06—建筑钢材.ppt

一、概 述：（1）钢材的定义： 钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰Mn)的材料； （2）钢材的优点以及缺点： 优点： （1）抗拉、抗压、抗冲击性能好； （2）可加工性能好，可切割、可焊接和铆接，装配方便； 缺点：易锈蚀； （3）建筑钢材： 建筑钢材是指建筑工程中用的各种钢材。 建筑钢材主要包括： 钢结构用各种型材（如工字钢、角钢、方钢、圆钢、扁钢等）； 板材（如钢板等）； 混凝土用各种钢筋、钢丝和钢绞线等； 型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。 管材 无缝钢管、焊接钢管等。 二、钢材的分类 钢一般是由生铁在炼钢炉中熔炼而成的； 但是生铁中含有较多的碳（通常为2%~4.5%）和其他的杂质； 炼钢的实质： 就是把熔融的生铁进行氧化，使含碳量降低到2%以下，并且使其他杂质降低到容许的范围； （一） 按冶炼方式分为三大类（1）转炉钢；（2）平炉钢；（3）电炉钢； （1）转炉钢： 以熔融的铁水为原料、由转炉的底部或侧面向转炉中吹入高压热空气（或氧气）进行冶炼而得到的钢，叫做转炉钢； 转炉钢的缺点： 吹炼时易混入空气中的氮、氢等杂质，故建筑中常用的是氧气转炉钢； 熔炼时间短，杂质含量不易控制，因此质量差； （2）平炉钢： 以固态或液态的生铁、铁矿石或废钢为原料、用煤气或重油为燃料在平炉中冶炼而得到的钢，叫做平炉钢； 平炉钢的特点： 熔炼时间长，易控制质量，因此质量好，但成本较转炉钢高； （3）电炉钢： 用电热进行高温冶炼而得到的钢； 一般用高压电弧作为热源，故熔炼的温度高，且温度可以自由调节，清除杂质则容易得多，故电炉钢的质量最好； 电炉钢的特点： 熔炼温度可自由调节，清除杂质彻底，因此质量最好，但成本最高； （二）按脱氧的方式分为三大类（1）沸腾钢；（2）镇静钢；（3）半镇静钢 （1）沸腾钢：仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，脱氧很不完全的钢； 名称的由来： 由于钢水中残留的 FeO与C化合生成CO气体，在浇注钢水的时候，大量的CO气体从钢水中往外冒出，引起钢水沸腾，因此叫做沸腾钢； 沸腾钢的特点： 含杂质较多，质量较差，致密性差，但成本低； （2）镇静钢： 定义： 用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧而得到的钢； 名称的由来： 由于钢水脱氧充分，在浇注钢水的时候钢水能够平静凝固，因此叫做镇静钢； 镇静钢的特点： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种，但是产品率低，且成本较高； （3）半镇静钢： 半镇静钢的特点： 脱氧程度以及钢的质量介于沸腾钢和半镇静钢之间； （四） 按化学成分分为两大类：（1）碳素钢；（2）合金钢 （1）碳素钢： 指含碳量小于2%的钢，一般又分为以下三种： 低碳钢：含碳量小于0.25%的碳素钢； 中碳钢：含碳量在0.25%~0.6%之间； 高碳钢：含碳量在0.6%~2%之间； （2）合金钢： 为改善钢的某些性质而特意加入的一定量的一种或几种合金元素；如硅、锰和镍等； 合金钢分为三类： 低合金钢：合金元素总量小于5%的钢； 中合金钢：合金元素总量在5%~10%之间的钢； 高合金钢：合金元素总量大于10%的钢； （五）按主要质量等级分为三大类： （1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢； （六） 钢材按用途分为三大类： （1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构钢和低合金高强度结构钢； （2）工具钢：用于各种切削工具的钢； （3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、不锈钢等； 三、钢材的性质1、强度及变形性能 （1）拉伸试验过程 钢筋塑性的表示指标: 伸长率：试件拉段后，标距长度的增量与原标距长度之比 ； 3.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 定义及指标 指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。 αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。 影响因素 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 化学组成及对钢材性质的影响 一般钢：碳、磷、硫、氧、氮等；