建筑材料附实验报告课件 教学课件 作者 蔡丽朋 主编第九章__建筑钢材.doc

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1、第九章建筑钢材内容提要本章主要讲述了建筑钢材的分类、技术性能、常用钢材的种类和钢材的防护措施。本章的学习要求是：1.了解钢材的冶炼方法和分类。2.掌握钢材的力学性能、工艺性能以及钢材的化学成分对钢材性能的影响。3.掌握碳素结构钢和低合金高强度结构钢的牌号表示方法、性能及应用。4.了解钢筋混凝土用钢材和钢结构用钢材的类型，掌握热轧钢筋各个强度等级的特性及应用。5.掌握钢材的防锈和防火措施。建筑钢材是指在建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用的各种型钢（圆钢、角钢、槽钢、工字钢等）、钢板和钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。钢材材质均匀密实，强度高，塑性

2、和韧性好，能承受冲击和振动荷载，易于加工（焊接、铆接、切割等）和装配，广泛应用于建筑、铁路、桥梁等工程中，是一种重要的建筑结构材料。钢材的主要缺点是容易锈蚀，耐火性差。第一节钢材的冶炼和分类一、钢的冶炼钢材是将生铁在炼钢炉中进行冶炼，然后浇注成钢锭，再经过轧制、锻压、拉拔等压力加工工艺制成的材料。生铁性能脆硬，在建筑上难以使用。炼钢的原理就是把熔融的生铁进行加工，使其中碳的含量降低到2%以下，其它杂质的含量也控制到规定范围之内。目前能进行大规模炼钢的方法主要有平炉炼钢法、氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法三种，各种冶炼方法的特点和用途见表9-1。目前氧

3、气转炉法是最主要的炼钢方法，而平炉炼钢法由于生产效率低，已基本被淘汰。表9-1三种主要冶炼方法的特点和应用炉种原料特点生产钢种平炉生铁、废钢容量大，冶炼时间长，钢质较好，成本较高碳素钢、低合金钢氧气转炉铁水、废钢冶炼速度快，生产效率高，钢质较好碳素钢、低合金钢电弧炉废钢容积小，耗电大，控制严格，钢质好，但成本高合金钢、优质碳素钢二、钢的分类钢的分类方法很多，常见的分类方法有以下几种：（一）按化学成分分类1791.碳素钢碳素钢的主要化学成分是铁，其次是碳，此外还含有少量的硅、锰、磷、硫、氧、氮等微量元素。碳素钢根据含碳量的高低，又分为低碳钢（含碳量

4、＜0.25％、中碳钢（含碳量为0.25％～0.60％）、高碳钢（含碳量＞0.60％）。2.合金钢合金钢是在碳素钢的基础上加入一种或多种改善钢材性能的合金元素，如锰、硅、钒、钛等。合金钢根据合金元素的总含量，又分为低合金钢（合金元素总量＜5％）、中合金钢（合金元素总量为5％～10％）、高合金钢（合金元素总量＞10％）。（二）按冶炼时脱氧程度不同分类1.镇静钢镇静钢一般用硅脱氧，脱氧完全，钢液浇注后平静地冷却凝固，基本无CO气泡产生。镇静钢均匀密实，机械性能好，品质好，但成本高。镇静钢可用于承受冲击荷载的重要结构。2.沸腾钢沸腾钢一般用锰、铁脱氧，脱

5、氧很不完全，钢液冷却凝固时有大量CO气体外逸，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢。沸腾钢内部气泡和杂质较多，化学成分和力学性能不均匀，因此钢的质量较差，但成本较低，可用于一般的建筑结构。3.半镇静钢半镇静钢用少量的硅进行脱氧，钢的脱氧程度和性能介于镇静钢和镇静钢之间。（三）按品质（杂质含量）分类钢材根据品质好坏可分为普通钢、优质钢、高级优质钢（主要是对硫、磷等有害杂质的限制范围不同）。（四）按用途分类钢材按用途不同可分为结构钢（主要用于工程构件及机械零件）、工具钢（主要用于各种刀具、量具及磨具）、特殊钢（具有特殊物理、化学或机械性能，如不锈钢、耐热钢、耐

6、磨钢等，一般为合金钢）。建筑上常用的钢种是普通碳素钢中的低碳钢和普通合金钢中的低合金钢。179第二节建筑钢材的主要技术性能一、力学性能力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能。钢材的主要力学性能有抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。（一）抗拉性能表示钢材抗拉性能的主要技术指标是屈服点、抗拉强度和伸长率，这些技术指标可通过低碳钢（软钢）受拉时的应力—应变曲线来阐明，见图9-1。软钢的应力—应变曲线共分为四个阶段，即弹性阶段（oa），屈服阶段（ab），强化阶段（bc），颈缩阶段（cd）。自开始加载到a点之前，钢筋处于弹性阶段，应力应变呈线性关系，在此

7、阶段内，若卸去外力，试件仍能恢复原状；应力达到a点后钢筋进入屈服阶段，应力不再增加而应变急剧增长形成屈服台阶ab；超过b点后应力应变关系重新表现为上升的曲线，bc段称为强化阶段；到达应力最高点c点后钢筋产生颈缩现象，应力开始下降，到d点钢筋被拉断，cd段称为破坏阶段。1.屈服点软钢应力—应变曲线上屈服阶段ab段b点的应力称为屈服点或屈服强度，用表示。对于含碳量较高的硬钢类钢材，在外力作用下没有明显的屈服台阶，通常以0.2％残余变形时对应的应力作为屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服点。在结构设计时，屈服强度是钢材设计强度取值的主要依据。这是因为

8、钢材应力超过屈服点以后，虽然没有断裂，但会产生较大的塑性变形，这将使构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝，以致无法使用。2.抗拉强度钢材受