第二章钢结构材料.ppt

**第2章钢结构材料2-1钢材的生产2-1-1、冶炼过程；冶炼铁矿石→铁，加工冶炼→钢。钢结构中常用的是普通碳素钢和普通低合金钢。一、结构用钢材的分类（一）按冶炼方法分类；分为转炉钢、平炉钢、电炉钢3类。（二）按脱氧方式分类；分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢3类。（三）按化学成份分类；碳素钢与合金钢2大类。碳素钢的化学成分碳素钢指的是含碳量小于2.06%的铁碳合金。碳含量超过这一指标的为铸铁。碳素钢除了铁、碳这二种主要元素外，还包括硅、锰、硫、磷等元素。各成份含量不同，材料性能也会发生变化。建筑用钢的含碳量一般不超过0.22%，属低碳钢。2-2-2钢材的组织构造和缺陷钢材的组织构造和缺陷，均会对钢材力学性能产生影响。2-2-3钢材的加工钢材的加工分热加工、冷加工、热处理三种。1）钢材的热加工将钢锭加热至塑性状态，靠外力改变其形状、成为各种不同截面的型钢。热加工有辊轧成型和锻压成型二种。钢材经热加工后组织更加密实，其质量随轧制次数的增加有不同程度提高，轧制次数越多，性能改善越明显，其强度、塑性和焊接性能越好。故钢材的强度按板厚进行分组。热加工也使金属晶粒沿变形方向形成纤维组织，钢材沿扎制方向（纵向）的性能优于垂直扎制方向（横向），材料各项异性增大。2）冷加工钢材在常温或低于再结晶温度下，通过机械的力量使钢材产生永久的塑性变形的工艺称为冷加工。冷加工能显著提高钢材的强度和硬度，降低塑性的韧性，俗称冷作硬化。冷加工的过程有两种特点；①材料应力超过屈服强度但小于极限强度。②钢材有永久变形但保持连续性。3）热处理钢的热处理是将钢在固态范围内，以不同的加热、保温和冷却措施，改变其内部组织构造，以达到改善钢材性能的一种加工工艺。2-3钢材的主要性能2-3-1钢材的破坏形式钢材破坏的2种类型：延性破坏、脆性破坏。延性破坏由于破坏前变形大，从发生变形到最后破坏持续时间长，易于补救，因此危险性相对较小；脆性破坏由于事先无显著变形，破坏突然发生，造成的危害和损失往往比延性破坏大。钢材的两种破坏形式与其内在的组织构造和外部的工作条件有关。弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、应变硬化阶段、颈缩阶段。屈服点应力fy、抗拉强度fu、伸长率δ2-3-2钢材在单向一次拉伸下的工作性能钢材的多项性能指标可通过单向拉伸试验获得；钢材拉伸试验所得屈服点、抗拉强度和伸长率是钢结构设计对钢材机械性能要求的3项重要指标。前2项反映钢材强度，钢结构设计中，把钢材应力达到屈服点作为评价钢结构承载能力极限状态的标志，即取屈服强度作为钢材的标准强度。钢材的伸长率是反映钢材塑性的指标之一。反映钢材塑性的另一个指标是截面收缩率。伸长率δ等于试件拉断后原标距间的伸长量和原标距比值的百分率。原标距长度有10倍标距δ10和5倍标距δ5两种。结构中有时也使用强度很高的钢材，这类钢材没有明显的屈服台阶，伸长率也相对较小。对于这类钢材，取卸荷后残余应变为0.2%时所对应的应力作为屈服点，这种屈服点又称为条件屈服点。断面收缩率ψ是试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。由单向拉伸试验还可以看出钢材的韧性好坏。韧性用材料破坏过程中单位体积吸收的总能量来衡量，包括弹性能和非弹性能两部分，其值等于应力~应变曲线下的总面积。