企业班建筑材料教学课件7第七章.ppt

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1、第七章第七章建筑钢材建筑钢材概概论论钢的特性钢的特性优点优点品质均匀致密品质均匀致密,抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高具有良好的塑性和韧性具有良好的塑性和韧性,能经受冲击和振动荷载能经受冲击和振动荷载.具有很好的加工性能具有很好的加工性能缺缺点点v易锈蚀易锈蚀v维修费用大维修费用大v能耗大能耗大,成本高成本高钢的冶炼加工与分类钢的冶炼加工与分类冶炼：就是将生铁在炼钢炉中，经高温氧化作用，冶炼：就是将生铁在炼钢炉中，经高温氧化作用，减少生铁中碳及硫、磷等有害杂质含量，以提高减少生铁中碳及硫、磷等有害杂质含量，以提高钢的技术性质和质量钢的技术性质和质量根据炼钢设备不同分为根据炼钢设备不同分

2、为转炉炼钢法转炉炼钢法平炉炼钢法平炉炼钢法电弧炉炼钢法电弧炉炼钢法钢的加工钢的加工铸锭铸锭脱氧：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢脱氧：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢压力加工：热加工、冷加工压力加工：热加工、冷加工.钢的分类钢的分类按化学成分分：碳素钢按化学成分分：碳素钢合金钢合金钢按质量分：普通碳素钢按质量分：普通碳素钢优质碳素钢优质碳素钢高合金钢高合金钢按用途分：结构钢按用途分：结构钢工具钢工具钢特殊钢特殊钢金属的微观结构及钢材的化学组成金属的微观结构及钢材的化学组成金属的微观结构金属的微观结构金属的晶体结构金属的晶体结构金属键结合，无方向性和饱和性，是金属材料具强度和金属键结合，无方向性和饱和性，是金属

3、材料具强度和延展性的根本原因。延展性的根本原因。三种类型：三种类型：FCC、BCC、HCP金属晶体结构中的缺陷金属晶体结构中的缺陷点缺陷点缺陷线缺陷线缺陷面缺陷面缺陷金属强化的微观机理金属强化的微观机理细晶强化细晶强化固熔强化固熔强化弥散强化弥散强化变形强化变形强化钢材的化学组成钢材的化学组成碳：碳：(是决定性因素是决定性因素)含碳量含碳量1%,随含碳量增加随含碳量增加,除硬度增加外除硬度增加外,强度强度.塑性塑性.韧韧性下降性下降,冷脆性增强冷脆性增强,抵抗大气腐蚀性能下降抵抗大气腐蚀性能下降硅硅:(有益元素有益元素)含量一般在含量一般在1%以内以内,可提高强度可提高强度,对塑性和韧性没有明

4、显影响对塑性和韧性没有明显影响.含量超过含量超过1%时时,冷脆性增加冷脆性增加,可焊性变差可焊性变差.锰锰:(有益元素有益元素)含量为含量为0.8%1%时时,可显著提高强度和硬度可显著提高强度和硬度含量大于含量大于1%时时,塑性及韧性有所下降塑性及韧性有所下降,可焊性变差可焊性变差;磷：磷：(有害元素有害元素)产生冷脆性产生冷脆性硫：硫：(有害元素有害元素)产生热脆性产生热脆性氧、氮氧、氮(有害元素有害元素)降低钢材的塑性和韧性降低钢材的塑性和韧性,以及冷弯性能和可焊性能以及冷弯性能和可焊性能铝、钛、钒、铌：铝、钛、钒、铌：改善钢的组织改善钢的组织,细化晶粒细化晶粒,显著提高强度和改善韧显著提

5、高强度和改善韧性性钢材的技术性质钢材的技术性质拉伸性能拉伸性能v弹性阶段弹性阶段:OA阶段阶段,荷载较小荷载较小,应力与应变成正比应力与应变成正比,当卸去外力当卸去外力,试件能恢复到原状试件能恢复到原状.p表示弹性极限表示弹性极限v屈服阶段屈服阶段:AB阶段阶段,应力与应变不成正比例应力与应变不成正比例,应力应力在很小范围内波动在很小范围内波动,应变仍继续上升应变仍继续上升,产生明显塑性变形产生明显塑性变形.屈强比小屈强比小,安全性大安全性大;过小过小,则不够经济则不够经济.屈强比应为屈强比应为0.600.75v强化阶段强化阶段:BC阶段阶段,内部组织重新建立了新的平衡内部组织重新建立了新的平

6、衡,又恢复了抵抗外力的能力又恢复了抵抗外力的能力,变形继续发展。变形继续发展。bv颈缩阶段颈缩阶段:CD阶段阶段,某一薄弱环节断面开始显著缩某一薄弱环节断面开始显著缩小小,应变迅速增大应变迅速增大,应力随之下降应力随之下降,断裂断裂.断裂伸长率断裂伸长率:=(L1-Lo)/LoX100%=15%30%低碳钢低碳钢2%5%塑性材料如铜塑性材料如铜.铁铁伸长率与标距有关伸长率与标距有关510冲击韧性冲击韧性抵抗冲击荷栽而不破坏的能力抵抗冲击荷栽而不破坏的能力求求kk值低值低,脆性材料脆性材料,破坏时无明显变形破坏时无明显变形,断口平齐断口平齐k值高值高,韧性材料韧性材料,断口呈灰色纤维状断口呈灰色

