建筑钢材-土木工程材料

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1、第八章建筑钢材南华大学杨建明教授金属材料包括黑色金属和有色金属建筑钢材包括钢结构用的型钢、钢板；钢筋混凝土用钢筋、钢丝和钢铰线28.1钢材的冶炼与分类一、钢材的冶炼钢和铁的主要成分是铁和碳。含碳量大于2.06%的为生铁，小于2.06%的为钢。钢是由铁冶炼而成。生铁是由铁矿石、焦炭和少量石灰石等在高温作用下形成。冶炼方法：氧气转炉法、电炉法和平炉法。炼钢过程中脱氧，加入MnO、SiO2、Al2O3。沸腾钢、镇静钢、半镇静钢38.1钢材的冶炼与分类二、钢材的分类1、按冶炼方法分类按生产的炉型　平炉钢转炉钢电炉

2、钢按脱氧程度分类沸腾钢镇静钢特殊镇静钢半镇静钢48.1钢材的冶炼与分类2、按化学成分分类碳素钢　含碳量0.02~2.06%的铁碳合金低碳钢　＜0.25%中碳钢　0.25%~0.6%高碳钢　＞0.6%合金钢　低合金钢　＜5%中合金钢　5%~10%高合金钢　＞10%58.1钢材的冶炼与分类根据钢中磷、硫等杂质含量的不同，碳素钢可分为：普通碳素钢－其中磷的含量不大于0.045%，硫的含量不大于0.050%优质碳素钢－其中磷和硫的含量均不大于0.035%高级优质碳素钢－其中硫和磷含量均不在于0.025%特级优质碳

3、素钢－硫含量≤0.025%，磷含量≤0.015%68.1钢材的冶炼与分类3、按用途分类结构钢　低、中碳钢工具钢　高碳钢特殊钢　不锈钢78.2钢材的力学性能与工艺性能力学性能（抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度和硬度）和工艺性能（冷弯性能、焊接性能和热处理性能）88.2钢材的力学性能与工艺性能一、力学性能1、抗拉性能通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度和伸长率。（图8.1）1）弹性阶段　低碳钢弹性模量E＝2.0×105~2.1MPa，弹性极限σP＝180MPa~200MPa2）屈服阶段　用σS表示，常用低碳钢σ

4、S为195MPa~300MPa9图8.1低碳钢受拉时应力－应变图108.2钢材的力学性能与工艺性能3）强化阶段　抗拉强度，用σb表示，低碳钢σb385~520MPa，屈强比σS/σb0.58~0.63（碳素钢）；0.65~0.75（合金钢）4）颈缩阶段塑性表示钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。118.2钢材的力学性能与工艺性能采用伸长率和断面收缩率表示。A、伸长率　是钢材发生断裂时所能承受的永久变形的能力。B、断面收缩率　是试件拉断后缩颈处横断面的最大缩减量占横截面积的百分率。φ（%）中碳钢、高

5、碳钢，无明显屈服现象，脆性破坏，采用名义屈服点σ0.2128.2钢材的力学性能与工艺性能2、冲击韧性m－摆锤质量A－试件槽口处断面积（cm2）规范中通常是根据负温条件规定－20℃或－40℃负温冲击值指标。138.2钢材的力学性能与工艺性能3、疲劳强度钢材在交变荷载反复作用下，可在远小于抗拉强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。用疲劳强度或疲劳极限表示。它是指试件在交变应力下，作用107周次，不发生疲劳破坏的最大应力值。148.2钢材的力学性能与工艺性能4、硬度布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度1）布氏硬度

6、根据国家标准　压头用淬火钢球，符号为HB压头用硬质合金钢时，符号为HB2）洛氏硬度金刚石圆锥体或钢球　初始试验力（F0）　总试验力F（F＝F0＋主试验力F1）（h1-h0）158.2钢材的力学性能与工艺性能二、工艺性能冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能1、冷弯性能弯曲角度（α）和弯心直径（d）2、焊接性能　碳含量＜0.25%，可焊性好，0.3%可焊性差168.2钢材的力学性能与工艺性能3、冷加工性能及时效处理1）冷加工强化与时效处理存放15d~20d　自然时效或加热100℃~200℃，保持2h~3h，人工时效2）

7、常见冷加工方法（1）冷拉屈服强度提高20%~30%，节约钢材10%~20%（2）冷拔40%~60%3）钢材冷加工强化与时效处理的机理178.2钢材的力学性能与工艺性能4、钢材的热处理1）退火　是将钢材加热到一定温度，保温后缓慢冷却（随炉冷却）的一种热处理工艺。2）正火　是退火的一种特例。正火在空气中冷却，两者仅冷却速度不同。3）淬火　是将钢材加热到基本组织转变温度以上（一般为900℃以上），保温使组织完全转变，即放入水或油等冷却介质快速冷却，使之转变为不稳定组织的热处理。4）回火　是将钢材加热到基本组织转

8、变温度以下（150~650℃内选定），保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。188.3钢的组织和化学成分对钢材性能的影响一、钢的组织及其对钢材性能的影响1535℃1394℃912℃液态铁δ-Feγ-Feα-Fe体心立方晶体面心立方晶体体心立方晶体固溶体化合物机械混合物198.3钢的组织和化学成分对钢材性能的影响二、钢的化学成分对钢材性能的影响1、碳钢材由铁素体（都好）、渗碳体（抗拉强度低、很耐磨）、珠光体（介于渗碳体和铁素体）2