道路建筑材料任务1 2 1钢材性能及试验.ppt

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1、任务1-2-1:钢材性能及试验《道路建筑材料》课程建设组学习目的：了解钢材的分类；掌握钢材的力学性质：拉伸性能，冷弯性能、冲击韧性和硬度；掌握建筑钢材的化学成分对钢材性能的影响；建筑钢材主要指用于钢结构中各种型材(如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等)、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝等。建筑钢材具有一系列优良的性能．它有较高的强度，有良好的塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载；可以焊接或铆接，易于加工和装配，所以被广泛地应用于建筑工程中。但钢材也存在易锈蚀及耐火性差的缺点钢一般是由生铁在炼钢炉中熔炼而成的；但是生铁中含有较多的碳（通常为2%~4.5

2、%）和其他的杂质；炼钢的实质：就是把熔融的生铁进行氧化，使含碳量降低到2%以下，并且使其他杂质降低到容许的范围；一钢材的分类钢材的化学成分生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、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（一）分类1.按化学成分分类低碳钢：含碳量<0.25%中碳钢：低碳钢：含碳量０.25%～0.6%高碳钢：含碳量>0.6%（1）碳素钢（碳钢）（2）合成钢——专门加入合金元素按合金元素含量分低合金钢：合金元素总含量<5%中合金钢：合金元素总含量5%～10%高合金钢：合金元

3、素总含量>10%2．按杂质含量（品质）分类普通钢：含硫量 ≤0.050%，含磷量≤0.045%优质钢：含硫量 ≤0.035%，含磷量≤0.035%高级优质钢：含硫量 ≤0.025%，含磷量≤0.025%，牌号后加“高”或“A”特级优质钢：含硫量 ≤0.015%，含磷量≤0.015%，后加“E”3.按冶炼时脱氧程度分沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”镇静钢：脱氧充分，代号“2”半镇静钢：脱氧程度介于“F”与“2”之间，代号“b”特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”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（高碳钢）特殊钢：不锈钢（具有

4、各种特殊的物理化学性质）（二）钢材中的常存杂质硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。磷：来自矿石燃料，生成Fe3P，脆性很大。碳：炼钢氧化过程中存于缸中，害处大于一处，故归于有害元素。锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧、硫能力，大大改善钢材加工性能。硅：脱氧剂，较锰强。两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他性能降低。氧：与碳、磷相似。有害元素二建筑材料的主要技术性能力学性质：强度、弹性、塑性、耐磨性…工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性（一）力学性能1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。拉伸过程分四个阶段：OA：弹性阶段

5、AB：屈服阶段BC：强化阶段CD：颈缩阶段拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。（1）屈服强度（屈服点）上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力；下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点Fs——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N；Ao——钢材的截面积，mm2。注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢），应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。Fb——为最大应力，N。相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。因此，强屈比一般不低

6、于1.2，抗震结构一般不低于1.25。可靠性参数值得注意：强屈比的概念值越大可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。（3）伸长率：塑性指标。意义：值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。值有两种：5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；10——l0=10d0。lo——试件原始标距长度，mm；l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。（4）断面收缩率：塑性指标。AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2；A1——表示钢材的原始截面积，mm2。伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。2.冲击韧性—

7、—指钢材抵抗冲击荷载的能力。试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。3.耐疲劳性疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。危害极大冲击韧性试验原理图4.硬度--指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力。测定钢材硬度常用布氏法。布氏法是用一直径为D的硬质钢球，在荷载P(N)的作用下压入试件表面，经规定的时间后卸去荷载，用读数放大镜测出压痕直径d，以压痕表面积(mm2)除荷载P，即为布氏硬度值HB。HB值越大，表示钢材越硬。（二）

8、工艺性能冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。焊接性能：钢结构中90%以上为焊