第八章建筑钢材.ppt
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1、第七章 建筑钢材,本章概述钢的冶炼、加工及分类方法;建筑钢材的力学性能和工艺性能;钢的化学成分对钢材的性能的影响;钢材的压延加工和热处理;建筑钢材的牌号与应用等。,第一节 概述,钢铁材料包括生铁和钢材。 生铁是铁矿石在高炉内通过焦炭还原而得到的铁碳合金。 钢是用生铁冶炼而成的。将生铁在熔融状态下进行氧化,除去过多的碳及杂质即得钢液。 钢材的分类,按脱氧程度的不同,钢材可分为: 沸腾钢:脱氧不充分,代号“F” 镇静钢:脱氧充分,代号“Z” 半镇静钢:脱氧程度介于“F”与“Z”之间,代号“b” 特殊镇静钢:脱氧彻底,代号“TZ”,按化学成分,可分为: 按含碳量的多少,可分为低碳钢(C0.6%)。
2、按合金元素的含量,可分为非合金钢、低合金钢及合金钢三大类。 按钢材质量,可分为: 普通质量钢、优质钢和特殊优质钢。,按主要性能和使用特性,可分为: 结构钢:建筑结构、机械结构(低、中碳钢) 工具钢:各种工具(高碳钢) 特殊钢:不锈钢(具有各种特殊的物理化学性质) 专门用途钢:桥梁钢、铁道用钢、船舶用钢、低温压力容器用钢等,第二节 建筑钢材的力学性能和工艺性能,力学性能 (1)抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。,拉伸过程分四个阶段: OA:弹性阶段 AB:屈服阶段 BC:强化阶段 CD:颈缩阶段,抗拉屈服强度(s) 是指钢材在拉力作用下,开始产生塑性变形时的应力。 有些钢材无明显屈服点(合金钢
3、、高碳钢等硬钢),应采用产生残余变形为0.2%时的应力作为屈服强度,记为0.2。,抗拉极限强度(b) 是指试件破坏前,应力应变图上的最大应力值,亦称抗拉强度。 屈强比( s/ b) 是指钢材的抗拉屈服强度与极限强度的比值。 屈强比是钢结构和钢筋混凝土结构中选用钢材的一个质量指标。,伸长率(),意义: 值越大,塑性增强,可避免结构过早破坏;加工性增强, 安全性增强。 值有两种:5表示L0=5d0,d0钢材直径; 10表示L0=10d0。,Lo试件原始标距长度,mm ; L1试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度,mm。,钢材的化学成分、晶粒度、环境温度对冲击韧性有很大的影响。此外,钢材中微裂隙以及
4、晶界析出物等都会使冲击韧性显著下降。,(2)冲击韧性 指钢材抵抗冲击荷载的能力。,(3)硬度,建筑材料常用的硬度指标是布氏硬度。 硬度的大小,可以用来判断钢材的软硬,有可以及近似地估计钢材的抗拉强度。一般来讲,硬度高,耐磨性较好,但脆性亦大。,2.工艺性能,(1)可焊性 焊接会使焊缝及其附近区域内的钢材发生组织构造的变化,产生局部变形、内应力和局部变硬变脆,甚至在焊缝周围产生裂纹,降低钢材质量。,是指钢材在常温下承受静力弯曲时所容许的变形能力。 判定标准:若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层,认为冷弯性能合格。 冷弯试验意义:能反映试件弯曲处的塑性变形,能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应
5、力和夹杂物等缺陷。也能对钢材的焊接质量进行严格的检验。,(2)冷弯性能,第三节 钢的晶体组织、化学成分对其性能的影响,1.钢的基本晶体组织 钢的基本组分是铁和碳。铁原子和碳原子之间的结合方式有三种基本方式:固溶体、化合物及二者之间的机械混合物。 由于铁与碳结合方式的不同,碳素钢在常温下形成的基本晶体组织有以下三种:,铁素体和奥氏体 铁素体:碳在-Fe中形成的固溶体。铁素体强度和硬度低,塑性好,伸长率大。 奥氏体:碳在-Fe中形成的固溶体。奥氏体是强度、塑性和韧性都很高的组织。 渗碳体 渗碳体是铁与碳的化合物,分子式为Fe3C,含碳量高达6.67。渗碳体塑性差,性质硬脆,抗拉强度低。,珠光体 是
6、铁素体和渗碳体的混合物。其含C为0.8,通常为层状结构。 珠光体性能介于铁素体和渗碳体之间。,2.钢的基本晶体组织的相对含量与含碳量之间的关系,亚共析钢 含碳量小于0.8时,钢的基本晶体组织由铁素体和珠光体组成。 共析钢 含碳量为0.8时,钢的基本晶体组织仅为珠光体组成。 过共析钢 含碳量大于0.8时,钢的基本晶体组织由珠光体和渗碳体组成。,第四节 化学元素对钢材性能的影响,碳 含碳量增加,钢的伸长率和冲击韧性逐渐下降,但硬度增大,抗拉强度则在C0.8时随含C量的增加而逐渐提高。 C 0.8时则逐渐下降。 含碳量增加,将使钢材的冷弯性能、焊接性能下降。,硅 当钢中含Si量小于1时,能显著提高钢
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