第7章、土木工程用钢材和铝合金.pptVIP

第七章 土木工程用钢材和铝合金;　　金属材料分为黑色金属（铁、钢、合金钢）、有色金属（铜、铝、铅等非铁金属及其合金）。人类使用金属材料始于青铜时代，随后进入铁器时代。1860年前后，发明了钢的冶炼技术。1889年建造的法国埃菲尔塔，标志着钢结构的兴起。1940年以后，铝合金、不锈钢等现代金属建筑材料迅速发展。目前用量较大的金属材料有500多种。;第一节　钢的生产和分类;二、钢的分类;第二节　钢材的技术性质; 低碳钢（软钢）是建筑工程中广泛使用的一种钢材，其拉伸应力-应变曲线如上左图所示。中碳钢、高碳钢（硬钢）的拉伸应力-应变曲线与低碳钢不同，如上右图所示。硬钢的抗拉强度高，塑性变形小，屈服现象不明显。规范规定以产生相对于初始长度0.2%残余变形时的应力值作为名义屈服点，以σ0.2表示。; 低碳钢的拉伸应力-应变曲线反映了材料的许多重要技术性能： （1）弹性阶段：OA段，呈直线，应力与应变成正比，其比值即弹性模量（E=σ/ε），产生弹性变形，A点对应的应力为弹性极限（σP）。 （2）屈服阶段：AB段，呈锯齿状，应力在不大的范围内波动，应变急剧增大，开始产生塑性变形，出现屈服现象。B下点对应的应力为屈服点或屈服强度（σS）。钢材受力达到屈服点后，由于变形迅速发展，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。 （3）强化阶段：BC段，呈平缓上升曲线，应力持续上升，应变快速发展，C点对应的应力为极限强度或抗拉强度（σb）。工程上，不能直接利用抗拉强度，而是用屈强比（σS /σb）反映材料的安全可靠程度和利用率（常用碳素钢的屈强比0.58~0.63，低合金钢0.65~0.75）。 （4）颈缩阶段：CD段，呈快速下降曲线，应力持续下降，应变快速增加，变形不再是均匀分布，在试件的薄弱处产生颈缩现象，直至在D点断裂。;2. 塑性;3. 冲击韧性;4. 疲劳强度;二、工艺性能;第三节　钢材的冷加工和热处理;二、热处理;回火：将淬火钢件重新加热保温后，冷却到室温。目的是消除内应力、降低脆性、改善机械性能。淬火后的钢件，一般都必须及时进行回火。回火分为低温回火（加热温度150~250℃）、中温回火（加热温度350~500℃）、高温回火（加热温度500~650℃）。工厂里习惯把淬火与高温回火合称为调质处理，广泛应用于连杆、螺栓、齿轮、轴等结构零件。; 热处理不改变零部件的形状和尺寸，而是改变其内部结构，从而改变其性能。钢在固态下能发生组织结构的变化，因此可以利用温度变化来控制奥氏体的转变，以改变钢的内部组织和晶体结构。例如，含碳量0.8%的同样两块钢，加热到800℃保温后，一块在炉中缓慢冷却，测得硬度为HRC15，另一块迅速投入水中急冷，测得硬度为HRC62；观察其显微组织发现，前者为珠光体，后者为马氏体。应该指出，钢经过热处理，组织结构发生了很大变化，与缓慢加热或冷却条件下所得的理论的平衡组织有所不同。;第四节　土木工程用钢材的选用; 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上加入合金元素而制成的，具有强度高、硬度高、塑性及韧性良好、耐腐蚀性好等特点，可比碳素结构钢减轻自重20~30%，特别适合于重型结构、高层建筑、大跨度结构、桥梁。低合金高强度结构钢有5个牌号。低合金结构钢主要用于型钢、钢板、钢管、钢筋。;一、土木工程用钢;二、钢结构用钢材;第五节　铝及铝合金;思考??;思考题参考答案;4、钢材冷加工的目的？