建筑材料建筑钢材.ppt
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1、温温故故1、烧结普通砖的生产工艺过程?烧结普通砖的生产工艺过程?2 2、烧结普通砖的主要技术性能指标?、烧结普通砖的主要技术性能指标?3 3、烧结普通砖的产品标记:、烧结普通砖的产品标记:烧结普通砖烧结普通砖 N MU15 B GB/T 5101N MU15 B GB/T 5101(1 1)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;(2 2)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;(3 3)熟悉钢的分类;)熟悉钢的分类;)熟悉钢的分类;)熟悉
2、钢的分类;(4 4)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。本项目的要求:本项目的要求:项目四项目四建筑钢材建筑钢材工程应用工程应用钢钢结结构构厂厂房房工程应用工程应用国家体育场国家体育场“鸟巢鸟巢”工程应用工程应用巴黎艾菲尔铁塔巴黎艾菲尔铁塔 钢钢管管钢钢材材在在建建筑筑工工程程中中与与其其它它结结构构材材料料相相比比所所具有的特性:具有的特性:1 1轻质高强轻质高强2 2韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高3 3可焊接、铆接、螺栓连接、易于装配可焊接、铆接、螺栓连接、易于装配4 4外表轻巧、华
3、美、具有光泽外表轻巧、华美、具有光泽5 5易锈蚀易锈蚀6 6耐火性差耐火性差项目四项目四建筑钢材建筑钢材钢铁区别:钢铁区别:钢铁区别:钢铁区别:生铁生铁生铁生铁C2%C2%的铁碳合金,杂质多,硬脆,不能焊的铁碳合金,杂质多,硬脆,不能焊的铁碳合金,杂质多,硬脆,不能焊的铁碳合金,杂质多,硬脆,不能焊接、锻造、扎制接、锻造、扎制接、锻造、扎制接、锻造、扎制钢钢钢钢 0.06%C2%0.06%C2%的铁碳合金,杂质少,强度高,的铁碳合金,杂质少,强度高,的铁碳合金,杂质少,强度高,的铁碳合金,杂质少,强度高,塑性好塑性好塑性好塑性好纯铁纯铁纯铁纯铁C0.04%C0.04%的铁碳合金(纯铁是钢的一种
4、的铁碳合金(纯铁是钢的一种的铁碳合金(纯铁是钢的一种的铁碳合金(纯铁是钢的一种,可可可可以冲压成极复杂的形状以冲压成极复杂的形状以冲压成极复杂的形状以冲压成极复杂的形状,或作为电磁材料或作为电磁材料或作为电磁材料或作为电磁材料)项目四项目四建筑钢材建筑钢材任务一任务一 钢材分类和技术性能钢材分类和技术性能8.18.1 钢材的分类钢材的分类一钢的冶炼一钢的冶炼铁铁矿矿石石铁铁水水合金钢水合金钢水钢钢水水钢钢锭锭钢钢坯坯钢钢材材溶溶剂剂氧氧氧氧化化化化根据炼钢设备的不同,炼钢方法有根据炼钢设备的不同,炼钢方法有转炉、平炉和电炉转炉、平炉和电炉三种方法:三种方法:三种主要炼钢方法的特点三种主要炼钢方
5、法的特点炉种炉种原料原料特特点点生产钢种生产钢种氧气转炉氧气转炉 铁水,铁水,废钢废钢可有效除去磷、硫杂质少可有效除去磷、硫杂质少 效率高效率高 质量好质量好。电炉炉 生铁、废钢生铁、废钢 产量低、耗电大,杂质少产量低、耗电大,杂质少 合金钢合金钢 质量最好质量最好,成本高成本高优质碳素钢优质碳素钢平炉平炉生铁、废钢生铁、废钢时间长,成分稳定时间长,成分稳定质量较好、成本较高质量较好、成本较高优质碳素优质碳素 合金钢合金钢优质钢优质钢二二.钢的分类钢的分类按化学成分按化学成分分类分类按质量按质量普通钢、优质钢、高级优质钢普通钢、优质钢、高级优质钢等等按用途按用途结构钢、工具钢、特殊钢结构钢、工
