建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材+ֲ

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1、學(xué)習(xí)情景2建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材知識(shí)點(diǎn)：本項(xiàng)目講述了結(jié)構(gòu)甩鋼材的分類及其化學(xué)成分、力學(xué)性能，建筑鋼材的品種、規(guī)格以及材質(zhì)的檢驗(yàn)和驗(yàn)收。教學(xué)目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)，了解鋼材的品種、熟悉鋼材的性能、掌握鋼材的選用，能夠根據(jù)施工的需要、設(shè)計(jì)的要求合理選擇鋼材，以保證正常施工。一、鋼材的冶煉從鐵礦石開始到最終產(chǎn)品的鋼材為止，鋼材的生產(chǎn)大致可分為煉鐵、煉鋼和軋制三道工序。1、煉鐵礦石中的鐵是以氧化物的形態(tài)存在的，要用與氧的親和力比鐵更大的物質(zhì)——一氧化碳與碳等還原劑，通過還原作用從礦石中除去氧，還原出鐵。同時(shí)，為了使砂質(zhì)和粘土質(zhì)的雜質(zhì)（礦石中的廢石）易于熔化

2、為熔渣，常用石灰石作為熔劑。所有這些作用只有在足夠的溫度下才會(huì)發(fā)生，因此鐵的冶煉都是在可以鼓入熱風(fēng)的高爐內(nèi)進(jìn)行。2、煉鋼含碳量在2.06％以下的鐵碳合金稱為碳素鋼。因此，當(dāng)用生鐵制鋼時(shí)，必須通過氧化作用除去生鐵中多余的碳和其它雜質(zhì)，使它們轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镞M(jìn)入渣中，或成氣體逸出。這一作用也要在高溫下進(jìn)行，稱為煉鋼。常用的煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。電爐煉鋼是利用電熱原理，以廢鋼和生鐵等為主要原料，在電弧爐內(nèi)冶煉。由于不與空氣接觸，易于清除雜質(zhì)和嚴(yán)格控制化學(xué)成分，煉成的鋼質(zhì)量好。但因耗電量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。轉(zhuǎn)爐

3、煉鋼是利用高壓空氣或氧氣使?fàn)t內(nèi)生鐵熔液中的碳和其它雜質(zhì)氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘?。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，質(zhì)量和加工性能優(yōu)良，且可根據(jù)需要添加不同的元素，冶煉碳素鋼和合金鋼。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐可以利用高爐煉出的生鐵熔液直接煉鋼，生產(chǎn)周期短、效率高、質(zhì)量好、成本低。平爐煉鋼是利用煤氣或其它燃料供應(yīng)熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。平爐的原料廣泛，容積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡單，化學(xué)成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)量優(yōu)良。但平爐煉鋼周期長，效率低，成本高，現(xiàn)已逐漸被氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼所取代。3、鋼材的

4、澆注和脫氧按鋼液在煉鋼爐中或盛鋼桶中進(jìn)行脫氧的方法和程度的不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼4類。沸騰鋼采用脫氧能力較弱的錳作脫氧劑，脫氧不完全，在將鋼液澆注入鋼錠模時(shí)，會(huì)有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼在鑄模中冷卻很快，凝固后在鋼材中留有較多的氧化鐵夾雜和氣孔。鋼的質(zhì)量較差。鎮(zhèn)靜鋼采用錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵的過程中還會(huì)產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時(shí)不會(huì)出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。這種鋼質(zhì)量好，但成本高。半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，再用鋁補(bǔ)充脫氧，

5、其脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，用連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯（用作軋制鋼材的半成品）的工藝和設(shè)備已逐漸取代了笨重而復(fù)雜的鑄錠—開坯—初軋的工藝流程和設(shè)備。連鑄法的特點(diǎn)是：鋼液由鋼包經(jīng)過中間包連續(xù)注入被水冷卻的銅制鑄模中，冷卻后的坯材被切割成半成品。連鑄法的機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，可采用電磁感應(yīng)攪拌裝置等先進(jìn)設(shè)施提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)的鋼坯整體質(zhì)量均勻，但只有鎮(zhèn)靜鋼才適合連鑄工藝。因此國內(nèi)大鋼廠已很少生產(chǎn)沸騰鋼，若采用沸騰鋼，不但質(zhì)量差，而且供貨困難，價(jià)格并不便宜。鋼材冶煉的幾個(gè)名詞含義如下：（1）退火

6、-annealing將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。目的是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。（2）正火正火是將工件加熱到Ac：或Acm以上30～50℃，保溫一定時(shí)間后，從爐中取出在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。（3）淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于臨界冷卻速度（Vc）冷卻，以得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。（4）回火回火是將淬火鋼加熱至A1點(diǎn)以下某一溫度

7、保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)方式冷到室溫的熱處理工藝。它是緊接淬火的下道熱處理工序，同時(shí)決定了鋼在使用狀態(tài)下的組織和性能，關(guān)系著工件的使用壽命，故是關(guān)鍵工序。二、鋼材的組織構(gòu)造和缺陷1、鋼材的組織構(gòu)造(圖2.1)碳素結(jié)構(gòu)鋼是通過在強(qiáng)度較低而塑性較好的純鐵中加適量的碳來提高強(qiáng)度的，一般常用的低碳鋼含碳量不超過0.25％。低合金結(jié)構(gòu)鋼則是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)添加總量不超過5％的其它合金元素，來改善鋼材的性能。a.碳素鋼多晶體結(jié)構(gòu)示意圖b.鐵的體心立方晶格圖2.1鋼的組織結(jié)構(gòu)2、鋼材的鑄造缺陷當(dāng)采用鑄模澆注鋼錠時(shí)，與連續(xù)鑄造生產(chǎn)的鋼坯質(zhì)量均

8、勻相反，由于冷卻過程中向周邊散熱，各部分冷卻速度不同，在鋼錠內(nèi)形成了不同的結(jié)晶帶（圖2.2）?？拷T模外殼區(qū)形成了細(xì)小的等軸晶帶，靠近中部形成了粗大的等軸晶帶，在這二部分之間形成了柱狀晶帶。這種組織結(jié)構(gòu)的不均勻性，會(huì)給鋼