建筑材料第八章建筑钢材课件.pptx
《建筑材料第八章建筑钢材课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《建筑材料第八章建筑钢材课件.pptx(47页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、建筑材料,建筑材料,第八章 建筑钢材,第八章 建筑钢材第一节 钢材基础知识第二节 钢材的技术,章目录,一、钢材的概念及特点,第一节 钢材的基础知识,二、钢材的冶炼,四、钢材化学成分对钢材性能的影响,三、钢材的分类,五、钢的基本晶体组织,章目录一、钢材的概念及特点第一节 钢材的基础知识二、钢材的,一、钢材的概念及特点,钢材是以铁为主要元素,含碳量一般在2以下,,二、钢材的冶炼,炼钢的过程就是将生铁进行精炼,使碳的含量降低,三、钢材的分类,(一)按化学成分分类,按化学成分进行分类,钢材可分为碳素钢和合金钢。(1)碳素钢。碳素钢的化学成分主要是铁,其次是碳,故也称铁碳合金。其含碳量为0.022.06
2、。此外,尚含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。碳素钢按含碳量又可分为:低碳钢(含碳量小于0.25)、中碳钢(含碳量为0. 250.60)、高碳钢(含碳量大于0.60)等。(2)合金钢。合金钢是指在炼钢过程中,有意识地加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。常用合金元素有硅、锰、钛、钒、铌、铬等。按合金元素总含量的不同,合金钢可分为低合金钢(合金元素总含量小于5)、中合金钢(合金元素总含量为510)、高合金钢(合金元素总含量大于10)。,节目录章目录三、钢材的分类(一)按化学成分分类按化学成分进行,三、钢材的分类,(二)按冶炼时脱氧程度分类,按冶炼时脱氧程度进行分类,钢材可以分为
3、沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。(1)沸腾钢。若炼钢时仅加入锰、铁进行脱氧,则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时,会有大量的CO气体从钢水中外逸,引起钢水呈沸腾状态,故称沸腾钢,代号为F。(2)镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等做脱氧剂,脱氧完全,且同时能起到去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固,故称镇静钢,代号为Z。(3)特殊镇静钢。它是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。,节目录章目录三、钢材的分类(二)按冶炼时脱氧程度分类,三、钢材的分类,(三)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:(
4、1)普通钢:磷含量不大于0.045,硫含量不大于0.050。(2)优质钢:磷含量不大于0.035,硫含量不大于0.035。(3)高级优质钢:磷含量不大于0.025,硫含量不大于0.025。(4)特级优质钢:磷含量不大于0.015,硫含量不大于0.025。目前,在建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。,节目录章目录三、钢材的分类(三)按有害杂质含量分类,四、钢材化学成分对钢材性能的影响,钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、硫、磷等,在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。(1)碳。土木工程用钢材含碳量不大于0.8。在此范围内,随着钢中碳含量的提高,强度和硬度相应提高,而塑性
5、和韧性则相应降低。碳还可显著降低钢材的可焊性,增加钢的冷脆性和时效敏感性,降低抗大气锈蚀性。(2)硅。当硅在钢中的含量较低(小于1)时,可提高钢材的强度,而对塑性和韧性影响不明显。(3)锰。锰是我国低合金钢的主加合金元素,锰含量一般在12范围内,它的作用主要是使强度提高。锰还能消减硫和氧引起的热脆性,使钢材的热加工性质改善。(4)硫。硫是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,具有强烈的偏析作用,降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹,显著降低可焊性。,节目录章目录四、钢材化学成分对钢材性能的影响,四、钢材化学成分对钢材性能的影响,(5)磷。磷为有害元素,含量提高
