钢材的冲击韧性冲击韧性.PPT

第八章 土木工程用金属材料 1 建筑钢材的主要品种 按化学成分分类： 按冶炼方法分类： 热处理对钢材性质的影响 退火可降低钢的硬度和强度，提高塑性和韧性，消除冷加工处理中形成的缺陷和内应力； 正火提高塑性和韧性（幅度较退火小），降低强度和硬度（幅度较退火小）； 淬火提高钢材的硬度和强度，但降低了塑性和韧性，脆性较大； 回火消除淬火后钢材的内应力和脆性； 淬火和高温回火的联合处理称为调值，可使钢材既有较高的强度，又有良好的塑性和韧性。 低合金结构钢 组成：含有5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、Ni、Cu等）。含碳量≤0.2%。 合金元素的作用： 细化结晶，起到细晶强化作用，不仅可提高强度和硬度，还可一定程度上增加塑性和韧性。 弥散强化作用，较硬微粒均匀分散在晶粒内部，阻碍晶粒滑移变形，大大提高钢的强度和硬度。 牌号：与碳素结构钢一样，用Q+屈服强度值+质量等级（A、B、C、D、E）表示。 低合金结构钢的特性 高强度：一般其屈服强度在300MPa以上。 高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m2～800kJ/m2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。 良好的焊接性能和冷成型性能。 良好的耐蚀性。 主要品种有： 热轧钢筋； 热处理钢筋； 冷轧带肋钢筋； 冷拉钢筋； 冷拔低碳钢丝； 预应力钢丝与钢绞线等。 保护膜法：在钢材表面喷涂涂料、塑料等作为保护膜，或以金属镀层（锌、锡、铬等）为保护膜。 合金化：在碳素钢中加入可提高其抗腐蚀能力的合金元素（镍、锡、铬、钛、铜）。如含有17-20%铬和7-10%镍的高铬镍不锈钢。 电化学保护法：包括阴极保护法和阳极保护法。阳极保护：在钢结构附近埋设废钢铁作为阳极，保护钢结构作为阴极，通上直流电源，则钢结构阴极受保护。阴极保护：在被保护钢结构上，连接一块比铁更活泼的金属，如锌、镁等，使活泼金属作为阳极被腐蚀，钢结构作为阴极受保护。 5 钢材的腐蚀与防腐 钢材受到周围介质的化学或电化学作用而逐渐破坏的现象称为腐蚀。腐蚀的影响因素：钢材的成分、环境条件、周围介质的性质等。 化学腐蚀：由非电解质溶液或各种干燥气体（O2、CO2、SO3、Cl2、H2S）等所引起的纯化学腐蚀，多数是氧化作用，在钢材表面产生疏松的氧化物膜层。 电化学腐蚀：钢材与电解质溶液接触后，由于发生电化学作用而引起的腐蚀。 钢材的防腐措施 * 8.1 建筑钢材 8.2 其他金属材料 主要内容 重点掌握建筑结构用钢材的主要力学性能，建筑钢材的分类、选择使用。 理解施工中能钢材的加工及防腐处理。 概 述 相对于无机非金属材料，金属材料通常具有较高的强度和硬度，并且具有良好的塑性和韧性。在土木工程建设中，金属是重要的结构材料的功能材料。根据组成不同，金属可划分成黑色金属和有色金属。 黑色金属是指铁和以铁为基体的合金（钢、铸铁、 铁合金等）； 有色金属是指黑色金属意外的金属及其合金（铝、 铜等） §8.1 建筑钢材 钢：理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。 钢的特点：具有较高的拉伸强度，塑性好，具有良好的韧性，抗冲击抗震性能优秀；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。 型钢：简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等。复杂截面型钢：工字钢、角钢、钢轨等。 线材：如钢筋、钢丝等。 管材：无缝钢管、焊接钢管等。 板材：光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。 高合金钢 合金钢 中碳钢 低合金钢 高碳钢 低碳钢 中合金钢 钢 碳素钢 C＜0.25% C=0.25%～0.60％ C＞0.60％ 合金总含量＜5% 5%～10％ ＞10％ 2 钢材的分类 按有害杂质含量分类： 按钢中有害杂质磷（P）和硫（S）含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢：磷≤0.045％；硫≤ 0.050% （２）优质钢：磷≤ 0.035%；硫≤ 0.035% （３）高级优质钢：磷≤ 0.025%；硫≤ 0.025 % （４）特级优质钢：磷≤ 0.025%；硫≤ 0.015% 转炉钢 电炉钢 平炉钢 钢 按冶炼方法分 按脱氧程度分 沸腾钢 半镇静钢 镇静钢 特殊镇静钢 按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢 按用途分类：分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。 炼钢过程 炼钢全过程 3 钢材的主要性能 标准试件：按照一定要求对表面进行车削加工后的试件。 非标准试件：不经过加工直接在线材上切取的试件 l0 A0 d0