建筑材料应用与检测教案作者张凡08建筑钢材应用与检测教案

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1、第八章建筑钢材应用与检测学习目标：了解建筑钢材的主要品种、分类牌号；学握建筑钢材的主要技术性质、影响因索及工程应用；理解钢材的冷加工、时效的原理、目的及应用；会依据现行国家标准正确取样、规范使用建材试验仪器、掌握建筑钢材的检测技能。能力要求：了解建筑钢材的取样方法；能熟练地进行建筑钢材主要技术性能的检测。准确填写检测报告并根据检测结果进行建筑钢材的质量评定。知识8.1建筑钢材概述:定义：钢材是以恢为主要元素，含碳量为0.02%〜2.06%,并含有其他元素的合金材料。建筑钢材主要包括：钢结构用各种型钢（如工字钢、角钢、槽钢、方钢等）、板材、钢管、钢筋和钢丝等；钢材的优点：（1）抗拉、抗

2、压和抗冲击性能好；（2）可切割、可焊接、可钏接，装配方便；钢材的缺点：容易锈蚀。8.1.1钢材的分类1.钢的冶炼理论上，将含碳量在2%以下，含杂质较少的铁碳合金称为钢。炼钢的过程，是以炼钢生铁（口口铁）为原料，在熔融状态下，采取一定的措施如吹入空气或氧气，使生铁中的杂质含量和含碳量降低到规定标准要求，再经过脱氧处理的工艺过程。为了改善钢的性能，必要时可掺入合金元素。常用的炼钢炉主要有转炉、平炉和电炉。在钢的冶炼过程屮，不町避免地使部分氧化铁残阳在钢水中，降低了钢的质量，因此要进行脱氧处理。2.钢材的分类（1）按冶炼时脱氧程度分类根据炼钢过程中脱氧程度不同，钢材可分沸腾钢、镇静钢和特殊

3、镇静钢三类。1）沸腾钢如果炼钢时脱氧不充分，钢液中述有较多金属氧化物，浇铸钢锭后钢液冷却到一定的温度，其中的碳会与金属氧化物发生反应，生成大量一氧化碳气体外逸，引起钢液激烈沸腾，因而这种钢材称为沸腾钢，其代号为“产。沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等在钢屮分布不均，富集于某些区间的现象较严重,钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。但从经济匕比较，其成品率较高，故成木较低。2）镇静钢如果炼钢吋脱氧充分，钢液中金属氧化物很少或没有，在浇铸钢锭吋钢液会平静地冷却凝固，这种钢称为镇静钢，其代号为“ZS镇静钢组织致密，气泡少，偏析程度小，各种力学性能比沸腾

4、钢优越。可用于受冲击荷载的结构或其他重要结构。3）特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度还要充分的钢材，其代号为“TZ”。特殊镇静钢质量最好，适用于特别重要的结构钢。（2）钢材按化学成分分类钢材按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。1）碳素钢含碳量为0.02%〜2.06%的铁碳合金称为碳素钢，也称碳钢。碳素钢根据含碳量可分为：低碳钢：含碳小于0.25%；中碳钢：含碳0.25%〜0.6%；高碳钢：含碳大于0.6%。2）合金钢碳素钢中加入一定量的合金元素则称为合金钢。在合金钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅（Si）、镒（Mn）、磷（P）、硫（S）、氮（N）之外,还加入一定量的硅（Si）、镒（Mn）、钛

5、（Ti）、M（V）、银（Ni）、觇（Nb）等一种或几种元素进行合金化，以改善钢材的使川性能和工艺性能，这些元索称为合金元索。按合金元索的总含量町分为：低合金钢：合金元素总含量小于5%；屮合金钢：合金元素总含虽:为5%〜10%：高合金钢：合金元素总含量人于10%。建筑上所川的钢材主耍是碳索钢屮的低碳钢和合金钢屮的低合金钢。（3）按用途分类：1）结构钢：建筑工程中常用结构钢种为碳索结构钢中的低碳钢和低合金高强度结构钢。2）工具钢：主要用于各种切削工貝的钢；3）特殊钢：据川某种特殊的物理、化学性质的钢，如耐酸钢、耐热钢和不锈钢等。（4）按压力加工方式分为：为消除冶炼、铸锭过程中，钢材中出现

6、的结构不均匀、气泡等缺陷而进行压力加工的方法1）热加工钢材：加热到一定温度进行的压力加工；2）冷加工钢材：常温下进行压力加工的钢材；8.1.2建筑钢材的主要技术性质钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括强度、弹性、幫性和耐疲劳性等。工艺性能表示钢材在各种加工过程屮的行为，包括冷弯性能和可焊性等。1•抗拉性能（1）低碳钢的拉伸过程抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。钢材受拉时，在产牛应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材的主耍力学特征。从低碳钢（软钢）的应力■应变关系中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（04）、

7、屈服阶段（AB）、强化阶段（BC）和颈缩阶段（CD）。⑴弹性阶段在图小04段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢复原状,无残余形变，这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点（/点）所对应的应力称为弹性极限，用心表示，在弹性阶段，应力和应变的比值为常数称为弹性模量，用E表示，即E=a/e0（2）屈服阶段当应力超过弹性极限后，应变的增长比应力快，此时，除产牛弹性变形外，还产生塑性变形。当应力达到叭:点时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢材