2钢结构的材料

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1、第2章钢结构的材料基本要求1.掌握钢结构的两种破坏形式；2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标；3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素；4.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法；5.了解结构用钢材的种类、牌号、规格6•理解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。§2.1钢结构对材料的要求(1)较高的强度一一良好塑性和韧性(2)足够的变形能力一一良好塑性和韧性(3)良好的加工性能一一适应冷、热加工，可焊性好(4)对环境的良好适应性——耐腐蚀、耐火、耐疲劳§2.2钢材的生产(1)炼钢炼钢炉有三种形式：转炉、平炉和电炉。转炉钢是

2、利用高压空气或氧气使炉内生铁熔液的碳和其它杂物氧化，在高温下使铁液变为钢液。(生产周期短，效率高，质量好，成本低，已经成为国内外发展最快的炼钢方法。)平炉钢是利用煤气和其它燃料供应热能，把废钢、生铁熔液或铸铁块和不同的合金元素等冶炼成各种用途的钢。(生产周期长，效率低，成本高，现已逐步被转炉钢所取代。)电炉钢是利用电热原理，在电弧炉内冶炼。(质量好，但耗电量大，成本高，一般只用来冶炼特种用途的钢材。)(2)浇注是指把熔炼好的钢液做成钢锭或钢坯。用连续铸造法生产钢坯的工艺和设备，由于机械化、自动化程度高的优势，已经逐渐取代了笨重而复杂的铸锭

3、工艺和设备浇注(3)脱氧钢液中残留的氧，将使钢材晶粒粗细不均匀并发生热脆，降低钢材的力学性能。按照钢液在炼钢炉中进行脱氧的方法和程度不同，碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。•钢材冶炼浇铸过程中产生影响力学性能的杂质一氧化铁。需投入脱氧剂来排除或减少氧化铁含量常用脱氧剂猛'In硅Si铝Al（或钛Ti）脱氧能力弱较强强-钢材采用脱氧剂性能成本应用状况沸腾钢Mn脱氧不够充分材质差低要求低的钢结构镇静钢Si脱氧充分材质好，f、比沸腾钢高一些X要求高的钢结构半镇静钢介于沸腾钢和镇静钢之间—般不用（4）加工（热加工、冷加工和热处理

4、）热加工指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300°C）冷加工指在常温下对钢材进行加工。（冷作硬化现象）热处理指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火）转炉用每炉方方坯万傥連亂紈热处理的目的•钢材一般以热轧状态供货，某些高强度钢材在轧制后需进行热处理。•热处理的作用使钢材既获得高强度，又保持良好的塑性和韧性。主要的热处理方法（1）正火一最简单的热处理：把钢材再加热至850〜900-C#保持一段

5、时间后在空气中自然冷却，即为正火.（2）回火一是将钢材重新加热至650-C^保温一段时间，然后在空气中自然冷却。（3）淬火一是把钢材加热至900C以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。（4）淬火+回火（也称调质处理）■强度很高的钢材，都要经过调质处理。钢材生产过程冶炼浇铸轧制热处理L4IU□KJ浸㈱法2VH44L机咏iMMtlVWHUMAr流憐法1IIK电护厂I——此村L晟體汕叶WWWMi&W*第补fcz^^zait—*5YW出的广品轧制的作用在高温和压力下，将钢锭或钢坯热轧成钢板和型钢;•改变钢材的形状及尺寸；•使小气泡、裂纹、

6、疏松等缺陷焊合起来；•使金属组织更加致密，改善了钢材的力学性能。§2.4钢材主要性能-、钢材的两种破坏形式塑性破坏一一破坏前有明显的变形，破坏历时时间长，断口发暗，可以采取补救措施。脆性破坏一一破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时产生的变形远比材料应有的变形能力小，破坏发生突然，断口平齐、发亮，无机会补救。•1972年廊坊因一个杆脆断屋架倒塌•1979年吉林煤气罐大爆炸（12月中旬）•1995年南朝鲜大桥倒塌•1999年四川棊江大桥倒塌原因：钢材内部缺陷、焊接缺陷、构造不合理、使用不当等原则：在制作和使用过程中，应充分考虑各方面因素，尽量发

7、挥材料的塑性，避免一切脆性破坏的可能性。二、一次拉伸条件：标准试件（GB228-63）,常温（2（TC）下缓慢加载，一次完成。含碳量为1%〜3%。标准试件‘％=5,10;'（）—标距；d—直径阳2・】建筑啊材标准拉伸图标准拉伸曲线可以分为四个阶段：1）弹性段（。一九）：材料处于纯弹性，E=2.W%卅,卸载时，£=0;2）弹塑性段（人—fy）:呈非线性；3）塑性段（人波动段，下屈服点稳定）：水平段；4）强化段从拉伸曲线可以得到九，£,人fy£=—,/IA）J.*5>*10/通过对曲线的分析，£假定钢材为理想的弹性塑性体。因为：1）计算简便；

8、2）人与办相差不大3）虽然九〉〉人，但对应九的应变非常大（第二极限状态不满足）；4）以人作为设计强度的依据，具有较大的强度储备，出现偶然因素，使人们有机会补救。屈强比。0235为0.57,16