建筑材料第八章 建筑钢材课件.ppt

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1、建筑材料第八章 建筑钢材第一节概述什么是建筑钢材？钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定型产品。建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。建筑钢材的特点？强度高；韧性、塑性好；抗冲击承受较大的塑性变形，便于冷加工质量均匀，性能可靠；易锈蚀，高温时易丧失强度。建筑钢材的用途？建筑工程中作为结构材料用型材作钢结构；用钢筋作钢筋混凝土结构。一、钢材的分类1.按化学成分分类铁（C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁钢（C<2%）碳素钢低碳钢（C<0.25%）中碳钢（0.25～0.6%）高碳钢（C>0.6%）合金钢低合金钢（合金<5%）中合

2、金钢（5～10%）高合金钢（>10%）2.按冶炼时脱氧程度分类（１）沸腾钢。（２）镇静钢。（３）半镇静钢。（４）特殊镇静钢。3.按有害杂质含量分类按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S）含量的多少，钢材可分为以下四类：（１）普通钢。（２）优质钢。（３）高级优质钢。（４）特级优质钢。4.根据性能及使用特性分类结构钢工具钢特殊性能钢专门用途钢5.按加工工艺分类压钢锻钢铸钢主要建筑钢材建筑上所用的主要是：属于碳素结构钢的低碳钢；属于普通钢的低合金结构钢。二、钢的冶炼、加工及对钢材性能的影响1.钢的冶炼1.钢的冶炼2.钢的加工热轧（压力热加工）冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧）热处理时效自然时效：冷拉后

3、常温下放15~20天人工时效：加热100~200℃，存放一段时间第二节钢材的力学性能及工艺性能一、力学性能1.抗拉性能抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率。（１）屈服点：当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段ＢＣ时，称屈服下限Ｃ下所对应的应力为屈服强度或屈服点，记做σs。设计时一般以σs作为强度取值的依据。对屈服现象不明显的钢材，规定以0.2％残余变形时的应力σ0.2作为屈服强度。（２）抗拉强度与屈强比对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用σb表示。设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有一定意义。屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的

4、可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但屈强比太小，则反映钢材不能有效地被利用。(3)伸长率：量出拉断后标距部分的长度Ll，标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长率。即二、硬度钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。布氏法的测定原理是利用直径为Ｄ（ｍｍ）的淬火钢球，以P（Ｎ）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得到直径为ｄ（ｍｍ）的压痕，以压痕表面积Ｆ（ｍｍ）除荷载Ｐ，所得的应力值即为试件的布氏硬度值ＨＢ，以数字表示，不带单位。洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用

5、于判定工件的热处理效果。三、冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性指标是夏比冲击试验确定的。以摆锤打击试件，于刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击韧性愈好。冷脆性钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。试验表明，冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种脆性称为钢材的冷脆性。发生冷脆时的温度称为临界温度，其数值愈低，说明钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度为低的钢材。发生冷脆

6、时的温度称为临界温度，其数值愈低，说明钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度为低的钢材。随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象称为时效。完成时效变化的过程可达数十年，但是钢材如经受冷加工变形，或使用中经受震动和反复荷载的影响，时效可迅速发展。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性，对于承受动荷载的结构应该选用时效敏感性小的钢材。二、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。冷弯性能指标是通过试件被弯曲的角度（90°、180°）及弯心直径ｄ对试件厚度（或直径）a的比值（ｄ/a）区分的，试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件

7、弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。2.可焊性指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。如硫产生热脆性，使焊缝处产生硬脆及热裂纹。又如，含碳量超过0.3％，可焊性显著下降等。第四节化学元素对钢材性能的影响1.钢材的化学成分及对性能的影响化学成分：碳、硅、锰、硫、磷等，氧、氮及各种合金元素。（1）碳：建筑钢材含碳量不大于0.8％。随着钢中