桥梁工程试验检测技术钢材最新学习教案.pptx
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1、会计学1桥梁工程试验桥梁工程试验(shyn)检测技术钢材最新检测技术钢材最新第一页,共76页。注意:化学成分对碳素钢技术性能的影响注意:化学成分对碳素钢技术性能的影响注意:化学成分对碳素钢技术性能的影响注意:化学成分对碳素钢技术性能的影响(一)(一)(一)(一)碳素钢的化学成分碳素钢的化学成分碳素钢的化学成分碳素钢的化学成分1 1、主要成分:、主要成分:、主要成分:、主要成分:铁铁铁铁(Fe)(Fe)和碳(和碳(和碳(和碳(C C)2 2、杂质元素、杂质元素、杂质元素、杂质元素 锰(锰(锰(锰(MnMn)、硅)、硅)、硅)、硅(Si)(Si)、磷、磷、磷、磷(P)(P)、硫、硫、硫、硫(S)(
2、S)、氧、氧、氧、氧(O2)(O2)、氮、氮、氮、氮(N2)(N2)、氢、氢、氢、氢(H2)(H2)等。等。等。等。(二)影响内容(二)影响内容(二)影响内容(二)影响内容1 1、碳(、碳(、碳(、碳(C C)建筑钢材含碳量不大于建筑钢材含碳量不大于建筑钢材含碳量不大于建筑钢材含碳量不大于0.8%0.8%在此范围内随着碳含量提高,钢材的强度和硬度相应提高,而在此范围内随着碳含量提高,钢材的强度和硬度相应提高,而在此范围内随着碳含量提高,钢材的强度和硬度相应提高,而在此范围内随着碳含量提高,钢材的强度和硬度相应提高,而塑性、韧性和冷弯性能相应降低。塑性、韧性和冷弯性能相应降低。塑性、韧性和冷弯性
3、能相应降低。塑性、韧性和冷弯性能相应降低。2 2、当碳的含量超过、当碳的含量超过、当碳的含量超过、当碳的含量超过0.8%0.8%当碳的含量超过当碳的含量超过当碳的含量超过当碳的含量超过0.8%0.8%以后,强度反而以后,强度反而以后,强度反而以后,强度反而(f(f n r)n r)下降。碳还可显下降。碳还可显下降。碳还可显下降。碳还可显著降低钢材的可焊性,增加钢的冷脆性和时效敏感性,降低抵著降低钢材的可焊性,增加钢的冷脆性和时效敏感性,降低抵著降低钢材的可焊性,增加钢的冷脆性和时效敏感性,降低抵著降低钢材的可焊性,增加钢的冷脆性和时效敏感性,降低抵抗大气锈蚀性。抗大气锈蚀性。抗大气锈蚀性。抗大
4、气锈蚀性。第1页/共76页第二页,共76页。二、按质量(杂质含量)分类二、按质量(杂质含量)分类二、按质量(杂质含量)分类二、按质量(杂质含量)分类普通钢普通钢普通钢普通钢 含硫量含硫量含硫量含硫量0.0550.055 ,含磷量,含磷量,含磷量,含磷量0.0450.045 ;优质钢优质钢优质钢优质钢 含硫量含硫量含硫量含硫量0.0400.040 ,含磷量,含磷量,含磷量,含磷量0.0350.035 0.040 0.040 。三、根据钢在冶炼三、根据钢在冶炼三、根据钢在冶炼三、根据钢在冶炼(ylin)(ylin)过程中脱氧程度分类过程中脱氧程度分类过程中脱氧程度分类过程中脱氧程度分类沸腾钢:脱氧
5、不完全的钢,化学成分和力学性能沸腾钢:脱氧不完全的钢,化学成分和力学性能沸腾钢:脱氧不完全的钢,化学成分和力学性能沸腾钢:脱氧不完全的钢,化学成分和力学性能不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差。不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差。不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差。不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差。镇静钢:脱氧充分,化学成分均匀,机械性能好,镇静钢:脱氧充分,化学成分均匀,机械性能好,镇静钢:脱氧充分,化学成分均匀,机械性能好,镇静钢:脱氧充分,化学成分均匀,机械性能好,品质好,可用于承受冲击荷载的重要结构。品质好,可用于承受冲击荷载的重要结构。品质好,可用于承受冲击荷载的重要结构。品