6、,钢材的强度提高,塑性和韧性显著下降,特别是温度越低,对韧性和塑性的影响越大。磷在钢中的偏析作用强烈,使钢材冷脆性增大,并显著降低钢材的可焊性。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性,在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。(6)氧。氧为有害元素,它主要存在于非金属夹杂物中,可降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用,氧化物造成的低熔点也使钢的可焊性变差。(7)氮。氮对钢材性质的影响与碳、磷相似,使钢材的强度提高,塑性特别是韧性显著下降。氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性,降低可焊性。在有铝、铌、钒等的配合下,氮可作为低合金钢的合金元素使用。(8)钛。钛是强脱氧剂。它能显著提高强度,改善韧
7、性和可焊性,减少时效倾向,是常用的合金元素。(9)钒。钒是强的碳化物和氮化物形成元素。它能有效提高强度,并能减少时效倾向,但增加焊接时的淬硬倾向。,节目录章目录四、钢材化学成分对钢材性能的影响(5)磷。磷为有,五、钢的基本晶体组织,碳素钢冶炼时在钢水冷却过程中,其Fe和C有以下3种结合形式:(1)固溶体:铁(Fe)中固溶着微量的碳(C)。(2)化合物:铁和碳结合成化合物Fe3C。(3)机械混合物:固溶体和化合物的混合物。以上三种形式的FeC合金,于一定条件下能形成具有一定形态的聚合体,称为钢的组织;在显微镜下能观察到它们的微观形貌图像,故也称显微组织。,节目录章目录五、钢的基本晶体组织 碳素钢
8、冶炼时,五、钢的基本晶体组织,钢的基本晶体组织主要有以下几种:(1)铁素体。钢材中的铁素体为C在Fe中的固溶体,由于Fe体心立方晶格的原子间空隙小,溶碳能力较差,故铁素体含C量很少(小于0.02)。由此决定其塑性、韧性很好,但强度、硬度很低。(2)奥氏体。奥氏体为C在Fe中的固溶体,溶碳能力较强,高温时含碳量可达2.06,低温时下降至0.8。其强度、硬度不高,但塑性好,在高温下易于轧制成型。(3)渗碳体。渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C,其含C量高(6.67),晶体结构复杂,塑性差,硬度很高,脆性很大,抗拉强度低。(4)珠光体。珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物,含C量较低(0.8),层状结构,
9、塑性较好,强度和硬度较高。,节目录章目录五、钢的基本晶体组织 钢的基本晶体,章目录,一、钢材的力学性能,第二节 钢材的技术性质,三、冷加工强化处理与时效处理,二、钢材的工艺性能,四、钢材的热处理,章目录一、钢材的力学性能第二节 钢材的技术性质三、冷加工强,一、钢材的力学性能,(一)拉伸性能,拉伸是建筑钢材的主要受力形式,所以拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。将低碳钢(软钢)制成一定规格的试件,放在材料试验机上进行拉伸试验,可以绘出如图8-1所示的应力应变关系曲线。从图中可以看出,低碳钢受拉至断裂,经历了四个阶段:弹性阶段(OA)、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。
10、,图8-1 低碳钢受拉的应力应变关系曲线,节目录章目录一、钢材的力学性能(一)拉伸性能拉伸是建筑钢材的,一、钢材的力学性能,(一)拉伸性能,(1)弹性阶段。从图8-1中可以看出,钢材在静荷载作用下,受拉的OA阶段,应力和应变呈正比,这一阶段称为弹性阶段,具有这种变形特征的性质称为弹性。在此阶段中,应力和应变的比值称为弹性模量,即E/,单位是MPa。,图8-1 低碳钢受拉的应力应变关系曲线,节目录章目录一、钢材的力学性能(一)拉伸性能(1)弹性阶段。,一、钢材的力学性能,(2)屈服阶段。钢材在静载作用下,开始丧失对变形的抵抗能力,并产生大量塑性变形时的应力。如图8-1所示,在屈服阶段,锯齿形的最
