技术。钢丝绳按用途分为提升钢丝绳和悬吊钢丝绳，按结构分为圆形和异形断面，特级钢丝绳用于人员提升。锚索支护通过锚固岩层施加预应力，增强巷道稳定性。矿用钢丝绳需满足安全系数要求，提升设备需采用抗扭转设计的扁形钢丝绳，防止吊装过程中旋转失控。