6、质好,可用于承受冲击荷载的重要结构。半镇静钢:脱氧程度及钢的质量介于上述两者之半镇静钢:脱氧程度及钢的质量介于上述两者之半镇静钢:脱氧程度及钢的质量介于上述两者之半镇静钢:脱氧程度及钢的质量介于上述两者之间。间。间。间。第2页/共76页第三页,共76页。四、按用途的不同划分四、按用途的不同划分四、按用途的不同划分四、按用途的不同划分 结构结构结构结构(jigu)(jigu)钢钢钢钢 用于建筑结构用于建筑结构用于建筑结构用于建筑结构(jigu)(jigu)、机械制造等,一、机械制造等,一、机械制造等,一、机械制造等,一般为低、中碳钢;般为低、中碳钢;般为低、中碳钢;般为低、中碳钢;工具钢工具钢工
7、具钢工具钢 用于各种工具,一般为高碳钢;用于各种工具,一般为高碳钢;用于各种工具,一般为高碳钢;用于各种工具,一般为高碳钢;特殊钢特殊钢特殊钢特殊钢 具有各种特殊物理化学性能的钢,如不锈钢等。具有各种特殊物理化学性能的钢,如不锈钢等。具有各种特殊物理化学性能的钢,如不锈钢等。具有各种特殊物理化学性能的钢,如不锈钢等。桥梁结构桥梁结构桥梁结构桥梁结构(jigu)(jigu)对钢材的要求:对钢材的要求:对钢材的要求:对钢材的要求:具有高的强度、良好的塑形、韧性和可焊性。具有高的强度、良好的塑形、韧性和可焊性。具有高的强度、良好的塑形、韧性和可焊性。具有高的强度、良好的塑形、韧性和可焊性。问题:桥梁
8、建筑用钢材,钢筋混凝土用钢筋,就其用途分类问题:桥梁建筑用钢材,钢筋混凝土用钢筋,就其用途分类问题:桥梁建筑用钢材,钢筋混凝土用钢筋,就其用途分类问题:桥梁建筑用钢材,钢筋混凝土用钢筋,就其用途分类来说,属于(来说,属于(来说,属于(来说,属于();就其质量分类来说,属于();就其质量分类来说,属于();就其质量分类来说,属于();就其质量分类来说,属于(););););按其含碳量的分类来说,属于(按其含碳量的分类来说,属于(按其含碳量的分类来说,属于(按其含碳量的分类来说,属于()。)。)。)。结构结构结构结构(jigu)(jigu)钢;钢;钢;钢;普通钢;普通钢;普通钢;普通钢;低碳钢低碳
9、钢低碳钢低碳钢所以桥梁结构所以桥梁结构所以桥梁结构所以桥梁结构(jigu)(jigu)用钢和混凝土用钢筋是属于碳素结构用钢和混凝土用钢筋是属于碳素结构用钢和混凝土用钢筋是属于碳素结构用钢和混凝土用钢筋是属于碳素结构(jigu)(jigu)钢或低合金结构钢或低合金结构钢或低合金结构钢或低合金结构(jigu)(jigu)钢。钢。钢。钢。第3页/共76页第四页,共76页。五、桥梁用钢按其形状分五、桥梁用钢按其形状分五、桥梁用钢按其形状分五、桥梁用钢按其形状分 型材型材型材型材 主要包括型钢和钢板,常用于钢桥建筑;主要包括型钢和钢板,常用于钢桥建筑;主要包括型钢和钢板,常用于钢桥建筑;主要包括型钢和钢
10、板,常用于钢桥建筑;棒材(或线材)棒材(或线材)棒材(或线材)棒材(或线材)主要包括钢筋、预应力钢筋、高强钢主要包括钢筋、预应力钢筋、高强钢主要包括钢筋、预应力钢筋、高强钢主要包括钢筋、预应力钢筋、高强钢丝和钢绞线等,是钢筋混凝土桥梁建筑中使用的主材之丝和钢绞线等,是钢筋混凝土桥梁建筑中使用的主材之丝和钢绞线等,是钢筋混凝土桥梁建筑中使用的主材之丝和钢绞线等,是钢筋混凝土桥梁建筑中使用的主材之一;一;一;一;异型材(特种形状)异型材(特种形状)异型材(特种形状)异型材(特种形状)为特殊为特殊为特殊为特殊(tsh)(tsh)用途而制作的,用途而制作的,用途而制作的,用途而制作的,如预应力混凝土桥