11、高点所对应的应力称为上屈服点(B上);最低点对应的应力称为下屈服点(B下)。因上屈服点不稳定,所以规定以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度,用s表示。中、高碳钢没有明显的屈服点,通常以残余变形为0.2的应力作为屈服强度,用0.2表示,如图8-2所示。,图8-2 中、高碳钢的条件屈服点,(一)拉伸性能,一、钢材的力学性能节目录章目录 (2)屈服阶段。钢,一、钢材的力学性能,(3)强化阶段。在钢材屈服到一定程度后,由于钢材内部组织中的晶格发生了畸变,阻止了晶格进一步滑移,钢材得到强化,抵抗外力的能力重新提高,在应力应变图上,曲线从B下点开始上升至最高点C,这一过程称为强化阶段。对应于最高点C的应力称
12、为极限抗拉强度,简称为抗拉强度,用 表示。抗拉强度是钢材受拉时所能承受的最大应力值。其计算公式为:,(8-2),式中 b抗拉强度,MPa; Fb最大力,N; S0试样公称截面面积。,(一)拉伸性能,一、钢材的力学性能 (3)强化阶段。在钢材屈服到一定程度后,,一、钢材的力学性能,(4)颈缩阶段。试件受力达到最高点C点后,其抵抗变形的能力明显降低,变形迅速发展,应力逐渐下降,试件被拉长,在有杂质或缺陷处,断面急剧缩小,直至断裂,故CD段称为颈缩阶段。建筑钢材应具有很好的塑性。在工程中,钢材的塑性通常用伸长率(或断面收缩率)和冷弯性能来表示。,伸长率是指试件拉断后,标距长度的增量与原标距长度之比,
13、符号,常用表示,如图8-3所示。,图8-3 钢材的伸长率,(一)拉伸性能,一、钢材的力学性能(4)颈缩阶段。试件受力达到最高点C点后,,一、钢材的力学性能,伸长率的计算公式为:,式中 伸长率(%); l0原标距长度10a(mm); l1试件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分长度(mm,测量精确至0.1mm)。,(8-3),断面收缩率是指试件拉断后,颈缩处横截面积的减缩量占原横截面积的百分率,符号,常以表示。为了测量方便,常用伸长率表征钢材的塑性。伸长率是衡量钢材塑性的重要指标,越大,说明钢材塑性越好。伸长率与标距有关,对于同种钢材, 5 10。,(一)拉伸性能,一、钢材的力学性能伸长率的计
14、算公式为:式中 伸长率(,一、钢材的力学性能,钢材承受交变荷载的反复作用时,可能在远低于屈服强度时突然发生破坏,这种破坏称为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的指标即疲劳强度,或称疲劳极限。疲劳强度是试件在交变应力作用下,不发生疲劳破坏的最大主应力值。一般把钢材承受交变荷载106107 次时不发生破坏的最大应力,作为疲劳强度。,(二)疲劳强度,一、钢材的力学性能节目录章目录 钢材承受交变荷,一、钢材的力学性能,冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定的,如图8-4所示,以摆锤冲击试件刻槽的背面,使试件承受冲击弯曲而断裂。,(三)冲击韧性,(a) (b)
15、,(c),图8-4 冲击韧性试验示意图(a)试件尺寸;(b)试验装置;(c)试验机1摆锤;2试件;3试验台;4刻转盘;5指针,一、钢材的力学性能节目录章目录 冲击韧性是指钢,一、钢材的力学性能,此外,钢的冲击韧性还受温度和时间的影响。常温下,随温度的下降,冲击韧性降低很小,此时破坏的钢件断口呈韧性断裂状;当温度降至某一温度范围时, 突然明显下降,如图8-5所示,钢材开始呈脆性断裂,这种性质称为冷脆性,发生冷脆性时的温度(范围)称为脆性临界温度(范围)。,(三)冲击韧性,图8-5 温度对冲击韧性的影响,一、钢材的力学性能节目录章目录 此外,钢的冲击,一、钢材的力学性能,钢材的硬度是指其表面抵抗重
16、物压入产生塑性变形的能力。测定硬度的方法有布氏法和洛氏法,较常用的方法是布氏法,如图8-6所示,其硬度指标为布氏硬度值(HB)。,(四)硬度,图8-6 布氏硬度测定示意图 1淬火钢球;2试件,一、钢材的力学性能节目录章目录 钢材的硬度是指,二、钢材的工艺性能,冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能指标是以试件弯曲的角度(d)和弯心直径对试件厚度(或直径)的比值(d/)来表示。如图8-7所示为弯曲时不同弯心直径的钢材冷弯试验。,(一)冷弯性能,图8-7 钢材的冷弯试验,二、钢材的工艺性能节目录章目录 冷弯性能是指钢,二、钢材的工艺性能,在建筑工程中,各种型钢、钢板、钢筋及预埋
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 建筑材料 第八 建筑 钢材 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-1698430.html