6、具钢、特殊钢等等定义定义脱氧不彻底脱氧不彻底(充分充分),钢水浇入锭模时,钢水浇入锭模时,会有大量的会有大量的CO气气 沸腾钢沸腾钢F体从钢水中溢出体从钢水中溢出,引起钢水呈沸腾状引起钢水呈沸腾状,故名沸腾钢故名沸腾钢.特性特性组织不够致密,成分不太均匀,组织不够致密,成分不太均匀,S、P等杂质偏析较严等杂质偏析较严重,冲击韧性和可焊性差。但成本低、产量高。重,冲击韧性和可焊性差。但成本低、产量高。镇静钢镇静钢Z定义定义脱氧彻底脱氧彻底(充分充分),钢水浇入锭模时,钢水浇入锭模时,平静的冷却凝固平静的冷却凝固特性特性钢质均匀密实,品质好,可用于冲击荷载的重要钢质均匀密实,品质好,可用于冲击荷载
7、的重要结构但成本高。结构但成本高。半镇静钢半镇静钢b介于二者之间介于二者之间碳素钢碳素钢低碳钢、中碳钢、高碳钢低碳钢、中碳钢、高碳钢合金钢合金钢低合金钢、中合金钢、高合金钢低合金钢、中合金钢、高合金钢沸腾钢沸腾钢F半镇静钢半镇静钢b镇静钢镇静钢Z特殊镇静钢特殊镇静钢TZ按脱氧程度FeO+C问题:钢材的脱氧程度对钢材质量的影响?答:答:脱氧程度不高的钢材中还保留较多的脱氧程度不高的钢材中还保留较多的FeO,在在钢材铸锭时,碳与钢材铸锭时,碳与FeO反应生成反应生成CO气泡,并有一部气泡,并有一部分残留在钢中,造成微裂缝和成分偏析,降低分残留在钢中,造成微裂缝和成分偏析,降低致密致密性、强度和可焊
8、性,低温下的韧性变差,冷脆性和性、强度和可焊性,低温下的韧性变差,冷脆性和时效敏感性增大时效敏感性增大等。等。脱氧程度排序:脱氧程度排序:特殊镇静钢镇静钢半镇静钢沸腾钢特殊镇静钢镇静钢半镇静钢沸腾钢 钢材性能与质量排序:钢材性能与质量排序:特殊镇静钢镇静钢半镇静钢沸腾钢特殊镇静钢镇静钢半镇静钢沸腾钢角钢角钢角钢角钢槽钢槽钢槽钢槽钢工字钢工字钢工字钢工字钢圆钢圆钢圆钢圆钢方钢方钢方钢方钢六角钢六角钢六角钢六角钢按建筑钢材分按建筑钢材分盘圆盘圆光圆光圆带肋带肋螺纹螺纹钢绞线钢绞线 厚板厚板中板中板薄板薄板普通钢管普通钢管无缝钢管无缝钢管1 1 1 1型钢型钢型钢型钢2 2钢筋钢筋3 3钢板钢板4
9、4钢管钢管钢丝绳钢丝绳8.2 8.2 钢材的技术性能钢材的技术性能钢材性能钢材性能 软钢软钢-曲线曲线bs 0b0.2 0 硬钢硬钢-曲线曲线强度强度塑性塑性冲击韧性冲击韧性硬度硬度冷弯性能冷弯性能焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)冷加工冷加工热处理热处理一一.力学性能力学性能 (机械性能机械性能)二二.工艺性能工艺性能 0.20.2条件屈服强度条件屈服强度一力学性能一力学性能(一)拉伸性能(一)拉伸性能E E弹弹性性阶阶段段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈颈缩缩阶阶段段 1 1opeope段段弹性阶段弹性阶段 1 1)op op 比例阶段比例阶段 p p比例极限比例极限EE弹性模量弹性模
10、量 2 2)pe pe 弹性阶段弹性阶段 e e弹性极限弹性极限低碳钢拉伸图中,钢材在静载作用下,受拉的低碳钢拉伸图中,钢材在静载作用下,受拉的OP阶段,应力和应变的比值称为弹性阶段,具阶段,应力和应变的比值称为弹性阶段,具有这种变形特征的性质称为弹性有这种变形特征的性质称为弹性弹性模量:钢材在弹性阶段中应力和应变的弹性模量:钢材在弹性阶段中应力和应变的比值称为弹性模量。比值称为弹性模量。E越大,使其产生一定量变形的应力值也越大;越大,使其产生一定量变形的应力值也越大;在一定应力下,产生的弹性变形越小。反映了钢在一定应力下,产生的弹性变形越小。反映了钢材的刚度。材的刚度。3 3s s下下b b