11、梁的锚具、夹具和大变形装置中使用如预应力混凝土桥梁的锚具、夹具和大变形装置中使用如预应力混凝土桥梁的锚具、夹具和大变形装置中使用如预应力混凝土桥梁的锚具、夹具和大变形装置中使用的异型钢梁等。的异型钢梁等。的异型钢梁等。的异型钢梁等。第4页/共76页第五页,共76页。钢材钢材钢材钢材(gngci)(gngci)的主要力学性能的主要力学性能的主要力学性能的主要力学性能n n强度强度强度强度 n n塑性塑性塑性塑性 n n冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能(xngnng)(xngnng)n n硬度硬度硬度硬度n n冲击韧度冲击韧度冲击韧度冲击韧度 n n耐疲劳性耐疲劳性耐疲劳性耐疲劳性n n良好的焊接
12、性良好的焊接性良好的焊接性良好的焊接性第5页/共76页第六页,共76页。强强强强 度度度度1.1.强度是钢材力学性能的主要指标,包括屈服强度和抗拉强强度是钢材力学性能的主要指标,包括屈服强度和抗拉强强度是钢材力学性能的主要指标,包括屈服强度和抗拉强强度是钢材力学性能的主要指标,包括屈服强度和抗拉强度;度;度;度;2.2.屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度(屈服极限屈服极限屈服极限屈服极限)开始丧失对变形的抵抗能力开始丧失对变形的抵抗能力开始丧失对变形的抵抗能力开始丧失对变形的抵抗能力 开始开始开始开始产生大量的塑性变形时所对应的应力产生大量的塑性变形时所对应的应力产生大量的塑性变形时所对应的应力
13、产生大量的塑性变形时所对应的应力;注意注意注意注意(zh y):(zh y):中碳钢和高碳钢无明显的屈服点中碳钢和高碳钢无明显的屈服点中碳钢和高碳钢无明显的屈服点中碳钢和高碳钢无明显的屈服点-以残余变形以残余变形以残余变形以残余变形0.2%0.2%的应力为屈服强度(或测变形的应力为屈服强度(或测变形的应力为屈服强度(或测变形的应力为屈服强度(或测变形1%1%代)代)代)代)3.3.抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度-能承受的最大拉应力,达极限时,完全丧失对能承受的最大拉应力,达极限时,完全丧失对能承受的最大拉应力,达极限时,完全丧失对能承受的最大拉应力,达极限时,完全丧失对变形的抵抗能力而断裂;
14、变形的抵抗能力而断裂;变形的抵抗能力而断裂;变形的抵抗能力而断裂;4.4.屈强比屈强比屈强比屈强比-屈服强度与抗拉强度比值,表结构的可靠性和钢屈服强度与抗拉强度比值,表结构的可靠性和钢屈服强度与抗拉强度比值,表结构的可靠性和钢屈服强度与抗拉强度比值,表结构的可靠性和钢材的有效利用率。屈强比越小,可靠性越高,利用率低。材的有效利用率。屈强比越小,可靠性越高,利用率低。材的有效利用率。屈强比越小,可靠性越高,利用率低。材的有效利用率。屈强比越小,可靠性越高,利用率低。第6页/共76页第七页,共76页。抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度(kn(kn l qin l qin d)d)1.1.测定方法:测
15、定方法:由拉伸试验测出。由拉伸试验测出。2.2.低碳钢在拉伸试验中在外力作用下的变形一般可分为低碳钢在拉伸试验中在外力作用下的变形一般可分为(fn wi)(fn wi)四个阶段:四个阶段:弹性阶段、弹性阶段、屈服阶段、屈服阶段、强化阶段强化阶段 、颈缩阶段。颈缩阶段。3.低碳结构钢的应力低碳结构钢的应力(yngl)-应变图应变图第7页/共76页第八页,共76页。第8页/共76页第九页,共76页。塑塑塑塑 性性性性:钢材在破坏钢材在破坏钢材在破坏钢材在破坏(phui)(phui)前可以经受永久前可以经受永久前可以经受永久前可以经受永久变形的性能变形的性能变形的性能变形的性能 钢材的塑性钢材的塑性
