钢材的介绍.ppt

第八章 建 筑 钢 材 建筑钢材：指用于钢结构中的各种型材、钢板、钢管 和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。 与混凝土相比，钢材的特点： （1）有较高的强度，尤其抗拉强度大； 有良好的塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载； 生产工艺控制严格，因此性能稳定，质量可靠。 －－用于荷载较大，受力较强的部位。 （2）安全性大，自重较轻 －－尤其适用于高层、大跨度、网架结构。 （3）缺点：易锈蚀，耐火性差。 第一节 钢的的冶炼与分类 一、钢的冶炼 （一）炼铁 Fe2O3、Fe3O4 → Fe 生铁：C含量2.06-6.67% ，P、S等杂质等含量也较高。 生铁的特点：硬而且脆，无塑性和韧性，很少直接使用。 （二）炼钢 I 早期初炼 C→CO2 S→SO2 P→P2 O5 部分Fe → FeO 　 钢水： C2% p.s等杂质也降到允许范围内 II 后期精炼 FeO → Fe III　浇注轧钢 1、化学偏析 在钢锭冷却过程中，某些元素在液相中的溶解度高于固相，这些元素向凝固较晚的钢锭中心集中，导致化学成分在钢锭截面上分布不均匀——化学编析。 2、热压加工 将钢锭加热呈塑性状态，施加压力改变其形状，使内部气泡焊合、疏松组织密实、成分均匀。 3、钢锭的划分 （1）沸腾钢：脱氧不完全，钢水浇注后，产生大量CO气体逸出，使钢水沸腾，用“F”表示。 FeO + C → Fe + CO↑ 特点： （2）镇静钢：脱氧充分，钢水浇注后，不产生气泡，在锭模内平静凝固，用“Z”表示。 特点： ――用于结构中要求较高的部位。 （3）半镇静钢：脱氧程度、钢的质量介于镇静钢、沸腾钢之间，用“b”表示。 二、钢的分类 1、按质量（主要S、P含量） 2、按化学成分 （1）碳素钢:以铁为主，其次是碳，含碳量为0.02-2.06％，还有极少量的的Si、Mn、S、P等。 （2）合金钢：指在炼钢过程中，有意识地加入一种或几种改善钢材性能的合金元素而制得的钢。 第二节 钢材的主要技术性能 一、力学性能 （一）抗拉性能 低碳钢受力拉至拉断，全过程分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段，P166图8.1 。 Ⅰ 弹性阶段OA――弹性变形 与A点对应的应力－－弹性极限 以бp表示 应力与应变的比值－－弹性模量 ――工程上选择弹性模量大的钢材。 Ⅱ 屈服阶段AB――塑性变形 与B下点对应的应力－－屈服强度，бs表示。 Ⅲ 强化阶段BC――塑性变形 超过屈服强度后，钢材内部组织得到强化，抵抗变形的能力又重新提高——强化阶段。 对应于最高点C的应力值——极限抗拉强度，简称抗拉强度，它是钢材所能承受的最大应力值бb。 －－工程上，据屈强比的大小可以判断钢材的结构安全可靠性和有效使用率。 Ⅳ 颈缩阶段－－钢材被破坏 超过C点后，钢材迅速变形，试件被拉长，在最薄弱处发生颈缩直至断裂——颈缩阶段。图8.2 2、影响因素 ①成分：P、S等杂质含量增加，成分不匀、微裂纹等缺陷增多时，抗冲击韧性变差； ②温度： T升高，抗冲击韧性变好； T降低，抗冲击韧性变差。 当下降到一定温度时, 钢材呈脆性—— 冷脆性。 这时的温度——脆性临界温度。 ――负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。 ③时间：随着时间的延长，强度提高，塑性、抗冲击韧性下降――时效。 ――对于承受动荷载的重要结构，应当选用时效敏感性小的钢材。 （三）疲劳强度 疲劳破坏：指钢材在交变荷载反复作用下，可在最大应力远低于抗拉强度的情况下突然破坏。 疲劳强度：钢材在交变荷载反复作用下，不发生疲劳破坏的最大应力值。 测定：钢材在荷载交变107次时不发生疲劳破坏的最大应力值作为钢材的疲劳强度。 （四）硬度（不讲） 指材料抵抗硬物压入表面能力。用布氏硬度HB表示。 1、硬度