建筑材料建筑金属材料讲课稿.ppt

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1、建筑材料建筑金属材料第一节建筑钢材基本知识一、铁和钢的概念（一）铁铁分为白口铁和灰口铁。白口铁主要作为炼钢的原料；灰口铁可直接用于铸造，故称铸铁。（二）钢将熔融的生铁进行氧化，使其中碳、硫、磷等杂质含量降低到允许范围内，这种碳含量低于2%的铁碳合金称为钢。二、钢的分类按合金元素含量将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。非合金钢又叫碳素钢，按含碳量不同又分为低碳钢（碳含量小于0.25%）、中碳钢（碳含量在0.25%-0.60%）和高碳钢（碳含量大于0.60%）。建筑工程中，主要使用非合金钢中的低碳钢及

2、低合金钢加工产品。第二节建筑钢材的主要技术性质一、力学性质二、工艺性能一、力学性质（一）抗拉性能拉伸作用，是建筑钢材主要受力形式，所以，抗拉性能是表示钢材性质和选用钢材最重要的指标。钢材受拉直至破坏经历了四个阶段：1、弹性阶段：在此阶段，钢材的应力和应变成正比关系。此阶段产生的变形是弹性变形。2、屈服阶段：随着拉力的增加，应力和应变不再是直线关系，钢材产生了弹性变形和塑性变形。当拉力达到某一定值时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢材出现了屈服现象，此点对应的应力值被称为屈服点（或称屈服强度）。

3、屈服点是重要的指标，它表明钢材若在屈服点以上工作，虽然没有断裂，但会产生较大的塑性变形。因此，在结构设计时，屈服点是确定钢材容许应力的主要依据。3、强化阶段：拉力超过屈服点以后，钢材又恢复了抵抗变形的能力故称强化阶段。强化阶段对应的最高应力称为抗拉强度或强度极限。抗拉强度是钢材抵抗断裂破坏能力的指标。虽然在结构设计时不能利用，但却可以根据屈强比来评价钢材的利用率和安全工作程度。屈强比是屈服强度比抗拉强度，若屈强比小，钢材在偶而超载时不会破坏，但屈强比过小，钢材的利用率低，是不经济的。适宜的屈强比应该是

4、在保证安全使用的前提下，钢材有较高的利用率。通常情况下，屈强比在0.60-0.75范围内是比较合适的。4、颈缩阶段：过了抗拉强度以后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在受拉试件的某处，迅速发生较大的塑性变形，出现颈缩现象，直至断裂。(二）冲击韧性冲击韧性是指在冲击荷载作用下，钢材抵抗破坏的能力。钢的冲击韧性受下列因素影响：1钢材的化学组成与组织状态：钢材中硫、磷的含量高时，冲击韧性显著降低。细晶粒结构比粗晶粒结构的冲击韧性要高。2钢材的轧制、焊接质量：沿轧制方向取样的冲击韧性高；焊接钢件处的晶体组织均匀

5、程度，对冲击韧性影响大。3环境温度：当温度较高时，冲击韧性较大。当温度降至某一范围时，冲击韧性突然降低很多，钢材断口由韧性断裂状转为脆性断裂状，这种性质称为低温冷脆性。发生低温冷脆性时的温度（范围），称脆性临界温度（范围）。在严寒地区选用钢材时，必须对钢材冷脆性进行评定，此时选用钢的脆性临界温度应低于环境最低温度。4时效：随着时间的进展，钢材机械强度提高，而塑性和韧性降低的现象称为时效。二、工艺性能冷弯性能和可焊性是建筑钢材的重要工艺性能。（一）冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材

6、在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状况、内应力及杂质等缺陷。因此，也可以用冷弯的方法来检验钢的焊接质量。（二）可焊性建筑工程中，钢材绝大多数是采用焊接方法联结的。这就要求钢材要有良好的可焊性。可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝和附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。钢的可焊性主要受化学成分极其含量的影响。含碳量小于0.3%的非合金钢具有良好的可焊性，超过0.3%，焊接的脆硬倾向增加；硫含量高会使焊接处产

7、生热裂纹，出现热脆性；杂质含量增加，会使可焊性降低。第三节建筑用钢的晶体组织与化学成分对钢性能的影响本章主要了解化学成分对钢性能的影响。化学成分对钢性能的影响：1、碳的影响：碳是钢中重要元素，对钢的组织和性能有决定性影响。随含碳量增加，钢的硬度增大，塑性和韧性降低，可焊性降低，强度以含碳量为0.8%左右为最高。2、锰的影响：在炼钢过程中，锰起到脱氧去硫作用，提高了强度，克服由硫引起的热脆性。但当锰含量超过1%后，塑性和韧性有所下降。固溶在铁素体中的锰，使钢的强度、硬度和韧性都提高。锰在非合金钢中含量为

8、0.2%-0.8%，在低合金钢中含量一般为1%-2%。高锰钢的耐磨性明显提高。3、硅的影响：在钢中，硅大部分固溶于铁素体中，少量属于非金属夹杂物。硅含量在2%以内时，可提高钢的强度，对塑性和韧性影响不大。4、磷的影响：磷是铁原料中带入的杂质。磷使钢在常温下的强度和硬度增加，塑性和韧性显著降低。5、硫的影响：硫是有害成分。硫含量增加，显著降低了钢的热加工性能和可焊性。硫和磷一样，易于偏析，含量过高时，会降低钢的韧性。第四节钢材的冷加工和热处理一、钢材的冷加