第八章钢结构材料ppt课件.ppt

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1、建筑钢材第一节建筑结构用钢的基本要求第二节钢材的主要机械性能第三节钢材的破坏形式第四节影响钢材性能的主要因素第五节建筑结构用钢的种类及选择第一节建筑结构用钢的基本要求●钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。1、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；2、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载；3、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能；●据以上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐承重结构用钢宜采用：炭素结

2、构钢中的Q235钢及低合金高强结构钢中的Q345、Q390和Q420钢四种钢材。第二节钢材的主要机械性能一、单向拉伸试验曲线根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，fy为钢材拉、压强度标准值。二、钢材的主要机械性能钢材的强度：屈服强度和抗拉强度钢材的塑性：伸长率冷弯性能冲击韧性拉伸试验荷载－变形（F－ΔL）曲线应力－应变（σ－ε）曲线弹性阶段:斜直线的终点对应的应力为比例极限，弹性阶段的顶点对应的应力为弹性极限。弹性模量弹塑性阶段：变形包括弹性变形和塑性变形，切线模量随应力的增加而逐渐减小。

3、强度塑性阶段：弹塑性阶段后期的上下波动平台的下限点为屈服极限。强化阶段：屈服阶段后，钢材内部组织经重新调整，又部分地恢复了继续承载能力，直至曲线的最高点为抗拉强度。颈缩阶段：应力达到抗拉强度时，试件局部出现横向收缩变细—颈缩。2、塑性塑性—钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量。衡量钢材塑性指标是：伸长率和断面收缩率伸长率：断面收缩率—试件原标距长度和原截面面积；—试件拉断后标距长度和颈缩断口截面面积。3、冷弯性能冷弯性能-钢材在常温下冷加工过程中产生塑性变形能力。冷弯性能实验是用弯心直径为d

4、的冲头对试件压弯180度，然后检查试件表面，以不出现裂纹和分层为合格。冷弯性能不仅能衡量钢材的塑性和冷加工性能，而且也能暴露钢材内部的缺陷，是钢材塑性及冶金质量的综合指标。4、韧性韧性—钢材在冲击荷载下抵抗脆性破坏的机械性能指标。冲击韧性αk衡量—冲击实验测量冲击功越大，则钢材的韧性越好。冲击韧性除与钢材的质量密切有关，还与钢材的轧制方向有关，顺着轧制方向好。冲击韧性值还与温度有关。当达到一定的负温度时，冲击韧性急速下降。故用于表征钢材承受动力荷载的能力（动力指标），按常温（20o）、零温（0o）、负温（-20o、-4

5、0o）区分。kvAkvA5、可焊性可焊性－表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力－不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。影响钢材可焊性的因素很多：钢材的品种、化学成分及规格等自身的因素外，还与节点的复杂程度、约束程度、焊接工艺等有关，故易焊钢材的可焊性好。反之难焊钢材可焊性差。第三节钢材的破坏形式一、塑性破坏(延性破坏）塑性破坏—截面上的应力超过达到时才发生破坏，其加荷的延续时间长，构件拉断时有比较大的变形很容易及时发现和采取补救措施。断口呈纤维状，色泽发暗。二、脆性破坏脆性破坏—截面上的平均应力值小于时已经发生破

6、坏，构件拉断时变形很小且几乎无任何迹象而突然断裂。破坏性很大。断口平齐，呈有光泽的晶粒状。uf第四节影响钢材性能的主要因素1、化学成份的影响2、冶金及轧制3、冷作硬化与时效硬化4、复杂应力5、应力集中与残余应力6、温度1、化学成份的影响基本成份为Fe，炭钢中含量占99％，C、Si、Mn为有益元素，S、P、N、O为冶炼过程中不易除尽的有害元素。C：含C↑使强度↑塑性、韧性、可焊性↓，应控制在≤0.22%，焊接结构应控制在≤0.20%。Si：强脱氧剂，含Si适量使强度↑其它影响不大，有益，应控制≤0.1~0.3%Mn：弱脱

7、氧剂，含量增加，使强度↑降低S、O的热脆影响，改善热加工性能和冷脆现象，对其它性能影响不大，有益。含量0.3%~0.8%S：含量↑使强度↑塑性、韧性、性能冷弯、可焊性↓；高温时使钢材变脆－热脆现象。P：低温时使钢材变脆－冷脆现象；其它同SO、N：O同S；N同P，控制含量≤0.008%合金元素可明显提高钢材的综合性能：钒、钛铌细化晶粒，提高钢的韧性和耐火性、耐侯性。稀土有利于脱氧、脱硫，改善钢的性能。钼、铬、镍提高钢的韧性，尤其低温韧性，且提高耐热性。铜提高耐腐蚀性能，降低可焊性。2、冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响1）冶

8、炼的方法平炉炼钢：生产效率低；氧气顶吹转炉炼钢：具有投资少、生产效率高，适应性大；碱性侧吹转炉炼钢：钢材质量差；电炉炼钢：一般不用在建筑结构中。2）浇铸钢锭—浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较差）钢坯—浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）浇铸时存在冶金缺陷：偏析—金属结晶后化学成分分布不均匀（塑性、冷弯性、韧性变坏）。非