第七章建筑钢材.ppt

《第七章建筑钢材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章建筑钢材.ppt（72页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、第七章：建筑钢材第七章：建筑钢材 第一节：建筑钢材的冶炼和分类 钢筋的主要技术性能钢筋的主要技术性能 建筑钢材内容 一、一、钢材的冶炼与分类钢材的冶炼与分类 二、二、建筑钢材的主要技术性质建筑钢材的主要技术性质 三、三、影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素 四、四、建筑钢材的标准与选用建筑钢材的标准与选用 五、五、建筑钢材的锈蚀及防止建筑钢材的锈蚀及防止 第一节：建筑钢材的冶炼和分类 一、钢的冶炼一、钢的冶炼 钢由生铁冶炼而成。生铁（形成过程和特点？）生铁有分为 炼钢生铁和铸造生铁。钢材在冶炼过程中，会产生氧化铁残留在钢水中，降低钢的质量，所以要进行脱氧处理，目前采用的脱氧剂主要是，锰

2、、硅、铝、钛等 其脱氧能力 锰:硅:铝=1:5:90.平炉炼钢的原理平炉炼钢的原理平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖造成的门。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热空气，或从炉里导炉气之用。平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达1800。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化（铁的熔点是1535，钢略低）。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰被氧化亚铁氧化，声成炉渣。由于炉里放有过量的石

3、灰石，磷与硫等杂质就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将完成时要根据炉前分析（用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里铸成制品或钢锭。为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室里进行预热。在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及加工以后的废铁和铁矿石等。另外，在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风，同时在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80%，冶炼的时间缩短24小时，并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。沸

4、腾钢沸腾钢：是脱氧不完全的钢。沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等的偏析严重，再加上钢的致密程度较差，使它的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧性的降低更为显著。但成本较低。镇静钢镇静钢：是脱氧完全的钢。是质量较好的钢种，但成本较高。半镇静钢半镇静钢：其脱氧程度和材质介于上述两种钢之间。特殊镇静钢特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，故其质量最好，适用于特别重要的结构工程，代号为“TZ”。（二）化学成分：低碳钢 含碳量 0.6%低合金钢 合金含量10%盘圆盘圆是建筑工程施工中常用的名称，表示直径是10毫米以下的钢筋，因为10毫米以下的钢筋容易弯曲，在运输前为减小长度，就在厂家把很长的钢筋卷成

5、一圈一圈的圆环状，在建筑工地上把这样的钢筋简称为盘圆。光圆钢筋：圆钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成，主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。直径6.59.0毫米的钢筋，大多数卷成盘条；直径1040毫米的一般是 612米长的直条。I级钢筋（Q235钢钢筋）均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆，直径不大于10mm，长度为6m12m。衡量钢材的主要指标是什么？一、建筑钢材的力学性质一、建筑钢材的力学性质（一）抗拉强度1、弹性阶段:p2、屈服阶段:s3、强化阶段:b s b 4、颈缩阶段:（l1l。）l。塑性变

6、形值伸长率第二节第二节 建筑钢材的主要技术性质建筑钢材的主要技术性质低碳钢拉伸的应力应变曲线低碳钢拉伸的应力应变曲线 拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的主要指标。钢筋的拉伸试验？结果见右图。1、弹性变形（特点）弹性极限弹性模量E反映钢材抵抗弹性变形的能力。2、屈服阶段：出现塑性变形 P 屈服现象：关键是在于这种材料当所受到的应力达到一定值的时候，虽然应力不再增加而形变却依然在继续，而且是不可恢复的塑性变形。也就是说此时外力不再增加但材料的破坏却还在继续，材料已经失去了对变形的抵抗能力。因此，从安全的角度考虑，将此时的材料所受到的应力作为作为该种材料的屈服极限，或叫做屈服强度。在使用材料的时候，

