单元二 钢结构材料及材料选用幻灯片.ppt

* ③ 轧制 在高温和压力下，将钢锭或钢坯热轧成钢板和型钢； 改变钢材的形状及尺寸； 使小气泡、裂纹、疏松等缺陷焊合起来； 使金属组织更加致密，改善钢材的力学性能。 ④ 热处理 指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化。 （1）时效硬化　随着时间的增加，纯铁体中有一些数量极少的碳和氮的固熔物质析出，使钢材的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降的现象。 在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下，会加速时效硬化的发展。 在高温作用下会快速发展（人工时效） 3、影响钢材性能的其他因素 ① 钢材的硬化 （2）冷加工硬化（应变硬化） 在冷加工或一次加载使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸载后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象。 （3）应变时效硬化　钢材产生一定数量的塑性变形后，铁素体晶体中的固溶碳和氮更容易析出，从而使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化现象。 ②温度的影响 正温范围：T升高 （1）温度在200℃以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于200℃的场合，设计时规定不超过150 ℃。 （2）温度在250℃左右的区间内，fu 有局部性提高，fy 有所回升，冲击韧性降低，出现蓝脆现象。 （3）当温度达到600℃时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失承载能力。应采取隔热措施。 负温范围：T下降，随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十分敏感。 耐火钢：极大地改善了钢材在高温下的力学性能。 ③应力集中的影响 　　在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化和内部缺陷等，引起截面中的应力分布不均匀，出现局部高峰应力的现象。应力集中现象。 应力集中处常产生双向或三向的同号拉应力，使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大约束，易使钢材开裂时也没有明显的塑性变形。 有应力集中的钢材，材性变脆。 洞口、缺口处应力集中 1 1 2 2 3 3 3-3 1-1 2-2 净截面平均应力： 缺口尖端的应力： 应力集中系数： 残余应力是钢材在热轧、焊接、气割等不均匀冷却和不均匀加热过程中产生的，在先冷却部分常形成压应力，后冷却部分形成拉应力。 钢材中残余应力的特点是应力在构件内部自相平衡，而与外力无关。残余应力的存在易使钢材发生脆性破坏。 ④残余应力 钢结构对材料的要求 结构在动载荷静载下有足够的变形能力 减小脆性破坏的危险性 调整局部高峰应力 结构承载力高 安全储备高 质量轻 易于加工成各种形式的结构 不至因加工对结构的受力性能造成较大不利影响 较高的强度 足够的变形性能 良好的加工性能 对环境的良好适应性 适应低温、有害介质侵蚀以及重复荷载 四、钢结构对材料性能的要求 《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定： 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。 规范推荐的钢种为Q235、Q345、Q390、Q420 塑性破坏：破坏前有明显的变形，破坏历时时 间长，可以采取补救措施。 钢结构的破坏形式 脆性破坏：破坏前没有明显的变形，破坏发生 突然，没有机会补救。 脆性破坏的原因：钢材内部缺陷，焊接缺陷、构造 不合理、使用不当等。 应尽量发挥材料的塑性 避免一切脆性破坏的可能性 1、建筑钢材的类别 品种 特点 碳素结构钢 用于结构的普通低碳钢 低合金高强度结构钢 普通低碳钢+若干种合金元素 总量5% 优质碳素结构钢 高强度钢丝、平行钢丝索、钢绞线 钢丝绳等 五、钢材的种类、选用及规格 ① 碳素结构钢 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D）、脱氧方法符号（F、b、Z、TZ，分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢）四个部分顺序组成。 屈服点数值：195 、215、235 、255 、275 强度低 碳含量高 规范推荐 可省略 ②低合金高强度结构钢 低合金高强度钢。其牌号按屈服点由小到大排列，有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等五种，牌号意义和碳素结构钢相同。 每一级的质量保证