11、段段强化阶段强化阶段 b b极限抗拉强度极限抗拉强度 合理屈强比:合理屈强比:F Fsbsb=0.600.75=0.600.75屈强比屈强比反映钢材利用率和安全可靠程度的指标反映钢材利用率和安全可靠程度的指标2 2 2 2eseseses上上上上s s s s下段下段下段下段屈服阶段屈服阶段屈服阶段屈服阶段 ssss下下下下屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 SSSS屈服点屈服点屈服点屈服点(1)屈服强度:钢材在静载作用下,开始丧失对变)屈服强度:钢材在静载作用下,开始丧失对变形的抵抗能力,并开始产生大量变形时的应力。形的抵抗能力,并开始产生大量变形时的应力。拉伸图中对应的点为:拉伸图中对应的点
12、为:S下下中高碳钢没有明显的屈服点,通常以残余变形中高碳钢没有明显的屈服点,通常以残余变形为原标距长度为原标距长度0.2%的应力作为屈服强度。的应力作为屈服强度。当构件的实际应力达到屈服点时,将产生不可当构件的实际应力达到屈服点时,将产生不可恢复的永久变形,这在结构中是不允许的,所以屈恢复的永久变形,这在结构中是不允许的,所以屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据。服强度是确定钢材容许应力的主要依据。(2)抗拉强度:钢材在拉力作用下,能承)抗拉强度:钢材在拉力作用下,能承受的最大拉应力。受的最大拉应力。拉伸图中对应的点为:第三阶段的最高点。拉伸图中对应的点为:第三阶段的最高点。屈强比:屈服强度和
13、抗拉强度的比值。屈强比:屈服强度和抗拉强度的比值。屈强比越小,结构的可靠性越高,即防止屈强比越小,结构的可靠性越高,即防止破坏的潜力越大,太小时,钢材的利用率太低。破坏的潜力越大,太小时,钢材的利用率太低。屈强比的推荐值:屈强比的推荐值:0.60.75之间。之间。(1 1)塑塑性性变变形形:表表示示钢钢材材在在外外力力作作用用下下产产生生塑性变形而不破坏的能力。塑性变形而不破坏的能力。(2 2)表示方法)表示方法伸长率伸长率、断面收缩率断面收缩率 2 2)断面收缩率断面收缩率 1 1)伸长率伸长率 4bc段段断裂阶段(颈缩阶段)断裂阶段(颈缩阶段)提问:提问:钢材的伸长率与钢材中的含碳量有何关
14、系?钢材的伸长率与钢材中的含碳量有何关系?答:答:伸长率反映钢材的塑性,伸长率越大,伸长率反映钢材的塑性,伸长率越大,塑性越好。塑性越好。钢材的塑性随着含碳量增加而变差,钢材的塑性随着含碳量增加而变差,因此,钢材的伸长率随着含碳量增加而减小。因此,钢材的伸长率随着含碳量增加而减小。讨论讨论(1)(1)两种钢材的选用两种钢材的选用 请观察下图请观察下图中中、两种低碳钢的应力应变曲线的差异。两种低碳钢的应力应变曲线的差异。讨论下述问题:讨论下述问题:若对于变形要求严格的构件,若对于变形要求严格的构件,、两种低碳钢选用何种更合适两种低碳钢选用何种更合适?使用使用、两种钢材,哪一个安全性较高两种钢材,
15、哪一个安全性较高?讨论讨论观观察察与讨论与讨论(1)(1)两种钢材的选用两种钢材的选用 讨论讨论 从从、两条曲线比较可知,低碳钢两条曲线比较可知,低碳钢的弹性模的弹性模量量E E小于低碳钢小于低碳钢,也就是说,低碳钢,也就是说,低碳钢的抗变形能的抗变形能力不如低碳钢力不如低碳钢。对于变形要求严格的构件选用低。对于变形要求严格的构件选用低碳钢碳钢更为合适。更为合适。(1)(1)两种钢材的选用两种钢材的选用 讨论讨论 、两种低碳钢的屈服强度两种低碳钢的屈服强度s s相近,但低碳钢相近,但低碳钢的抗拉强度的抗拉强度b b高于高于。屈服强度与抗拉强度之比称。屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比,即为屈强比
