鋼材詳解上課講義.ppt

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1、鋼材詳解第七章鋼材定義：建筑工程中使用的各種鋼材，包括鋼結(jié)構(gòu)用的型鋼、鋼板和鋼筋混凝土用的鋼筋、鋼絲等以及鋼門窗和各種建筑五金等。優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高易于加工成板材、型材和線材良好的焊接和鉚接性能缺點(diǎn):易銹蝕、維護(hù)費(fèi)用高耐火性差生產(chǎn)能耗大（冶煉1T鋼耗煤1.66T，水48.6m3)主要內(nèi)容鋼的冶煉和分類建筑鋼材的主要力學(xué)性能鋼的化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響鋼材的加工與焊接建筑鋼材的品種與選用鋼材的防火和防腐蝕7.1鋼材的冶煉和分類1、鋼的冶煉鋼：含碳量在0.06%~2.0%，并含有某些元素的鐵碳合金。生鐵：含碳量為2.11~6.67%，且雜質(zhì)含量較多的鐵碳合金。（性脆硬，建筑上難以應(yīng)用）工業(yè)

2、純鐵：含碳量小于0.04%的鐵碳合金。2、鋼的生產(chǎn)過程：（1）煉鐵：將鐵礦石內(nèi)氧化鐵還原成鐵的過程。（2）煉鋼：將熔融的生鐵進(jìn)行氧化，使碳的含量降低到2.0％以下，同時(shí)把磷、硫等其它雜質(zhì)的含量也降低到容許的范圍內(nèi)。主要煉鋼方法：轉(zhuǎn)爐煉鋼法（氧氣、空氣）平爐煉鋼法電爐煉鋼法3.鋼材的分類Ⅰ按化學(xué)成分分：低碳鋼（含C量<0.25％）碳素鋼中碳鋼（含C量0.25％～0.60%）高碳鋼（含C量>0.60%）低合金鋼（合金元素總量<5%）合金鋼中合金鋼（合金元素總量5～10％）高合金鋼（合金元素總量>10%）Ⅱ按質(zhì)量分：普通碳素鋼（含硫量≤0.055％～0.065％，含磷量≤0.045％～

3、0.085％）優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含硫量≤0.03％～0.045％，含磷量≤0.035％～0.04％）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含硫量≤0.02％～0.03％，含磷量≤0.027％～0.035％）Ⅲ按用途分：結(jié)構(gòu)鋼/工具鋼/特殊鋼Ⅳ依據(jù)脫氧程度：沸騰鋼（F）半鎮(zhèn)靜鋼（b）鎮(zhèn)靜鋼(Z)特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。7.2建筑鋼材的主要力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容提綱：拉伸性能沖擊韌性冷彎性能疲勞強(qiáng)度硬度一、拉伸性能四個(gè)階段：Ⅰ彈性階段Ⅱ屈服階段Ⅲ強(qiáng)化階段Ⅳ頸縮階段Ⅰ彈性階段（OA段）彈性極限，用?p表示。此階段應(yīng)力?與應(yīng)變?成正比，其比值為常數(shù)，即彈性模量，

4、用E表示，?/?=E。彈性模量反映了鋼材抵抗變形的能力。它是鋼材在受力條件下計(jì)算結(jié)構(gòu)變形的重要指標(biāo)。常用低碳鋼的彈性模量E=(2.0~2.1)?105MPa，?p=180~200MPa。Ⅱ屈服階段（AB段）應(yīng)力超過?p后，應(yīng)變?cè)黾雍芸?，而?yīng)力基本保持不變。這種現(xiàn)象稱為屈服。此時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變不再成比例，試件開始產(chǎn)生塑性變形。?－?曲線上開始發(fā)生屈服的點(diǎn)Ｂ，稱為屈服點(diǎn)，這時(shí)的應(yīng)力稱為屈服極限，用?s表示。鋼材受力達(dá)到屈服點(diǎn)后，變形即迅速發(fā)展，盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設(shè)計(jì)中一般以屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。常用低碳鋼的?s為185~235MPa。Ⅲ強(qiáng)化階段（BC段）當(dāng)荷載超過屈

5、服點(diǎn)后，因塑性變形使其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，抵抗變形的能力有所增強(qiáng)，?－?曲線又開始上升，稱為強(qiáng)化階段。曲線最高點(diǎn)Ｃ所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用?b表示。常用低碳鋼的?b為375-500MPa。屈強(qiáng)比（?s/?b）——屈強(qiáng)比越小，鋼材在受力超過屈服點(diǎn)時(shí)的可靠性越大，結(jié)構(gòu)越安全。但如果屈強(qiáng)比過小，則鋼材有效利用率太低，造成浪費(fèi)。常用低碳鋼屈強(qiáng)比為0.58~0.63，合金鋼為0.65~0.75。Ⅳ頸縮階段（CD段）應(yīng)力超過?b后，試件的變形開始集中于某一小段內(nèi)，使該段的橫截面面積顯著減小，出現(xiàn)圖所示的頸縮現(xiàn)象，?－?曲線開始下降，直至Ｄ點(diǎn)，試件被拉斷。塑性指標(biāo)A、伸長率（?）B、截

6、面收縮率（?）?與?值越大，說明材料的塑性越好0硬鋼的屈服點(diǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用的高強(qiáng)度鋼筋和鋼絲具有硬鋼的特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度高，無明顯的屈服階段，伸長率小。這類鋼材由于沒有明顯的屈服階段，不能測定屈服點(diǎn)，故常用發(fā)生殘余變形0.2%l0時(shí)的應(yīng)力作為規(guī)定的屈服極限，用?0.2表示。二、沖擊韌性沖擊韌性——指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。鋼材的沖擊韌性用沖斷試樣時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功——沖擊功鋼材的沖擊韌性值用?K來表示，?K的單位為J/cm2。?K越大表示鋼材抗沖擊的能力越強(qiáng)。沖擊韌性試驗(yàn)示意圖影響沖擊韌性的因素化學(xué)成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、軋制質(zhì)量如鋼中磷、硫含量較高，存在偏析、非金屬

7、夾雜物和焊接中形成的微裂紋等都會(huì)使沖擊韌性顯著降低。?K值還與試驗(yàn)溫度有關(guān)。某些材料在常溫時(shí)沖擊韌性并不低，破壞時(shí)呈現(xiàn)韌性破壞特征。但當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某值時(shí)，?K突然大幅度下降，材料無明顯塑性變形而發(fā)生脆性斷裂，這種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性。?K劇烈改變的溫度區(qū)間稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。承受動(dòng)荷載、負(fù)溫結(jié)構(gòu)等需檢驗(yàn)鋼材的冷脆性。鋼材的沖擊韌性與溫度的關(guān)系三、耐疲勞性鋼材在交變荷載的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度時(shí)就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。實(shí)驗(yàn)證明，鋼材承受的交變應(yīng)力?越