建筑钢材课件.ppt

2022-4-18建 筑 钢 材建建 筑筑 材材 料料 建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材的总称。钢材具有强度高，有一定塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或铆接，便于装配等优点；其缺点主要是易锈蚀，维护费用大，耐火性差，生产能耗大。在建筑工程中钢材被大量用作结构材料，并被列为建筑工程的三大重要材料之一 。 1建筑钢材2022-4-18目录钢材的冶炼与分类钢材的主要技术性能钢材的化学成分及其对钢材性能的影响型钢（槽钢）钢筋钢板 钢丝2建筑钢材钢结构厂房钢结构厂房钢结构施工钢结构施工钢结构桥梁钢结构桥梁建筑钢材各类钢结构钢结构钢结构作为现作为现代建筑代建筑结构形结构形式之一，式之一，越来越越来越多的被多的被人们使人们使用。用。钢结构案例钢结构案例3铁矿石铁矿石石灰石石灰石钢材的冶炼原材料焦炭焦炭4一一 、钢的冶炼、钢的冶炼5钢材的冶炼 转炉炼钢法又分为空气转炉炼钢法和氧气转炉炼钢法1.空气转炉炼钢法 空气转炉炼钢法是以熔融状态的铁水为原料，在转炉底部或侧面吹入高压热空气，使杂质在空气中氧化而被除去。其缺点是在吹炼过程中，易混入空气中的氮、氢等有害气体，且熔炼时间短，化学成分难以精确控制，这种钢质量较差，但成本较低，生产效率高。转炉炼钢法6 2.氧气转炉炼钢法转炉炼钢法7 以固体或液体生铁、铁矿石或废钢作原料，用煤气或重油为燃料进行冶炼。平炉钢由于熔炼时间长，化学成分可以精确控制，杂质含量少，成品质量高。其缺点是能耗大、成本高、冶炼周期长。平炉炼钢法8电炉炼钢法9电炉炼钢法电炉炼钢法合金钢 碳素钢按化学成分分按化学成分分 沸腾钢半镇静钢 镇静钢特殊镇静钢按脱氧程度分按脱氧程度分含碳量为0.02%2.06%的铁碳合金称为碳素钢。合金钢是碳素钢中加入一定的合金元素的钢。国家标准碳素结构钢GB/T700-2006取消了半镇静钢。钢材的分类10结构用钢结构用钢钢材的分类按用途分类按用途分按用途分 结构钢结构钢 工具钢工具钢 特殊钢特殊钢11工具用钢工具用钢钢材的分类按用途分类不锈耐酸钢不锈耐酸钢12普通钢（屋架）普通钢（屋架）高级优质钢高级优质钢钢材的分类按有害杂质含量分类不同等不同等级钢硫、级钢硫、磷含量磷含量不同不同优质钢优质钢特级优钢特级优钢13建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能力学性能力学性能抗拉性能抗拉性能冲击韧性冲击韧性疲劳强度疲劳强度硬硬 度度工艺性能工艺性能冷弯性能冷弯性能可焊接性可焊接性7钢材的主要技术性能14明显的四个阶段明显的四个阶段1 1、弹性阶段、弹性阶段obob比例极限比例极限弹性极限弹性极限2 2、屈服阶段、屈服阶段bcbc（失去抵（失去抵抗变形的能力）抗变形的能力）屈服极限屈服极限3 3、强化阶段、强化阶段cdcd（恢复抵（恢复抵抗变形的能力）抗变形的能力）强度极限强度极限4 4、局部径缩阶段、局部径缩阶段dedede一、抗拉性能 (1) (1)弹性阶段弹性阶段 比例极限比例极限p p oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克定律，直线oa的斜率 就是材料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值记作p p，称为材料的比例极限比例极限。曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记作e e ，称为材料的弹性极限弹性极限。 弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。似地用比例极限代替弹性极限。 Etan (2)(2)屈服阶段屈服阶段 屈服点屈服点 曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 称为屈服点屈服点(或屈服极限屈服极限)。在屈服阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点 是衡量材料强度的一个重要指标。 sss (3)(3)强化阶段强化阶段 抗拉强度抗拉强度 经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，cd段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力值记作 ，称为材料的抗拉强度抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。 (4)(4)缩颈断裂阶段缩颈断裂阶段 曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，所以ce段称为缩颈断裂阶段。 bb塑性指标塑性指标试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个: 伸长率伸长率: :1100LLL% %断面收缩率断面收缩率 :1100AAA% %L1 试件拉断后的标距L 是原标距A1 试件断口处的最小横截面面积A 原横截面面积。 、 值越大，其塑性越好。一般把 5的材料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 5的材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。钢材的冲击韧性用试件冲断时单位面积上所吸收的能量来表示。15力学性能二、冲击韧性影响钢材冲击韧性的主要因素化学成分冶炼质量冷作硬化及时效环境温度16力学性能定义定义 硬度是指钢材抵抗外硬度是指钢材抵抗外 物压入表面产生塑性物压入表面产生塑性 变形的能力。变形的能力。三、硬度17力学性能布氏硬度测试图 受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。力学性能四、耐疲劳性18车辆反复作用荷载，桥梁疲劳破坏车辆反复作用荷载，桥梁疲劳破坏钢筋混凝土梁疲劳破坏钢筋混凝土梁疲劳破坏指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。一、冷弯性能（a）弯曲准备 （b）弯曲至角度 （c）弯心d，弯曲180 （d）弯心0，弯曲180 19工艺性能 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。20 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。 二、焊接性能21工艺性能二、焊接性能22工艺性能 可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。 钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素。231碳。碳是决定钢材性能的最重要元素。碳对钢材性能的影响如图钢材的化学成分及其对钢材性能的影响化学成分化学成分有益元素有益元素硅锰24硅：能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。 锰：大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。钢材的化学成分及其对钢材性能的影响化学成分化学成分有害因素有害因素硫硫磷磷氧、氮、氢氧、氮、氢25硫：加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的 可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。磷：钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。 特 别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。钢材的化学成分及其对钢材性能的影响2022-4-18谢谢聆听！Thanks for listening！