第7章钢材分解.ppt

第七章 钢 材 各类钢材 第七章 钢 材 定义：建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用的型钢、钢板和钢筋混凝土用的钢筋、钢丝等以及钢门窗和各种建筑五金等。 优点： 强度高 易于加工成板材、型材和线材 良好的焊接和铆接性能 缺点: 易锈蚀、维护费用高 耐火性差 生产能耗大（冶炼1T钢耗煤1.66T，水48.6m3 ) 主要内容 钢的冶炼和分类 建筑钢材的主要力学性能 钢的化学成分对钢材性能的影响 钢材的加工与焊接 建筑钢材的品种与选用 钢材的防火和防腐蚀 7.1 钢材的冶炼和分类 1、钢的冶炼 钢：含碳量在0.06%~2.0%，并含有某些 元素的铁碳合金。 生铁：含碳量为2.11~6.67%，且杂质含 量较多的铁碳合金。 （性脆硬，建筑上难以应用） 工业纯铁：含碳量小于0.04%的铁碳合金。 2、钢的生产过程： （1）炼铁 ：将铁矿石内氧化铁还原成铁 的过程。 （2）炼钢：将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到2.0％以下，同时把磷、硫等其它杂质的含量也降低到容许的范围内。 主要炼钢方法： 转炉炼钢法（氧气、空气） 平炉炼钢法 电炉炼钢法 3.钢材的分类 Ⅰ按化学成分分： 低碳钢（含C量0.25％） 碳素钢 中碳钢（含C量0.25％～0.60%） 高碳钢（含C量0.60%） 低合金钢（合金元素总量5%） 合金钢 中合金钢（合金元素总量5～10％） 高合金钢（合金元素总量10%） Ⅳ 依据脱氧程度： 沸腾钢（F） 半镇静钢（b） 镇静钢(Z) 特殊镇静钢(TZ) 建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。 7.2 建筑钢材的主要力学性质 内容提纲： 拉伸性能 冲击韧性 冷弯性能 疲劳强度 硬 度 一、拉伸性能 四个阶段： Ⅰ弹性阶段 Ⅱ屈服阶段 Ⅲ强化阶段 Ⅳ颈缩阶段 Ⅰ 弹性阶段（OA段） 弹性极限，用?p表示。 此阶段应力?与应变?成正比，其比值为常数，即弹性模量，用E表示， ?/? = E。弹性模量反映了钢材抵抗变形的能力。它是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。 常用低碳钢的弹性模量E = (2.0~2.1)?105 MPa，?p = 180~200MPa。 Ⅱ 屈服阶段（AB段） 应力超过?p后，应变增加很快，而应力基本保持不变。这种现象称为屈服。 此时应力与应变不再成比例，试件开始产生塑性变形。?－?曲线上开始发生屈服的点Ｂ，称为屈服点，这时的应力称为屈服极限，用?s表示。 钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值的依据。 常用低碳钢的?s为185~235MPa。 Ⅲ 强化阶段（BC段） 当荷载超过屈服点后，因塑性变形使其内部的组织结构得到调整，抵抗变形的能力有所增强，?－?曲线又开始上升，称为强化阶段。 曲线最高点Ｃ所对应的应力称为抗拉强度，用?b表示。常用低碳钢的?b为375-500MPa。 屈强比（?s/?b）——屈强比越小，钢材在受力超过屈服点时的可靠性越大，结构越安全。但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。常用低碳钢屈强比为0.58~0.63，合金钢为0.65~0.75。 Ⅳ 颈缩阶段（CD段） 应力超过?b后，试件的变形开始集中于某一小段内，使该段的横截面面积显著减小，出现图所示的颈缩现象，?－?曲线开始下降，直至Ｄ点，试件被拉断。 塑性指标 A、 伸长率（? ） B、截面收缩率（? ） 硬钢的屈服点 预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点：抗拉强度高，无明显的屈服阶段，伸长率小。这类钢材由于没有明显的屈服阶段，不能测定屈服点，故常用发生残余变形0.2%l0时的应力作为规定的屈服极限，用? 0.2表示。 二、冲击韧性 冲击韧性——指钢材抵抗冲击荷载的能力。 钢材的冲击韧性