16、,即s/s/b b。屈强比越小,反映钢材超过屈。屈强比越小,反映钢材超过屈服点工作时可靠性越大,结构的安全性越高。当然,服点工作时可靠性越大,结构的安全性越高。当然,屈强比过小时,表示钢材强度的利用率偏低,也不合屈强比过小时,表示钢材强度的利用率偏低,也不合理。有时也使用强屈比(理。有时也使用强屈比(b b/s s)来评价钢材的可靠)来评价钢材的可靠性。钢材性。钢材的屈强比较低,故其安全性高于钢材的屈强比较低,故其安全性高于钢材。Q2Q23 35 5钢材的屈强比为钢材的屈强比为0.580.580.630.63,普通的合金钢的屈,普通的合金钢的屈强比在强比在0.670.670.750.75之间。
17、之间。(二)冲击韧性(二)冲击韧性1 1定义:钢材抵抗冲击荷载的能力定义:钢材抵抗冲击荷载的能力2 2表示方法表示方法冲击韧性值冲击韧性值冲击试验:冲击试验:测量摆锤冲击前后的能量差摆锤的高度差摆锤的质量。再测量试件断裂面积。摆锤试件H0H1 3 3影响因素影响因素化学成分化学成分冶炼质量冶炼质量试件表面质量试件表面质量冷加工及时效冷加工及时效 l温度温度冷脆性冷脆性脆性转变温度脆性转变温度(三)疲劳强度(三)疲劳强度(三)疲劳强度(三)疲劳强度 疲劳破坏:钢材在交变荷载的疲劳破坏:钢材在交变荷载的疲劳破坏:钢材在交变荷载的疲劳破坏:钢材在交变荷载的反复作用下,往往在应力远小反复作用下,往往在
18、应力远小反复作用下,往往在应力远小反复作用下,往往在应力远小于其屈服强度时就发生脆性断于其屈服强度时就发生脆性断于其屈服强度时就发生脆性断于其屈服强度时就发生脆性断裂而破坏,这种现象称为钢材裂而破坏,这种现象称为钢材裂而破坏,这种现象称为钢材裂而破坏,这种现象称为钢材的疲劳破坏。的疲劳破坏。的疲劳破坏。的疲劳破坏。疲劳强度:钢材在交变荷疲劳强度:钢材在交变荷疲劳强度:钢材在交变荷疲劳强度:钢材在交变荷载反复作用下,载反复作用下,载反复作用下,载反复作用下,10106 610107 7次次次次(周期基数)内不发生断裂所(周期基数)内不发生断裂所(周期基数)内不发生断裂所(周期基数)内不发生断裂所
19、能承受的最大应力。能承受的最大应力。能承受的最大应力。能承受的最大应力。疲劳极限强度:钢材在无疲劳极限强度:钢材在无疲劳极限强度:钢材在无疲劳极限强度:钢材在无数次交变荷载作用下,而不至数次交变荷载作用下,而不至数次交变荷载作用下,而不至数次交变荷载作用下,而不至引起断裂的最大循环应力值。引起断裂的最大循环应力值。引起断裂的最大循环应力值。引起断裂的最大循环应力值。历史回顾历史回顾广州海珠桥的钢材广州海珠桥的钢材 20042004年,提供建造海珠桥钢年,提供建造海珠桥钢材的英国企业向广州市政部材的英国企业向广州市政部门发来传真,提醒有关部门门发来传真,提醒有关部门注意,这些钢材是从当时英注意,
20、这些钢材是从当时英国的一座旧钢桥上拆卸下来国的一座旧钢桥上拆卸下来的,所以就其寿命计算,海的,所以就其寿命计算,海珠桥使用的钢材预计已有百珠桥使用的钢材预计已有百年历史,已经进入疲劳期,年历史,已经进入疲劳期,继续使用则需进行疲劳强度继续使用则需进行疲劳强度的测试,并根据测试结果进的测试,并根据测试结果进行加固等。行加固等。广州海珠桥已广州海珠桥已“年逾七旬年逾七旬”,但其使用的钢材预计已有百年历史。,但其使用的钢材预计已有百年历史。(四)硬度(四)硬度1 1定义定义 钢钢材材表表面面抵抵抗抗硬硬物物压压入入产产生生局局部部变变形形的的能能力,即对局部塑性变形的能力。力,即对局部塑性变形的能力
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