土木工程材料 8 第七章 建筑钢材课件.ppt

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1、土木工程材料2011.5第七章建筑钢材第七章建筑钢材课题引入：通过新型建筑（如图7-1所示）对钢材的应用，引出本章的主要内容—钢材的冶炼、分类、技术性能、技术标准与应用以及钢材的腐蚀与防锈等内容。图7-1国家体育馆第七章建筑钢材第七章建筑钢材本章主要内容一、钢材的冶炼与分类钢、铁的冶炼与区别钢材的分类二、钢材的技术性能力学性能工艺性能化学成分对钢材性能的影响热处理对钢材性能的影响钢材冷加工技术及应用三、钢材的技术标准及应用碳素结构钢优质碳素结构钢低合金高强度结构钢钢筋和钢丝第七章建筑钢材本章主要内容四、桥梁用钢与钢轨用钢桥梁结构钢钢轨钢五、钢材的腐蚀与

2、防腐措施钢材的腐蚀类型钢材的防护第七章建筑钢材一、钢和铁的冶炼（一）铁的冶炼定义：铁通称生铁，是由铁矿石、焦炭和助熔剂（石灰石）在高炉中经高温冶炼，从铁矿石中还原出来的；冶炼步骤：第一节钢材的冶炼与分类（二）钢的冶炼定义：炼钢就是将生铁通过平炉、转炉进行精炼，使熔融的铁水氧化，将碳的含量降低到规定范围（小于2.11%），并清除有害杂质，添加必要的合金元素。冶炼步骤：冶炼方法:氧气转炉法、电炉法和平炉法第七章建筑钢材第七章建筑钢材二、钢与铁的区别钢和铁的主要区别在于含碳量不同铁：生铁的含碳量为2.11～6.69％，并含杂质较多的铁碳合金。钢：钢是以铁为主

3、要元素，含碳量为0.02～2.11％，并含少量其他元素的铁碳合金。三、钢材的分类（一）按化学成分分类1．碳素钢：主要化学成分是铁，其次是碳，故也称碳钢或铁碳合金，其含碳量为0.02%～2.06%。分为低碳钢、中碳钢、高碳钢2．合金钢：合金钢是在炼钢过程中，为改善钢材的性能，特意加入某些合金元素而制得的一种钢。分为低合金钢、中合金钢、高合金钢第七章建筑钢材（二）按有害杂质含量分类1．普通钢：磷含量≤0.045%，硫含量≤0.050%；2．优质钢：磷含量≤0.035%，硫含量≤0.035%；3．高级优质钢：磷含量≤0.025%，硫含量≤0.025%；4．特

4、级优质钢：磷含量≤0.025%，硫含量≤0.015%。第七章建筑钢材第七章建筑钢材（三）按用途分类1．结构钢：主要用于建筑结构，如钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢等。2．工具钢：主要用于各种刀具、量具及模具的钢，一般为高碳钢。3．特殊钢：具有特殊的物理、化学及机械性能的钢。4．专用钢：具有专门用途的钢，如铁道用钢、压力容器用钢、建筑装饰用钢等。第二节钢材的技术性能钢材的性能主要包括力学性能(抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度和硬度等)和工艺性能(冷弯性能、焊接性能和热处理性能等)两个方面。一、力学性能（一）拉伸性能实验方法：使用万能试验机在试件两端施加一对缓慢

5、增加的拉伸荷载，观察试件的受力与变形过程，直至被拉断，如图7-2所示。第七章建筑钢材第七章建筑钢材低碳钢受拉时，其应力－应变关系曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段，见图7-3。图7-2钢材的拉伸试件1.钢材应力－应变关系曲线图7-3低碳钢单轴拉伸应力-应变示意图第七章建筑钢材1）弹性阶段－OB段如卸去荷载，试件将恢复原状，不产生残留塑性变形。与A点相对应的应力为比例极限；与B点相对应的最大应力称为弹性极限。2）屈服阶段－BC段定义：在BC曲线范围内，应力与应变不成比例，不再是弹性变形，而是产生了塑性变形，应变增加的速度大于应力增

6、长速度，这一阶段称为屈服阶段。表现：该阶段在材料万能试验机上表现为指针不动(即使加大送油)或来回窄幅摇动。3）强化阶段－CD段当荷载超过屈服点以后，由于试件内部组织结构发生变化，抵抗变形能力又重新提高，故称为强化阶段。对应于最高点D点的应力为抗拉强度，又称强度极限，用表示。4）颈缩破坏阶段－DE段过D点后，材料变形迅速增大，而应力反而下降。试件在拉断前，于薄弱处截面显著缩小，产生“颈缩现象”，直至断裂，如图7-4所示。第七章建筑钢材第七章建筑钢材图7-4钢材颈缩拉断示意图2.主要指标1）弹性模量(E)定义：在弹性阶段的OA段内，应力与应变的比值为一常量

7、，称为弹性模量，用E表示。公式：2）屈服强度定义：以屈服阶段的最低应力点作为材料抗力的指标，称为屈服强度或屈服点，用表示。公式：应用：钢材在结构中的受力不得进入屈服阶段，在结构设计中以屈服强度作为钢材设计强度取值的依据，施工选材验收也以屈服强度作为重要的技术指标。硬钢性质：中碳钢与高碳钢(硬钢)，拉伸时的应力－应变曲线无明显屈服现象，伸长率小，断裂时呈脆性破坏，其应力－应变曲线如图7-5所示。规范规定以试件在拉伸过程中产生0.2%塑性变形时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度第七章建筑钢材第七章建筑钢材图7-5硬钢的应力-应变曲线3）抗拉强度定

8、义：称强度极限D点对应的应力为抗拉强度公式：4）屈强比定义：钢材的屈服强度与抗拉强度之比称为屈