建筑钢材2教学ppt课件

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1、建筑钢材二、钢材的主要技术性能1.力学性能钢材的力学性能主要有抗拉性能、耐疲劳性能、冲击韧性、硬度和应力松弛等。（1）抗拉性能抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。建筑钢材的抗拉性能，可用低碳钢受拉时的应力一应变图来阐明，图中明显分为以下四个阶段：标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l0A0d0l非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段σε0钢材拉伸过程的σ-ε图OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段A0BCB0DCEDFEC上上屈服点C下下屈服点C下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。（1）拉伸试验过程σε0钢材拉伸弹性阶段

2、示意图AB0弹性阶段σp—比例极限，MPaσpσBσB—弹性极限，MPa注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。σε0钢材拉伸屈服阶段示意图AB0C下C上CBC下C上C屈服阶段放大后σε0钢材拉伸强化阶段示意图AB0C下C上CDDDDD强化阶段σbσb—抗拉强度或强度极限DCσε0E钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE——颈缩阶段（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：伸长率的测量％屈服点（σs）是结构设计时取值的依据，表示钢材在正常工作时承受应力不超过σs值；屈服点与抗拉强度的比值（σs／σb）称为屈强比。它反映钢材的利用率和使用中

3、安全可靠程度；伸长率（δ）:表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处应力超过σs时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免结构物的破坏。例：为什么说屈服点（σs）、抗拉强度（σb）和伸长率（δ）是建筑工程用钢的重要技术性能指标？（2）冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。将有缺口的标准试件放在冲击试验机的支座上，用摆锤打断试件，测得试件单位面积上所消耗的功，作为冲击韧性指标，用冲击值α表示，α值愈大，表明钢材在断裂时所吸收的能量越多，则冲击韧性越好。温度对冲击韧性的影响规律：常温

4、下，随温度的下降冲击韧性平缓降低钢材断口呈韧性破坏；当温度降到某一温度时，冲击韧性突然大幅度下降即冷脆性，此时的温度为脆性转变温度，其值越低，表示钢材的冲击韧性越好。图冲击韧性试验图(a)试件尺寸；(b)试验装置；(c)试验机1—摆锤；2—试件；3—试验台；4—刻度盘；5—指针钢材冲击韧性的影响因素包括钢的化学成分、内部组织状态、冶炼轧制质量、环境。例如钢材内硫、磷含量高时，存在化学偏析时，含有非金属夹杂物，焊接形成裂缝时，冲击韧性都会降低。冲击韧性随温度的降低而下降，称为钢材的冷脆性，此时的温度为脆性临界温度。其数值越低，钢材的低温冲击性能越好。所以，在负温下使用且直接承

5、受冲击荷载的结构，应选用脆性临界温度较使用温度低的钢材，并满足规范所规定的-20℃或-40℃下冲击韧性指标的要求。（3）疲劳强度受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。钢材的疲劳破坏先在局部形成细小裂纹，由于微裂纹尖端的应力集中而使其逐渐扩大，直至突然发生瞬时疲劳断裂。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳强度极限，实际测量时常以2×106次应力循环为基准。钢材的疲劳强度与很多因素有关，如组织结构、表面状态、合金成分、夹杂

6、物和应力集中几种情况。一般来说，钢材的抗拉强度高，其疲劳极限也较高。工程现象——钢吊车梁裂缝某钢厂原料跨吊车任务繁重，而冷轧跨吊车不太繁忙。两者互按同一标准设计，后者吊车梁使用40多年未发现裂缝，而前者因产生较多裂缝已更换。请分析裂缝的成因。由于前者任务繁重，承受的交变荷载次数多，故会产生疲劳破坏。2.工艺性能钢材的工艺性能主要有冷弯性能和焊接性能。（1）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。钢材冷弯时的弯曲角度愈大，弯心直径愈小，则表示其

7、冷弯性能愈好。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。伸长率反映的是钢材在均匀变形下的塑性，而冷弯性能是钢材处于不利条件下的塑性，可以揭示钢材内部组织是否均匀，是否存在内应力和夹杂物等缺陷。（2）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