土木工程材料 第3章 建筑钢材幻灯片.ppt

* 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 三、冲击韧性 第二节 建筑钢材的主要力学性能 冲击韧性值（αk）：以摆锤冲击V形缺口试件时单位面积所消耗的功。 钢材的冲击韧性越大,钢材抵抗冲击荷载的能力越强。 αk值与试验温度有关。有些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度下降。 钢材的冷脆性：材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性 脆性转变温度 三、冲击韧性 第二节 建筑钢材的主要力学性能 硬度是指钢材表面局部体积内抵抗硬物压入的能力，是衡量钢材软硬程度的指标。 1. 测定方法 1) 布氏法——压痕直径：用一定的压力把淬火的钢球压入钢材表面，将压力除以压痕面积，得布氏硬度（HB）。特点：压痕较大，实验数据准确、稳定。 2) 洛氏法——压痕深度：在洛氏硬度机上根据压头压入试件的深度计算硬度值（HRA或HRC）。特点： 操作简单迅速，但压痕小，试验精度差。 四、硬度 第二节 建筑钢材的主要力学性能 第三节 钢材的工艺性能 一、冷弯性能 二、焊接性能 三、冷加工强化及时效强化 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 钢材的冷弯性能是以试验时的弯曲角度(a)和弯心直径(d)与试件厚度(或直径)的比值为指标表示。钢材冷弯时的弯曲角度愈大，弯心直径与试件厚度(或直径)的比值愈小，则表示其冷弯性能愈好。 钢材的冷弯性能也是表明钢材在静荷下的塑性，它能揭示钢材内部组织是否均匀，是否存在内应力及夹杂物等缺陷。 一、冷弯性能 第三节 钢材的工艺性能 焊接：把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。 钢材的焊接性能是指钢材在通常的焊接方法和工艺条件下获得良好焊接接头的性能。焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。 二、焊接性能 第三节 钢材的工艺性能 1. 冷加工强化处理：将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形，屈服强度提高，塑性、韧性和弹性模量降低。 建筑工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有明显的经济效益。 冷拔钢丝的屈服点可提高40％—60％ 可适当减小钢筋混凝土结构设计截面 减小混凝土中配筋数量 从而达到节约钢材的目的 三、冷加工强化及时效强化 第三节 钢材的工艺性能 2. 时效处理：将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d(自然时效)，或加热至100-200℃后保持一定时间（2-3h）(人工时效)，钢材的屈服强度和极限强度提高，塑性和冲击韧性有所降低，弹性模量则基本恢复。 三、冷加工强化及时效强化 第三节 钢材的工艺性能 问题：直接承受动荷载作用的焊接钢结构是否能使用经冷加工的钢材吗？为什么？ 答：不能。 因为冷加工后钢材的塑性和韧性大大降低，可焊性变差，增加了焊接后的硬脆倾向，为了防止钢结构发生突然的脆性断裂，所以不能采用。 三、冷加工强化及时效强化 第三节 钢材的工艺性能 热处理:将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和微观结构组织的工艺方法，从而改变的钢材的部分性能 1.退火： 将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完全退火），适当保温后缓慢冷却(随炉冷却)，以消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。 四、钢材的热处理 第三节 钢材的工艺性能 2. 正火（正常化处理）：将钢材加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。 是退火的一种特例： 冷却速度不同 在空气中冷却 硬度、强度较高，塑性较退火小 获得均匀细致的结构，细化晶粒，消除组织缺陷 四、钢材的热处理 第三节 钢材的工艺性能 3. 淬火：将钢材加热至基本组织改变温度以上(一般大于900℃)，保温使基本组织转变为奥氏体，然后投入水或矿物油中急冷，使晶粒细化，碳的固溶量增加，得到高强度、高硬度组织，塑性和韧性明显下降。 四、钢材的热处理 第三节 钢材的工艺性能 4. 回火：将比较硬脆、存在内应力的钢，再加热至基本组织改变温度以下（150～650 ℃），保温后在空气中冷却的一种热处理方法称回火。通常是和淬火相连的热处理过程，以消除淬火产生的内应力，降低脆