建筑材料与检测 教学课件 ppt 作者 肖忠平 张苏俊 主编七建筑钢材.ppt

学习情境七 建筑钢材检测与选用 扬州工业职业技术学院 建筑材料教研室 【知识目标】 1．掌握建筑钢材的主要力学性能和工艺性能。 2．掌握建筑钢材的标准和应用。 3．了解钢材的化学成分对钢材性能的影响。 4．了解钢材锈蚀的机理，掌握钢材锈蚀的防治措施。 【能力目标】 1．能检测钢材的力学性质和工艺性能。 2．能正确选用钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋、钢丝。 一、钢及其特性 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 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。 二、建筑钢材的主要品种 1.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、槽钢、钢轨等。 2.线材 如钢筋、钢丝等。 3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。 4.板材 光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。 三、 钢的冶炼方法简介 按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为： 1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。 2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。 3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。 4.电炉炼钢法 四、钢的分类 1.按冶炼方法分 2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。 3.按化学成分分 4.按用途分 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。 一、拉伸性能 1.低碳钢的拉伸性能 （1）拉伸试验过程 （2）拉伸过程的参数 强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率： 2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能 硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。 条件屈服点σ0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。 二、冲击韧性 定义及指标 指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。 αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。 影响因素 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 三、耐疲强度 在反复荷载作用下的结构构件，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验中，试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。 一般认为，钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，因此，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。由于疲劳裂纹是在应力集中处形成和发展的，故钢材的疲劳极限不仅与其内部组织有关，也和表面质量有关 四、硬度 钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。 布氏法的测定原理是利用直径为Ｄ（ｍｍ）的淬火钢球，以P（Ｎ）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得到直径为ｄ（ｍｍ）的压痕，以压痕表面积Ｆ（ｍｍ）除荷载Ｐ，所得的应力值即为试件的布氏硬度值ＨＢ，以数字表示，不带单位。 洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果。 五、冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 六、焊接性能 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。 可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。 焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。 知识拓展 钢材的化学成分及对性能的影响 （1）碳：土木工程用钢材含碳量不大于0.8％。在此范围内，随着钢中碳