土木工程材料 教学课件 作者 周爱军第7章 建筑钢材第7章 建筑钢材.ppt

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1、第7章建筑钢材土木工程材料本节内容钢材的冶炼与分类1建筑钢材的主要技术性能2钢材的化学成分及其对性能的影响3钢材的冷加工及热处理4钢材的品种与选用5钢材的腐蚀与防止6▲▲【本章内容导读】讲述内容本章主要讲述建筑钢材的冶练与分类、钢材的主要技术性能、钢材的冷加工与热处理、钢材的品种与选用及腐蚀与防止；重点讲述建筑钢材的主要技术性能及钢材的冷加工与热处理，讲述钢材的化学成分及其对钢材性能的影响。学习重点和要求钢材的品种多，性质差别大，为了掌握钢材的合理使用，应对钢材的生产、组成、性质和用途等知识有一定的了解。要求学生重点掌握建筑钢材的主要技术性能，熟悉

2、钢材的冷加工及热处理工艺。建议学生在弄清钢材分类的同时，对其主要技术性能做全面的掌握，并熟悉各种钢材在工程上的应用范围和选用原则。建筑钢材是现代土木工程中重要的结构材料，包括钢结构用钢材（如钢板、型钢、钢管等）和钢筋混凝土用钢材（如钢筋、钢丝等）。土木工程所用的钢材产品一般分为：型材板材线材管材钢筋型材板材钢丝易锈蚀维护费用大耐火性差钢材的特点强度高塑性和韧性好可焊接和铆接能承受冲击和振动荷载优点缺点目前钢结构主要用于桥梁、大跨结构、高层建筑、厂房、塔桅结构、板壳结构、海洋平台和一些轻型结构等钢材的主要化学成分：不可避免的元素：Si、Mn、P、S、

3、N…专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素铁：主要元素碳：0.02%～2.06%其他元素：7.1钢材的冶炼与分类7.1.1钢材的冶炼焦炭铁矿石生铁高炉熔融生铁精炼氧化还原钢铸锭钢锭建筑钢材钢材的冶炼过程示意图常用的钢材冶炼方法1．氧气转炉炼钢法2．平炉炼钢法3．电炉炼钢法冶炼方法的特点和应用炉种原料特点生产钢种氧气转炉铁水废钢冶炼速度快，生产效率高，钢质较好碳素钢低合金钢电炉废钢容积小，耗电大，控制严格，钢质好，成本高合金钢优质碳素钢平炉生铁废钢容量大，冶炼时间长，钢质较好且稳定，成本较高碳素钢低合金1.按化学成分分类低碳钢

4、：<0.25%中碳钢：0.25%～0.6%高碳钢：>0.6%（1）碳素钢（碳钢）（2）合金钢——专门加入一定量的合金元素按合金元素总含量分：低合金钢：<5%中合金钢：5%～10%高合金钢：>10%按含碳量分：√√7.1.2钢材的分类2.按有害杂质含量分类普通钢：≤0.050%，≤0.045%优质钢：≤0.035%，≤0.035%高级优质钢：≤0.025%，≤0.025%，牌号后加“高”或“A”特级优质钢：≤0.015%，≤0.015%，牌号后加“E”含硫量含磷量高低3.按冶炼时脱氧程度分沸腾钢：脱氧不充分，硫、磷等杂质偏析较严重，代号“F”半镇静钢

5、：介于F与Z之间，代号“b”镇静钢：脱氧充分，同时去硫，代号“Z”特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”密致度高低4.按用途分类结构钢：建筑结构、机械制造（低、中碳钢）工具钢：各种工具如刃具、模具、量具等。（高碳钢）特殊钢：具有特殊物理、化学或机械性质，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢（多为高合金钢）力学性质：抗拉、抗冲击、硬度、耐疲劳性工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性7.2钢材的主要技术性能1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。7.2.1力学性能拉伸试件：标准试件：按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。非标准试件：不经过加工，直接在线材上切

6、取的试件。拉伸试验录像低碳钢拉伸的应力应变图分四个阶段：OA：弹性阶段AB：屈服阶段BC：强化阶段CD：颈缩阶段图7-1低碳钢受拉的应力应变图拉伸性能指标：屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。Fs—屈服阶段最小的力(首次回针所对应的力),N；Ao—钢材的原始截面积，mm2。（1）屈服强度（屈服点）上屈服点（B上）：试样首次屈服前的最大应力；下屈服点（B下）：不计初始瞬时效应的最小应力，即屈服点。屈服强度是指钢材开始丧失对变形的抵抗能力,并开始产生大量变形。意义是弹性变形转变为塑性的转折点当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变形，钢材内部的应力自动分

7、配至低应力部位钢结构的强度设计值一般都取用屈服强度屈服强度（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大拉应力。Fb——最大拉力，N。试验时，一般以钢材出现颈缩为准。σb是指钢材能承受的最大拉应力.意义当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对变形的抵抗能力而断裂因此，在结构设计中不能应用颈缩屈强比屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。反应钢材的利用率和结构的安全可靠程度。屈强比越小，结构的可靠性越高，但太小，则钢材强度的有效利用率太低。一般情况下，建筑结构钢合理的屈强比为0.60~0.75。Q235钢的屈强比为0.58~0.63；普通低碳钢的屈强比为0.65~0.75

8、。（3）伸长率：塑性指标。伸长率的意义：，伸长率越大，钢材塑性越好，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。值分为：