7、一般要保证材料受到的应力要小于该材料的屈服极限，这样才能安全。钢材受力大于屈服点后，钢材已不能满足要求，因此，屈服强度是工程结构设计中的一个重要参数。3、强化阶段：（BC曲线的特点？）钢材内部组织中的晶格发生畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得到强化。极限抗拉强度。是钢材受拉时所能承受的最大应力抗拉强度。屈服强度和抗拉强度之比。bs=/b屈强比 屈服比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈服比越小，其结构的安全可靠程度越高，不易因局部超载而造成脆性断裂而破坏；但屈服比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈服比一般为0.600.75。4、颈缩阶段：将拉断后的试件拼合起

8、来，测出标距范围内的长度与试件原标距只差与试件原标距之比伸长率。%100001LLL 越大，说明钢材的塑性越好，一定的塑性变形能力，可保证应力重新分布，避免应力集中，从而钢材用于结构的安全性越大。中碳钢与高碳钢的屈服强度？。见图7-3.2.2.冲击韧性冲击韧性 冲击韧度：就是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。冲击韧性是通过（V型缺口）冲击试验来测定的。将标准弯曲试样置于冲击机的支架上，并使切槽位于受拉的一侧。用摆锤打断试件，测得试件单位截面积上所消耗的功，作为冲击韧性指标，用冲击值 表示，单位为J/cm2。F试件断口处的截面积；Ak冲断试件所消耗的功。kkkAF 3 3疲劳强度疲劳强度 定义

9、：定义：疲劳破坏疲劳破坏：钢材在：钢材在交变荷载交变荷载的的反复作用下，往往在应力远小于反复作用下，往往在应力远小于其屈服强度时就发生脆性断裂而其屈服强度时就发生脆性断裂而破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏。破坏。疲劳强度疲劳强度：钢材在交变应力作：钢材在交变应力作用下，于规定的循环次数（周期用下，于规定的循环次数（周期基数）内不发生断裂所能承受的基数）内不发生断裂所能承受的最大应力。最大应力。疲劳极限强度疲劳极限强度：钢材在无穷次：钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值。的最大循环应力值。钢材的疲劳破坏是由钢材的疲劳破坏

10、是由拉应力拉应力引引起的。疲劳破坏是突然发生的，起的。疲劳破坏是突然发生的，因此危险性很大。因此危险性很大。4.4.硬度硬度 测定钢材硬度的方法很多，如布氏法、洛氏法和维氏法。建筑钢材常用的是布氏法，所测硬度称布氏硬度。布氏硬度是用一定直径D(毫米)的硬质钢球，在规定荷裁P(牛顿)作用下压入试件表面，并持续一定时间后卸载，量出压痕直径d(毫米)，然后计算每单位压痕球面积所承受的荷载值，即布氏硬度值(HB)。计算公式为：HB是以数字表示，如HB150。HB175时，HB与强度之间是什么关系？222()PHBD DDd0.36HBb二、二、建筑钢材的工艺性能建筑钢材的工艺性能 1.1.冷弯性能冷弯

11、性能 钢材的冷弯性能，是指它在常温下承受弯曲变形的能力。（）ad/：2、冷加工性能及时效处理：1）冷加工处理：常温下冷加工使之产生塑性变形，从而提高屈服强度。2）时效：钢材冷加工后，在常温下存放1520d或加热至100200C，保持2小时左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，塑性和韧性进一步降低时效。2.2.焊接性能焊接性能 钢材的钢材的焊接性能焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。学性能，特别是强度不低于原有钢

12、材的强度。随钢材的含随钢材的含碳碳量、量、合金元素合金元素及及杂质元素杂质元素含量的提高，钢含量的提高，钢材的可焊性降低；钢材的含碳量超过材的可焊性降低；钢材的含碳量超过0.250.25时，可焊性明显时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。接质量。钢筋焊接应注意的问题：钢筋焊接应注意的问题：冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；焊接部位应清除铁锈、熔渣油污等；焊接部位应清除铁锈、熔渣油污等；避免不同钢材之间焊接避免不同钢材之间焊接。是各种型钢、板钢、钢筋的是各种型钢、板钢、钢筋的连接

