建筑钢材介绍与学习.ppt
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1、第八章 建筑钢材,81 概 述,上海宝钢,一、钢及其特性,钢理论上,凡是把含碳量小于2%,含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%,称为生铁;含碳量小于0.08%,称为工业纯铁。钢的特点具有强度高,塑性好,具有良好的韧性;工艺性能良好,易于加工;但是,钢材易锈蚀、耐火性差。,二、建筑钢材的主要品种,1.型钢简单截面型钢:圆钢、方钢、六角钢、八角钢等;复杂截面型钢:工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。,二、建筑钢材的主要品种,2.线材如钢筋、钢丝等。,二、建筑钢材的主要品种,3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。,二、建筑钢材的主要品种,4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,压型彩钢板,三、钢的冶
2、炼方法简介,按照炼钢炉的种类,炼钢方法可分为:1.空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。2.氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。3.平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。4.电炉炼钢法,白口铁,液态生铁,吹入空气或氧气,钢,浇注成钢锭,脱 氧,四、钢的分类,1.按冶炼方法分2.按质量分 按S和P元素含量,分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。,钢,转炉钢,沸腾钢,电炉钢,平炉钢,按冶炼方法分,按脱氧程度分,半镇静钢,镇静钢,特殊镇静钢,按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢,四、钢的分类,3.按化学成分分4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢(如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢
3、、磁钢等。,钢,中碳钢,低合金钢,高碳钢,低碳钢,碳素钢,合金钢,中合金钢,高合金钢,C0.25%,C=0.25%0.60,C0.60,合金总含量5%,5%10,10,82 建筑钢材的主要性能,建筑钢材的技术性能,冷弯性能,1.应力 2.应变3.弹性变形4.塑性变形,A,一、拉伸性能,标准试件,按照一定的要求,对表面进行车削加工后的试件。,非标准试件,不经过加工,直接在线材上切取的试件。,一、拉伸性能,一、钢材的拉伸性能,钢材的拉伸演示过程以低碳钢为例,L0=5d0或10d0,演示,低碳钢的受拉过程分为四个阶段,建筑钢材的抗拉性能,O,弹性阶段OA,屈服阶段AB,强化阶段BC,颈缩阶段CD,低
4、碳钢受拉的应力应变图,演示,建筑钢材的抗拉性能,一、弹性阶段OA 一条通过原点的直线,应力与应变成正比。弹性弹性模量 E值的大小反映了钢材抵抗弹性变形的能力。A点对应的应力。,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,E1 E2,图形的特点:,试件的特点:,计算的指标:,弹性极限,建筑钢材的抗拉性能,二、屈服阶段AB 一条波动的曲线,应力增加很小,而应变增加很大。所能承受的拉力增加很小,而塑性变形迅速增加,似乎钢材不能承受外力 屈服强度(也叫屈服点)点对应的应力。,图形的特点:,试件的特点:,计算的指标:,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,A,C,D,B,屈服。,三、强化阶段BC 一段上升的曲线。抵抗塑性
5、变形的能力又重新提高抗拉强度,图形的特点:,试件的特点:,计算的指标:,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,A,C,D,B,C点对应的应力。,建筑钢材的抗拉性能,强化。,四、颈缩阶段CD 一段下降的曲线。变形迅速发展,在有杂质或缺陷处,断面急剧缩小,直到断裂。伸长率:,图形的特点:,试件的特点:,计算的指标:,建筑钢材的抗拉性能,计算的指标:,颈缩,三个重要的指标1.屈服强度s 结构设计中钢材强度取值的依据2.抗拉强度b 钢材所能承受的最大应力 屈强比 屈强比,利用率,安全可靠程度3.伸长率 衡量钢材塑性的指标,越大说明钢材的塑性越好,O,A,A,C,D,B,4断面收缩率,A0、An前后的截面积,
6、2.硬钢(高碳钢)的拉伸性能,硬钢强度高,塑性差,拉伸过程无明显屈服阶段,无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度0.2来代替屈服强度。规定:产生残余变形为原始标距的0.2%时所对应的应力值,作为硬钢的屈服强度,称为条件屈服强度,用0.2表示。,演示,二、冲击韧性,定义及指标指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值k表示。k 越大,则冲击韧性越好。k是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功(J/cm2)。,演示,二、冲击韧性,影响因素硫、磷含量高,存在化学偏析,含非金属夹杂物,焊接形成裂纹,温度降低等,均会降低冲击韧性。对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材,必须考虑冲击韧性。,钢
7、的化学成分;例:S、P冲击韧冶炼及轧制质量质量冲击韧性温度温度,冲击韧性,三、工艺性能,1.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯试验的指标:弯心直径d与试件厚度(直径)a的比值d/a;弯曲角度(90或180);试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。通过冷弯试验,更有助于暴露钢材的某些内在缺陷,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。,演示1,演示2,三、工艺性能,2.可焊性 可焊性是指在一定焊接工艺条件下,在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响,焊接后接头强度是否与母体相近的性能。可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等,均会降低可
8、焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时,为了改善焊接后的硬脆性,焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。,四、钢材的冷加工强化和时效,1.冷加工强化冷加工强化是钢材在常温下,以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。建筑钢材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等。对钢材进行冷加工的目的,主要是提高屈服强度和硬度、节约钢材,同时也达到调直和除锈的目的。钢筋冷拉后屈服强度可提高15%-20%,冷拔后屈服强度可提高40%-60%。,四、钢材的冷加工强化和时效,2.时效钢材随时间的延长,其强度、硬度提
9、高,而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。时效分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将其冷加工后,在常温下放置1520d;人工时效是将冷加工后的钢材加热至100200保持2h以上。经过时效处理后的钢材,其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高,而塑性和韧性降低。,3、热处理方式,加热,保温,淬火,正火,退火,回火,时间,温度,五、钢的化学成分对钢材性能的影响,1.碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降。但当含碳量大于1.0%时,由于钢材变脆,强度反而下降。,含碳量对热轧碳素钢性质的影响,b抗拉强度;k冲击韧性;HB硬度;伸长率;面积缩减率,五、钢的化学成分对钢
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