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1、第七章 建筑钢材,概 论,钢的特性,优点,品质均匀致密,抗拉和抗压强度都很高,具有良好的塑性和韧性,能经受冲击和振动荷载.,具有很好的加工性能,缺 点,易锈蚀,维修费用大,能耗大,成本高,钢的冶炼加工与分类,冶炼：就是将生铁在炼钢炉中，经高温氧化作用，减少生铁中碳及硫、磷等有害杂质含量，以提高钢的技术性质和质量,根据炼钢设备不同分为,转炉炼钢法,平炉炼钢法,电弧炉炼钢法,钢的加工,铸锭,脱氧：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢,压力加工：热加工、冷加工.,钢的分类,按化学成分分：碳素钢 合金钢,按质量分：普通碳素钢 优质碳素钢 高合金钢,按用途分：结构钢 工具钢 特殊钢,金属的微观结构及钢材的化学组成,
2、金属的微观结构,金属的晶体结构,金属键结合，无方向性和饱和性，是金属材料具强度和延展性的根本原因。三种类型：FCC、BCC、HCP,金属晶体结构中的缺陷,点缺陷,线缺陷,面缺陷,金属强化的微观机理,细晶强化,固熔强化,弥散强化,变形强化,钢材的化学组成,碳：(是决定性因素),含碳量0.8%,随含碳量增加,钢的抗拉强度.硬度也增加.,含碳量1%,随含碳量增加,除硬度增加外,强度.塑性.韧性下降,冷脆性增强,抵抗大气腐蚀性能下降,硅:(有益元素),含量一般在1%以内,可提高强度,对塑性和韧性没有明显影响.,含量超过1%时,冷脆性增加,可焊性变差.,锰:(有益元素),含量为0.8%1%时,可显著提高
3、强度和硬度,含量大于1%时,塑性及韧性有所下降,可焊性变差;,磷：(有害元素),产生冷脆性,硫：(有害元素),产生热脆性,氧、氮(有害元素),降低钢材的塑性和韧性,以及冷弯性能和可焊性能,铝、钛、钒、铌：,改善钢的组织,细化晶粒,显著提高强度和改善韧性,钢材的技术性质,拉伸性能,弹性阶段:OA阶段,荷载较小,应力与应变成正比,当卸去外力,试件能恢复到原状.p表示弹性极限,屈服阶段:AB阶段,应力与应变不成正比例,应力在很小范围内波动,应变仍继续上升,产生明显塑性变形.,屈强比小,安全性大;过小,则不够经济.屈强比应为0.600.75,强化阶段:BC阶段,内部组织重新建立了新的平衡,又恢复了抵抗
4、外力的能力,变形继续发展。b,颈缩阶段:CD阶段,某一薄弱环节断面开始显著缩小,应变迅速增大,应力随之下降,断裂.,断裂伸长率:=(L1-Lo)/LoX100%,=15%30%低碳钢2%5%塑性材料如铜.铁,伸长率与标距有关 510,冲击韧性,抵抗冲击荷栽而不破坏的能力,求k,k值低,脆性材料,破坏时无明显变形,断口平齐,k值高,韧性材料,断口呈灰色纤维状,与钢材中磷.硫含量,组织,环境温度,解释冷脆性.,疲劳强度,钢材承受交变荷载的作用下,可以在远低于屈服强度时突然破坏,用疲劳强度表示,指试件在交变荷载作用下,不发生疲劳破坏的最大应力.钢材承受1X107次交变荷载时不发生破坏所能承受最大应力
5、为疲劳强度,破坏原因,内部组织状态,成分偏析,夹杂物多少,其它各种缺陷,截面的变化,表面光洁度及内应力大小,应力较高点或缺陷点-细微裂缝-裂缝,尖缝应力集中-发展破坏,硬 度,金属材料抵抗硬物压入表面的能力,即对局部塑性变形;,是热处理工件质量检查的一项重要指标,压入法测HB,冷弯性能,定义:钢材在常温下承受弯曲变形的能力.,指标以试件弯曲角度及弯心直径d与钢材厚度a比值d/a,试验:弯曲处外表面无裂纹.裂缝或裂断现象,值越大,d/a越小,冷弯性能要求越高,冷弯性能反映在静荷载下塑性指标,局部不均匀变形,更不利条件下的塑性变形,更严格检验.,冷加工性能及其时效处理,冷加工:在常温下对钢材进行加
6、工,如冷拉.冷拔.冷扭,使强度.硬度提高,冷作强化,冷拉:在常温下拉伸,使其产生塑性变形,增加钢材长度(4%10%)节省钢材,采用控制冷拉率或控制应力或双控,冷拔:在常温下将钢材通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔,由于模孔直径略小于钢筋直径,使钢筋不仅受拉,同时还受周围挤压,强度大大提高,时效处理:钢材经冷加工后,在常温下搁置1520天或加热至100200度保持2小时左右,钢的屈服强度.抗拉强度及硬度进一步提高,塑.韧性降低,节约钢材,但对于受动力荷载作用或经常处于中温条件下钢结构,应使用时效敏感性小的材料,钢材的热处理,目的、为了减少冷加工中所产生的各种缺陷,工艺：退火、正火、淬火、回火及离子注入等,焊 接,方法,电弧焊钢结构、电渣压力焊钢筋,检验方法：取样试件试验和原位非破损检测,钢材的防火,危害：温度升高，持久强度将显著下降,措施：预防包覆，如：防火板、涂刷防火涂料,应力腐蚀,钢材腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,锈蚀的防止,保护层法,合金法,建筑钢材的标准与选用,碳素结构钢:,牌号表示,技术要求,各类牌号钢材的性能和用途,低合金高强度结构钢,牌号表示,标准和选用,钢结构用钢材,热轧型钢,冷弯薄壁型钢,钢板.压型钢板,钢筋混凝土用钢材,热轧钢筋,预应力混凝土用热处理钢筋,冷轧带肋钢筋,预应力混凝土用钢丝和钢绞线,.钢材的选用原则,荷载性质,使用温度,连接方式,钢材厚度,结构重要性,
