第七章建筑钢材.pptx

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1、第八章 金属材料第二节 建筑钢材的基本知识v一、钢的冶炼 v1、生铁是由铁矿、熔剂(石灰石)、燃料(焦炭)在高炉中经过还原反应和造渣反应而得到的一种铁、碳合金。v生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能焊接、锻造、轧制。v2、钢v钢是由生铁冶炼而成。v在理论上凡含碳量在2以下，含有害杂质较少的铁、碳合金可称为钢。v3、炼钢的过程v是把熔融的生铁进行氧化，使碳含量降低到预定的范围，其他杂质降低到允许范围。v在炼钢的过程中，采用的炼钢方法不同，除掉杂质的程度就不同，所得钢的质量也有差别。v目前，建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构普通碳素结构钢钢和普通低合金结构钢。普通低合金结构钢。钢分类钢分类 GB/T13

2、304-91 表表7-1 P124第三节第三节 建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能v三大性能：力学性能、工艺性能和化学性能等。v目的：只有了解、掌握钢材的各种性能，才能做到正确、经济、合理地选择和使用钢材。v一、力学性能 v(一)拉伸性能 v1、定义v2、试验方法v3、关系曲线：如图71所示的应力-应变关系曲线。v低碳钢受拉至拉断，经历了四个阶段：v（1）弹性阶段(OA)v（2）屈服阶段(AB)v（3）强化阶段(BC)v（4）颈缩阶段(CD)v(1)弹性阶段 va.弹性变形vb.弹性极限，以p表示。vc.应力与应变的比值为常数，即弹性模量(E)，E=/，单位MPa。弹性模量反映钢材抵

3、抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。建筑常用碳素结构钢Q235的弹性模量E=(2021)MPa。v(2)屈服阶段 va.塑性变形vb.上屈服点、下屈服点vc.AB段称为屈服阶段、屈服现象vd.屈服强度：与B下点(此点较稳定，易测定)对应的应力称为屈服点(屈服强度)，用s表示。v钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设计中钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个参数。v(3)强化阶段 va.BC呈上升曲线，称为强化阶段。vb.对应于最高点C的应力值(b)称为极限抗拉强度，简称抗拉强度强度极限。vb是钢材受拉时所能承受的最大

4、应力值。vc.屈服强度和抗拉强度之比(即屈服比=s/b)能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构合理的屈强比一般为060075。v(4)颈缩阶段va.CD段称为颈缩阶段。vb.伸长率()v将拉断后的试件拼合起来，测定出标距范围内的长度L1(mm)，L1与试件原标距L0(mm)之差为塑性变形值，它与L0之比称为伸长率()，如图72所示。伸长率的计算式如下:v伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标v越大，说明钢材的塑性越好。vc.塑性变形在试件标距内的分布是不均匀的，颈缩处的变形最大，离颈缩部位越远其变

5、形越小。v所以原标距与直径之比越小，则颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越大，计算出来的值越大。通常以 5和 10分别表示L0=5d0和L0=l0d0时的伸长率。对于同一种钢材，其 5大于 10。v4、中碳钢与高碳钢(硬钢)的拉伸曲线v如图73所示。v(二)冲击性能 v1、冲击韧度：v2、有关因素：v钢材的冲击韧度与钢的化学成分、冶炼与加工有关。v一般来说，钢中的P、S含量较高，夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会降低冲击韧度。此外，钢的冲击韧度还受温度和时间的影响。v常温下，随温度的下降，冲击韧度降低很小，此时破坏的钢件断口呈韧性断裂状；v(三)疲劳强度v1、疲劳破坏。v2、疲劳强度，或称疲劳极

6、限。v疲劳强度是试件在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最大主应力值，一般把钢材承受交变荷载100000010000000次时不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。v3、疲劳破坏的原因v(四)硬度v1、定义v2、分类：布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）。常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。v3、各类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关性。v材料的强度较高，塑性变形抵抗力越强，硬度值也就越大。由试验得出，当低碳钢的HB175时，其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式如下：vb=0.36HBv根据这一关系式，可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算该钢材的b值。v建筑建筑钢材常以屈服材常以屈服强

7、度、抗拉度、抗拉强度、伸度、伸长率、冲率、冲击韧性等性性等性质作作为评定牌号的依据。定牌号的依据。二、工艺性能v良好的工艺性能，可以保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。v冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能均是建筑钢材的重要工艺性能。v（一）冷弯性能v1、定义：冷弯性能是反映钢材在常温下承受弯曲变形的能力。其指标是指试件弯曲的角度和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值（d/a）来表示，如图7-6和图7-7所示。v2、冷弯性能合格：试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。v3、意义：相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，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。并且能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。v v(二)冷加工性能及时效处理 v1冷加工强化处理va.冷加工强化处理vb.建筑工地或预制构件厂常用的方法是冷拉和冷拔。v2时效 va.时效vb.自然时效vc.人工时效冷拔示意图v(三)焊接性能 v1、焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要联接方式。v2、焊接性能v3、有关因素：钢材可焊性能的好坏，主要取决于钢的化学成分。v4、钢筋焊接应注意的问题是：搭节焊电弧焊坡口焊帮条焊