13、方式。连接方式。90%90%是焊接结构。是焊接结构。3 3、钢材的冷加工及时效强化、钢材的冷加工及时效强化（1）冷加工方法及作用1、冷加工：在常温下进行加工，使其产生一定的塑性变形，钢材的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降。（亦称加工硬化，或冷作强化）2、作用：（1）屈服强度提高，抗拉强度不变。（2）节约钢材。（3）除锈、调直。三冷作业：冷拉、冷拔、冷轧。（2）时效强化1、时效：钢材在长时间的搁置中，尤其在经冷加工后，会自发地呈现强度和硬度逐渐提高，而塑性和韧性逐渐降低的现象。人工时效：将经过冷加工的钢筋加热到100C 200 C 并保持一定时间。自然时效：将经过冷加工的钢筋于常温下存放1

14、5 20天。2、作用：优点：屈服强度、抗拉强度及硬度提高。缺点：塑性、韧性下降 四、钢材的冷加工及时效强化四、钢材的冷加工及时效强化（二）设备（二）设备1YDL 三、试验过程三、试验过程1式中式中s s屈服点（屈服强度）（屈服点（屈服强度）（MpaMpa）F Fs s屈服荷载（屈服荷载（N N）A A试件的公称横截面积（试件的公称横截面积（mmmm2 2）当当s s1000Mpa1000Mpa时，应计算至时，应计算至10Mpa10Mpa；s s为为2002001000Mpa1000Mpa时，计算至时，计算至5Mpa5Mpa；s s200Mpa200Mpa时，计算至时，计算至1Mpa1Mpa。小

15、数点数字按修约法处理。小数点数字按修约法处理。屈服点按下式计算屈服点按下式计算ssFA抗拉强度按下式计算抗拉强度按下式计算bbFA式中式中b b抗拉强度（抗拉强度（MpaMpa）F Fb b破坏荷载（破坏荷载（N N）A A试件的试件的公称横截面积公称横截面积（mmmm2 2）当当b b计算精度的要求同计算精度的要求同s s。伸长率按下式计算（精确至伸长率按下式计算（精确至1%1%）101050L-L(100%L或）式中式中L L1 1试件拉断后直接测量或按移位法试件拉断后直接测量或按移位法确定的标距部分长度（确定的标距部分长度（mmmm）（精度为）（精度为0.1mm0.1mm）；）；L L0

16、 0试件的原标距长度试件的原标距长度10d10d或或5d5d（mmmm）；）；1010或或5 5分别表示长或短试件的伸长率。分别表示长或短试件的伸长率。结果评定：结果评定：在拉伸试验的两根试件中，如有其中一根试件的屈服在拉伸试验的两根试件中，如有其中一根试件的屈服点、抗拉强度和伸长率三个指标中有一个指标达不到标准点、抗拉强度和伸长率三个指标中有一个指标达不到标准中的规定数值，则从同一验收批中再抽取双倍（中的规定数值，则从同一验收批中再抽取双倍（4 4根）钢筋，根）钢筋，制取双倍（制取双倍（4 4根）试件复验，复验结果如仍有一根试件的某根）试件复验，复验结果如仍有一根试件的某一个指标达不到标准要求，不论这个指标在初验中是否达一个指标达不到标准要求，不论这个指标在初验中是否达到标准要求，到标准要求，则该批不予验收合格。则该批不予验收合格。一、化学成分：钢是铁碳合金。（一）建筑钢材的化学成分：建筑钢材的化学成分：1 1、碳碳：是决定钢性的主要元素。：是决定钢性的主要元素。2 2、有益元素：硅、锰、鈦、钒等。、有益元素：硅、锰、鈦、钒等。3 3、有害元素：、有害元素：磷、硫、氧、氮磷、硫、氧、