04第八章建筑钢材幻灯片.ppt

建 筑 钢 材 2015.3 第一节 概述 一、钢材的特点及其在建筑工程中的应用 二、钢的冶炼 三、钢的分类 一、钢材的特点及其在建筑工程中的应用 （一）钢材的特点 （二）钢材的应用 （一）钢材的特点 1 ．钢材的优点： （1）良好的力学性能：抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高，具有一定的塑性和韧性，常温下能承受较大的冲击和振动荷载； （2）良好的加工性能：可以铸造、锻压、焊接、铆接或螺栓连接，便于装配等。 2 ．钢材的缺点： 易锈蚀，维修费用大，耐火性差。 （二）钢材的应用 钢材的应用 1 ．建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大，自重较轻，适用于大跨度和高层结构。 2 ．钢筋与混凝土组成的钢筋混凝土结构，虽然自重大，但节省钢材，同时由于混凝土的保护作用，很大程度上克服了钢材易锈蚀、维修费用高的缺点。 二、钢的冶炼 钢冶炼的原材料： 钢是由生铁冶炼而成。生铁中碳的含量为2.06％~6.67 % ，磷、硫等杂质的含量也较高。 生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能进行焊接、锻造、轧制等加工。 炼钢的原理 （一）钢的冶炼方法 转炉炼钢法 平炉炼钢法 电炉炼钢法 （二）脱氧处理 为什么要进行脱氧处理？ 在冶炼钢的过程中，由于氧化作用使部分铁被氧化，并残留在钢水中，降低了钢的质量。因此，在炼钢后期精炼时，要进行脱氧处理。 如何进行？ 在炉内或钢包中加人脱氧剂（锰铁、硅铁、铝锭等）进行脱氧，使氧化铁还原为金属铁。 三、钢的分类 第二节 建筑钢材的主要技术性能 一、力学性能 定义： 钢材的力学性能是指钢材在受力过程中表现出的性能。 （一）、力学性能——拉伸性能 二、力学性能——冲击韧性 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。 三、力学性能——疲劳强度 定义： 钢材在交变应力作用下，应力在远低于抗拉强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的应力指标用疲劳强度来表示。 疲劳强度（疲劳极限）——一般把钢材承受交变荷载107周次时不发生破坏所能承受的最大应力作为疲劳强度。 四、力学性能——硬度 硬度――是指钢材抵抗硬物体压入钢材的表面的能力。 布氏法、洛氏法和维氏法，常用方法 是布氏法和洛氏法。 二、工艺性能 定义： 钢材的工艺性能是指钢材在加工过程中表现出的性能。 （一）工艺性能——冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 用试件被弯曲角度α、弯心直径d与试件直径（厚度）a的比值d/a来表示。 结论： 钢材的冷弯性能通过冷弯试验来检验：按规定的弯曲角度（90o或180o）和弯心直径进行试验，试件的弯曲处不发生裂纹、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。 冷弯试验有利于暴露钢材的某些内在缺陷（组织不均匀、夹杂物、裂纹等） 冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验（焊件在受弯表面存在的未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷）。 （二）工艺性能——冷加工强化及时效 1. 冷加工强化 定义：钢材在常温下，经过以超过其屈服强度但不超过抗拉强度的应力进行加工，产生一定塑性变形，屈服强度、硬度提高，而塑性、韧性及弹性模量降低，这种现象称为冷加工强化。 冷加工的方式：冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等。 2 ．时效 3. 冷加工在建筑工程中的应用 工程中常对钢筋进行冷拉和对盘条进行冷拔的方法，以采用达到节约钢材的目的。钢筋冷拉后屈服强度可提高15%~20%，盘条冷拔后屈服强度可提高40%~60%。 对于承受冲击、振动荷载的钢材，不得采用冷加工钢材。 （三）工艺性能——焊接性能 三、钢的化学成分对钢材性能的影响 （一）碳（C） （二） 碳素结构钢的技术要求 碳素结构钢的技术要求包括： 化学成分 力学性能 冷弯性能 冶炼方法 交货状态 表面质量 二、低合金高强度结构钢 定义： 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素（总含量小于5%）的一种结构钢。 所加元素主要有：锰（Mｎ）、硅（Sｉ）、钒（V）、钛（Tｉ）、铌（Nｂ）、铬（Cｒ）、镍（Nｉ）及稀土元素. 添加合金元素的目的：为了提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能等。 低合金高强度结构钢综合性能较为理想，尤其在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用，与使用碳素钢相比，可节约钢材20%~30%，但成本并不很高。 （二）低合金高强度结构钢的技术要求 参看： 低合金高强度结构钢的化学成分（GB/T 1591-1994） 低合金高强度结构钢的力学性能和冷弯性能（GB/T 1591-1994） （三）低合金高强度结构钢的性能和应用 Q295 号钢中含有少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯性能、焊接性能及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。 Q345 、Q390 号钢综