16、(sxng)(sxng)指标有两个:伸长率和断面收缩率。指标有两个:伸长率和断面收缩率。(1 1)伸长率)伸长率(Elongation)(Elongation)式中式中 n n伸长率(伸长率(%););L0 L0试样的原标距长度,单位试样的原标距长度,单位(dnwi)(dnwi)为为mmmm;L1L1试试样样拉拉断断时时的的标标距距长长度度,单单位位(dnwi)(dnwi)为为mmmm;n n试样长度与试件直径之比试样长度与试件直径之比说明:当断裂点在原始标距以内且离最近端的当断裂点在原始标距以内且离最近端的距离不小于原始标距的三分之一时按上距离不小于原始标距的三分之一时按上式计算式计算;否则
17、按移位法计算。否则按移位法计算。具体参照金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T 228-2002执行。第9页/共76页第十页,共76页。(2 2)断断面面(dun(dun min)min)收收缩缩率率(Reduction)(Reduction)式中式中 断面收缩率(断面收缩率(%););A0试件原横截面积试件原横截面积A1试件拉断处的横截面积试件拉断处的横截面积与与越大,说明越大,说明(shumng)钢材的钢材的塑性越好。塑性越好。一般以一般以5%,10%为宜。为宜。第10页/共76页第十一页,共76页。冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能(xngnng)(xngnng)1.1.1.1.定义:定义:
18、定义:定义:指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。2.2.2.2.测定方法:测定方法:测定方法:测定方法:将将将将条条条条形形形形钢钢钢钢材材材材试试试试件件件件以以以以规规规规定定定定的的的的弯弯弯弯心心心心进进进进行行行行试试试试验验验验,弯弯弯弯曲曲曲曲至至至至90909090或或或或180180180180,检检检检查查查查(jinch)(jinch)(jinch)(jinch)在在在在弯弯弯弯曲曲曲曲处处处处外外外外面面面面及及及及侧侧侧侧面面面面有有有有无无无无裂裂裂裂纹纹纹纹、裂裂裂
19、裂缝缝缝缝、断断断断裂裂裂裂等等等等情况。情况。情况。情况。3.结论:结论:弯曲角度愈大,弯心直径弯曲角度愈大,弯心直径(zhjng)与试件厚度的比与试件厚度的比值愈小,值愈小,则表明冷弯性能愈好。则表明冷弯性能愈好。第11页/共76页第十二页,共76页。硬硬硬硬 度度度度1 1 1 1、定义:、定义:、定义:、定义:钢钢钢钢材材材材抵抵抵抵抗抗抗抗硬硬硬硬物物物物压压压压入入入入表表表表面面面面的的的的能能能能力力力力称称称称为为为为钢钢钢钢材材材材的的的的硬硬硬硬度度度度,亦亦亦亦即即即即对对对对局局局局部部部部塑性变形的抗力。指抵抗塑性变形的能力塑性变形的抗力。指抵抗塑性变形的能力塑性变
20、形的抗力。指抵抗塑性变形的能力塑性变形的抗力。指抵抗塑性变形的能力2 2 2 2、测定钢材硬度的方法:、测定钢材硬度的方法:、测定钢材硬度的方法:、测定钢材硬度的方法:布氏硬度布氏硬度布氏硬度布氏硬度(HB)(HB)(HB)(HB)、洛氏硬度、洛氏硬度、洛氏硬度、洛氏硬度(HR)(HR)(HR)(HR)和维氏硬度和维氏硬度和维氏硬度和维氏硬度(HV)(HV)(HV)(HV)三种。三种。三种。三种。3 3 3 3、布氏法的测定原理、布氏法的测定原理、布氏法的测定原理、布氏法的测定原理 利利利利用用用用直直直直径径径径为为为为D D D D的的的的淬淬淬淬火火火火钢钢钢钢球球球球,以以以以P P