7、纤维状与钢材中磷与钢材中磷.硫含量硫含量,组织组织,环境温度环境温度,解释冷脆性解释冷脆性.疲劳强度疲劳强度钢材承受交变荷载的作用下钢材承受交变荷载的作用下,可以在远低于屈服强度时突然破坏可以在远低于屈服强度时突然破坏用疲劳强度表示用疲劳强度表示,指试件在交变荷载作用下指试件在交变荷载作用下,不发生疲劳破坏的不发生疲劳破坏的最大应力最大应力.钢材承受钢材承受1X107次交变荷载时不发生破坏所能承受次交变荷载时不发生破坏所能承受最大应力为疲劳强度最大应力为疲劳强度破坏原因破坏原因内部组织状态内部组织状态,成分偏析成分偏析,夹杂物多少夹杂物多少,其它各种缺陷其它各种缺陷截面的变化截面的变化,表面光

8、洁度及内应力大小表面光洁度及内应力大小应力较高点或缺陷点应力较高点或缺陷点-细微裂缝细微裂缝-裂缝裂缝,尖缝应力集中尖缝应力集中-发展破坏发展破坏硬硬度度金属材料抵抗硬物压入表面的能力金属材料抵抗硬物压入表面的能力,即对局部塑性变形即对局部塑性变形;是热处理工件质量检查的一项重要指标是热处理工件质量检查的一项重要指标压入法测压入法测HB冷弯性能冷弯性能定义定义:钢材在常温下承受弯曲变形的能力钢材在常温下承受弯曲变形的能力.指标以试件弯曲角度指标以试件弯曲角度及弯心直径及弯心直径d与钢材厚度与钢材厚度a比值比值d/a试验试验:弯曲处外表面无裂纹弯曲处外表面无裂纹.裂缝或裂断现象裂缝或裂断现象值越

9、大值越大,d/a越小越小,冷弯性能要求越高冷弯性能要求越高冷弯性能反映在静荷载下塑性指标冷弯性能反映在静荷载下塑性指标,局部不均匀变形局部不均匀变形,更不利条件下的塑性变形更不利条件下的塑性变形,更严格检验更严格检验.冷加工性能及其时效处理冷加工性能及其时效处理冷加工冷加工:在常温下对钢材进行加工在常温下对钢材进行加工,如冷拉如冷拉.冷拔冷拔.冷扭冷扭使强度使强度.硬度提高硬度提高,冷作强化冷作强化冷拉冷拉:在常温下拉伸在常温下拉伸,使其产生塑性变形使其产生塑性变形,增加钢材长度增加钢材长度(4%10%)节省钢材节省钢材采用控制冷拉率或控制应力或双控采用控制冷拉率或控制应力或双控冷拔冷拔:在常

10、温下将钢材通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔在常温下将钢材通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔,由于模孔直径略小于钢筋直径由于模孔直径略小于钢筋直径,使钢筋不仅受拉使钢筋不仅受拉,同时还同时还受周围挤压受周围挤压,强度大大提高强度大大提高时效处理时效处理:钢材经冷加工后钢材经冷加工后,在常温下搁置在常温下搁置1520天或加热天或加热至至100200度保持度保持2小时左右小时左右,钢的屈服强度钢的屈服强度.抗拉强度及抗拉强度及硬度进一步提高硬度进一步提高,塑塑.韧性降低韧性降低节约钢材节约钢材,但对于受动力荷载作用或经常处于中温条件但对于受动力荷载作用或经常处于中温条件下钢结构下钢结构,应使用时效敏感性小的材

11、料应使用时效敏感性小的材料钢材的热处理钢材的热处理目的、为了减少冷加工中所产生的各种缺陷目的、为了减少冷加工中所产生的各种缺陷工艺：退火、正火、淬火、回火及离子注入等工艺：退火、正火、淬火、回火及离子注入等焊焊接接方法方法电弧焊电弧焊钢结构、电渣压力焊钢结构、电渣压力焊钢筋钢筋检验方法：取样试件试验和原位非破损检测检验方法：取样试件试验和原位非破损检测钢材的防火钢材的防火危害：温度升高，持久强度将显著下降危害：温度升高，持久强度将显著下降措施：预防包覆，如：防火板、涂刷防火涂料措施：预防包覆，如：防火板、涂刷防火涂料v应力腐蚀应力腐蚀钢材腐蚀钢材腐蚀v化学腐蚀化学腐蚀v电化学腐蚀电化学腐蚀锈蚀

12、的防止锈蚀的防止保护层法保护层法合金法合金法建筑钢材的标准与选用建筑钢材的标准与选用碳素结构钢碳素结构钢:牌号表示牌号表示技术要求技术要求各类牌号钢材的性能和用途各类牌号钢材的性能和用途低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢牌号表示牌号表示标准和选用标准和选用钢结构用钢材钢结构用钢材热轧型钢热轧型钢冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢钢板钢板.压型钢板压型钢板钢筋混凝土用钢材钢筋混凝土用钢材热轧钢筋热轧钢筋预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理钢筋冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋预应力混凝土用钢丝和钢绞线预应力混凝土用钢丝和钢绞线.钢材的选用原则钢材的选用原则荷载性质荷载性质使用温度使用温度连接方式连接方式钢材厚度钢材厚度结构重要性结构重要性