土木工程材料第二章

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1、第二章建筑钢材buildingsteels工程中使用的各种钢材：型钢、钢板、钢筋、钢丝、钢门窗、建筑五金特点：1.品质均匀，强度高，塑性、韧性好，能承受冲击和振动荷载，易于加工和装配。2.易锈蚀，耐火性差。2.1钢材的化学成分和分类钢的冶炼钢：含碳量为0.06~2.0%并含有某些其它元素的铁碳合金。钢的生产分两步：（1）炼铁（2）炼钢钢的冶炼过程：氧化：把熔融的生铁进行氧化，使碳含量降低到预定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。脱氧：精炼后的钢液中还留有一定量的氧化铁，使钢的质量降低。为了消除它的影响，在精练结束后加入脱

2、氧剂以去除钢液中的氧。钢的冶炼方法：转炉炼钢法，平炉炼钢法，电弧炉炼钢法2.1.1钢材的化学成分钢是以铁为主要元素、含碳量在2%以下，并含有其他元素的材料。钢的冶炼以生铁为主要原料。钢材中的化学成分，主要是铁，其次是碳，还含有少量的有益合金元素硅和锰；还可含有改善提高性能的钒、铌、钛、铬、镍、铝和稀土元素等有益合金元素；还含有微量磷、硫、氮、氧和氢等有害元素。2.1.2钢材的分类2.1.2.1碳素钢按含碳量分类低碳钢C<0.25％中碳钢C＝0.25%～0.6％高碳钢C>0.6％2.1.2.2合金钢按合金元素总含量分类低合金钢

3、合金元素<5％中合金钢合金元素＝5％～10％高合金钢合金元素>10％2.1.2.2按冶炼时脱氧程度分类（1）沸腾钢（F）；（2）镇静钢（Z）；（3）半镇静钢（b）；（4）特殊镇静钢（TZ）。2.1.2.3按钢材品质(硫、磷等杂质含量)分类（1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢;（4）特级优质钢。2.1.2.4按钢材用途分类（1）结构钢；（2）工具钢；（3）特殊钢；（4）专用钢。建筑上常用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢。2.2建筑钢材的主要技术性能2.2.1力学性能2.2.1.1拉伸性能拉伸性能是

4、钢材最主要的技术性能。拉伸试验可测得钢材的重要技术性能参数：屈服强度、抗拉强度、伸长率。抗拉强度是钢材强度的特征值，测定钢材强度的主要方法是拉伸试验。钢材受拉时，在产生应力的同时相应地产生应变，应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。=L/LbeSP＝P/Af0psb低碳钢受拉力的应力－应变图•eS’低碳钢(软钢）从开始受拉直至断裂经历了四个阶段：（1）弹性阶段：弹性模量（E）和弹性极限（σp）（2）屈服阶段：上屈服强度（ReH）、下屈服强度（ReL）（3）强化阶段：抗拉强度（Rm）、屈强比（ReL/Rm）

5、（4）颈缩阶段：断面急剧缩小后断裂中碳钢、高碳钢（硬钢）无明显屈服台阶，通常把规定塑性延伸率为0.2%时的应力作为其屈服强度（Rp0.2）。硬钢的屈服点Rp0.200.2％断后伸长率A:L0——试件原始标距，ｍｍ；Lu——断裂试件拼合后标距，ｍｍ。dol0l1试件断后标距的测量2.2.1.2冲击韧性钢材抵抗冲击荷载作用的能力。用冲击韧性值度量。冲击韧性值以摆锤冲断V型缺口试件时单位面积所消耗的功来表示。冲击韧性值越大，钢材冲击韧性越好，其抵抗冲击作用的能力越强，脆性破坏的危险性越小。重要的结构以及承受动荷载作用的结构，特别

6、是处于低温条件下的结构，应保证钢材具有一定的冲击韧性。温度对钢材的冲击韧性有重大影响。冲击韧性随温度的降低而下降，开始下降缓和，当温度降到一定程度时，冲击韧性大幅度下降而使钢材呈脆性，这一现象称为钢材的冷脆性，这一温度范围称为脆性转变温度。转变温度越低，说明钢的低温冲击韧性越好。脆性转变温度一般为20℃～60℃16012080040-80-40040t℃含锰低碳钢ak值与温度的关系2.2.1.3耐疲劳性疲劳破坏：钢材受交变荷载反复作用在远小于抗拉强度情况下就发生突然破坏。疲劳强度（疲劳极限）：疲劳破坏的危险应力。钢材在交

7、变荷载作用下在规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。钢材耐疲劳强度与内部组织、成分偏析及各种缺陷有关。2.2.1.4、硬度钢材的硬度是衡量其表面抵抗塑性变形的能力。常用的硬度测定方法：布氏硬度法：压入法，指标为布氏硬度值HB，数值越大表示钢材越硬。各类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关关系。根据这些相关关系可以直接在钢结构上测出钢材的HB值并估算出该钢材的抗拉强度。布氏法：DPd布氏硬度测定示意图2.2.2工艺性能2.2.2.1冷弯性能钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯性能用弯曲角度及弯芯直径与试件厚度（或直径

8、）的比值两个参数来表征。弯曲角度愈大，弯芯直径与试件厚度或直径的比值愈小则钢材的冷弯性能愈好。冷弯试验是将钢材按规定的弯心直径弯曲到规定的角度，通过检查被弯曲后钢材试件拱面和两侧面是否发生裂纹、起层或断裂来判定合格与否。冷弯试验示意图2.2.2.2焊接性能通过对焊件局部区域的加热或加压，或