普通建筑材料之建筑钢材概述.pptx

第七章; 基本要求 7.1 概述 7.2 基本知识 7.3 技术性质 7.4 冷加工和时效 7.5 技术标准及选用;基 本 要 求;建筑钢材的冷加工及时效强化 常用建筑钢材的标准及选用 重点 建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性能 常用建筑钢材的标准及选用;§7.1 概 述;指用于工程建设的各种钢材，包括： 型钢 钢板 钢丝 钢筋;分类;优点 比强度高 塑性好、韧性好 能承受冲击和振动荷载 加工性好; 建筑钢材可用于: 大跨度结构 多层及高层结构 受动荷载作用的工业厂房;建筑钢材是建筑中常用的材料 钢材的品种多，性质差别大，为了掌握钢材的合理使用，应对钢材的生产、组成、性质和用途等知识有一定的了解。 本章的重点是钢材的技术性质（主要是抗拉性能）、技术标准和选用。;§7.2 基本知识;将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质的含量。;过程;炉种的影响及氧化程度;冶炼中为除去杂质而进行的氧化 部分铁不可避免的被氧化 使钢锭内生成许多气泡 降低了钢的质量 为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢的后阶段必须脱氧。;表7.2.2 脱氧程度及钢材质量;碳素钢 低碳钢 C0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C0.6% 合金钢 低合金钢 5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 10% ;表7.2.3 碳素结构钢的化学成分 （GB700—88）;按质量分;§7.3 建筑钢材的技术性质;工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的钢材的基本性能有：;拉伸性能录像;低碳钢的应力应变图见 图7.3.1;定义 屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵抗能力,并开始产生大量变形的能力。 意义 是弹性变形转变为塑性的转折点 当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变形，钢材内部的应力自动分配至低应力部位 所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值的依据;公式　　　　;定义 σb 是指钢材能承受的最大拉应力. 意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中不能应用;定义 σs/σb反映了钢材的可利用率和安全性的大小 意义 屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是重要的。(表7.3.1, ???7.3.3) 合理屈强比： 碳素钢 0.58—0.63 低碳合金结构钢 0.65—0.75;;指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。;断面收缩率;指标和公式;冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力 ;Ak—试件破坏时的冲击功 A—试件槽口处截面积 ;αk 与温度有关 (图7.3.5) 温度较低时，发生脆性断裂的现象 发生脆性断裂时的温度为脆性断裂温度 温度较低时，冷脆性好;指钢材在常温下承受弯曲变形的能力 如果钢材承受弯曲变形的程度大，那么钢材的冷弯性好;试验;冷弯是通过弯曲处的塑性变形来实现的，因此它也是反映钢材在静荷载下塑性的一个指标。 在拉伸试验中，钢材试件的塑性变形则是局部不均匀变形.冷弯试验常常能反映钢材内部组织的均匀程度，存在内应力和夹杂物等缺陷 因此可以用冷弯性来检查钢材的质量，如焊接质量;将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形称之为冷拉 钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度;将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之不仅受拉、而且受挤压以提高强度。每次冷拔断面缩小应为10%以下，可多次冷拔 在这个过程中，强度可提高40-60%，效果好与冷拉;§7.4 建筑钢材的冷加工与时效;冷加工 指在常温下对钢材进行冷拉、冷拔和冷轧处理 冷加工强化 钢材经冷加工后强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象 时效 经冷拉钢材随时间延长强度提高,塑性、韧性下降的现象叫做时效 可分为两类：分为自然时效和人工时效;时效 自然时效处理 经冷拉的钢材在常温下存放15-20天 其强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象 人工时效处理 经冷拉的钢材在加热至100-200℃，并保持一段时间 这将使时效加速;时效敏感性 因时效而导致性能改变的程度大，导致塑性、韧性降低。 故动荷载重要结构，敏感性好。 说明 有些钢材即使没有经过冷加工处理，长时间过后也会出现时效，但不如冷加工后表现明显。;冷加工时效强化的原理 由于钢材在加工时产生塑性变形所至，当晶体在外力作用下，在弹性阶段金属原子偏离平衡位置产生的变形，在外里去除后可以恢复---弹性变形； 当外力继续增大，使晶格的歪曲程度超过弹性变形之后，晶格产生滑移，造成永久性变形。由于晶粒表面的畸变及滑动平面的细小碎屑，使晶体在该平面上继续滑动产生困难，抵抗变形的能力增大，因而屈服极限及硬度提高。 由于塑性变形后钢材可能产生滑移的区域几乎均已滑动，因