《建筑钢材》PPT课件(I)

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1、Chap.2建筑钢材§2.1概述1.较高的抗拉强度fu和屈服强度fy；2.较高的塑性和韧性；3.良好的工艺性能（包括冷加工、热加工和可焊性等）；4.较强的抗锈蚀能力。一、建筑钢材的基本要求二、钢材的破坏形式——破坏前有显著的变形，并吸收很大能量，从变形发生到最后破坏要持续较长的时间1.塑性破坏2.脆性破坏——破坏前没有显著的变形，吸收能量很少，破坏突然发生。§2.2建筑钢材的机械性能包括：强度、塑性、韧性、冷弯试验及可焊性。弹性阶段(OB段)弹塑性阶段(BC段)塑性阶段(CD段)颈缩阶段(DE段)OBCDAE碳素结构钢材的应力-应变曲线一

2、、单向拉伸时的工作性能钢材可以简化为理想弹塑性体ε2.5%--3%fyε00.15%ε强度计算以fy为依据;fu为结构的安全储备讨论：材料的强度设计值为何用，而不用？伸长率δ10或δ5伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。当l0/d=5时，用δ5表示，当l0/d=10时，用δ10表示。断面收缩率A0A1面缩率ψ也是钢材塑性的指标之一add+2.1a衡量钢材的冷加工性能，材质均匀性，塑性变形能力冷弯性能冲击试验的试件主要有：a.夏比试件(V形槽口)Akv(J)。b.梅氏试件(U形槽口)

3、akv(J/mm2)；冲击韧性衡量钢材的抗脆断、抗动载能力。试件摆锤试件R=0.25R=1.0梅氏试件夏比试件缺口韧性值受温度影响较大，温度低于某值时将急剧降低。设计处于不同环境温度的重要结构，尤其是受动载作用的结构，要根据相应的环境温度对应提出常温(20±5℃)冲击韧性、0℃冲击韧性或负温(-20℃或-40℃)冲击韧性的保证要求。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12～0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好。Q235B的碳含量就定在这一适宜范围。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。Q235A的碳含量略高于B级，这一钢号

4、通常不能用于焊接构件。钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力可焊性小结钢材的五项主要机械性能指标屈服点fy——抗拉强度fu——钢材的强度极限，仅作为安全储备。伸长率δ5——冷弯性能——冲击韧性——衡量钢材塑性变形能力的重要指标。衡量钢材塑性性能和冶金质量的综合指标。衡量钢材在动荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标。衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的指标。§2.3影响钢材性能的主要因素一、化学成分基本成份为Fe，碳钢中Fe含量占99％，其余C、Si、Mn等为杂质元素，S、P、N、O为冶炼过程中不易除尽的有害元素。※碳（C）：含C↑使强度↑，

5、塑性、韧性、可焊性↓，应控制在0.22%，焊接结构应控制在≤0.20%。※锰（Mn）锰是有益元素，它能显著提高钢材强度但不过多降低塑性和冲击韧性。锰是弱脱氧剂。但是锰可使钢材的可焊性降低，故含量有限制。※硅（Si）硅是有益元素，也是强脱氧剂。硅能使钢材的粒度变细，控制适量时可提高强度而不显著影响塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。硅的含量过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。※钒（V）、铌（Nb）、钛（Ti）钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性、韧性。※铝（Al）、铬（Cr）、镍（Ni）铝是

6、强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。※硫（S）硫是有害元素，当热加工及焊接使温度达800～1000℃时，可能出现裂纹，称为热脆。硫还能降低钢的冲击韧性，同时影响疲劳性能与抗锈蚀性能。一般不得超过0.045～0.05%。※磷（P）磷是有害元素，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆，其含量应限制在0.045%以内。※氧（O）、氮（N）氧和氮也是有害杂质，氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷脆，与磷相似。元素性能碳锰硅钒铝铬镍铌钛铜硫磷氧氮C

7、MnSiVAlCrNiNbTiCuSPON抗拉强度+++++++++屈服点+++++++++伸长率————冲击韧性—+————可焊性——*—*——抗锈蚀性——*++—+注：+：表示有利影响；—：表示不利影响；—*：表示含量过多时，影响不利。（1）冶炼钢材的冶炼方法:平炉炼钢—质量好，但效率低；（已停产）氧气顶吹转炉炼钢—质量好，效率高；碱性侧吹转炉炼钢—质量差；（禁用）电炉炼钢—质量好，但成本高；（不用）冶炼这一冶金过程形成钢的化学成分与含量、钢的金相组织结构，以及不可避免的冶金缺陷，从而确定不同的钢种、钢号及其相应的力学性能。二、生产过

8、程※沸腾钢—加弱脱氧剂（锰），脱氧不充分，浇铸时有大量气体逸出，引起钢液剧烈沸腾，冷却速度快，晶粒粗，偏析、气泡等缺陷较严重；※镇静钢—加强脱氧剂（硅、有时还加铝或钛），保温时间得以加长，氧气