21、P P的的的的荷荷荷荷载载载载将将将将其其其其压压压压入入入入试试试试件件件件表表表表面面面面,经经经经规规规规定定定定的的的的持持持持续续续续时时时时间间间间后后后后卸卸卸卸除除除除荷荷荷荷载载载载。计计计计算算算算压压压压痕痕痕痕单单单单位位位位面面面面积积积积(min j)(min j)(min j)(min j)所承受的荷载值即为布氏硬度。所承受的荷载值即为布氏硬度。所承受的荷载值即为布氏硬度。所承受的荷载值即为布氏硬度。HB=P/A 式中 HB布氏硬度;P所受荷载(hzi)A压痕表面积第12页/共76页第十三页,共76页。冲击冲击冲击冲击(chngj)(chngj)韧度韧度韧度韧度
22、1 1、定义:、定义:钢材抵抗钢材抵抗(dkng)(dkng)瞬间冲击荷载而不破坏的能力称为冲击韧瞬间冲击荷载而不破坏的能力称为冲击韧度度衡量抵抗衡量抵抗(dkng)(dkng)脆性破坏的指标脆性破坏的指标 2 2、测定方法:、测定方法:按照我国国家标准试验方法的摆冲法、横梁式来测定。按照我国国家标准试验方法的摆冲法、横梁式来测定。3 3、测定指标:、测定指标:试件冲断时缺口处单位面积上所消耗的能量为冲击韧性指标。试件冲断时缺口处单位面积上所消耗的能量为冲击韧性指标。4 4、计算方法:、计算方法:式中式中 ak钢材钢材(gngci)的冲击的冲击韧性;韧性;摆锥质量摆锥质量重力加速度重力加速度,
23、摆锥冲击前后的高度摆锥冲击前后的高度A0试件槽口处原截面积试件槽口处原截面积第13页/共76页第十四页,共76页。耐疲劳耐疲劳耐疲劳耐疲劳(plo)(plo)性性性性1.1.疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏-若在交变应力(随时若在交变应力(随时若在交变应力(随时若在交变应力(随时(sush)(sush)间作周期性交间作周期性交间作周期性交间作周期性交替变更的应力)的反复作用下,往往在工作应力远小替变更的应力)的反复作用下,往往在工作应力远小替变更的应力)的反复作用下,往往在工作应力远小替变更的应力)的反复作用下,往往在工作应力远小于抗拉强度时发生骤然断裂于抗拉强度时发生骤然断裂于抗拉强度时发生
24、骤然断裂于抗拉强度时发生骤然断裂2.2.耐疲劳性耐疲劳性耐疲劳性耐疲劳性-抵抗疲劳破坏的能力抵抗疲劳破坏的能力抵抗疲劳破坏的能力抵抗疲劳破坏的能力第14页/共76页第十五页,共76页。良好良好良好良好(lingh(lingh o)o)的焊接性的焊接性的焊接性的焊接性1.1.良好的焊接性良好的焊接性良好的焊接性良好的焊接性-指钢材的连接部分焊接后力性能不低于焊件本身指钢材的连接部分焊接后力性能不低于焊件本身指钢材的连接部分焊接后力性能不低于焊件本身指钢材的连接部分焊接后力性能不低于焊件本身,以防以防以防以防止产生硬化止产生硬化止产生硬化止产生硬化(ynghu)(ynghu)脆性和内应力过大等现象
25、脆性和内应力过大等现象脆性和内应力过大等现象脆性和内应力过大等现象第15页/共76页第十六页,共76页。桥梁建筑用主要桥梁建筑用主要桥梁建筑用主要桥梁建筑用主要(zhyo)(zhyo)(zhyo)(zhyo)钢材钢材钢材钢材1.1.碳素结构钢碳素结构钢2.2.优质优质(yuzh)(yuzh)碳素结构钢碳素结构钢3.3.低合金结构钢低合金结构钢4.4.桥梁用结构钢桥梁用结构钢第16页/共76页第十七页,共76页。一、碳素结构钢一、碳素结构钢一、碳素结构钢一、碳素结构钢1 1、可加工成各种型钢、钢筋和钢丝,适用于一般结构和工程、可加工成各种型钢、钢筋和钢丝,适用于一般结构和工程、可加工成各种型钢、
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