2011哈工大钢结构第二章资料.ppt

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1、§2-1概述§2-2钢材的生产§2-3钢材的主要性能§2-4各种因素对钢材性能影响第二章钢结构的材料§2-5钢材的疲劳§2-6钢材的种类、规格和选用7/22/20211哈工大土木工程学院1）有较高的强度，屈强比满足要求，保证安全储备2）有足够的变形能力塑性----破坏前有预兆，能内力重分布韧性----在动载下破坏能吸收较大能量第二章钢结构材料§2-1概述7/22/20212哈工大土木工程学院4）适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载，这方面能力视具体结构而定；5）易生产、价格便宜。3）有良好的加工性能，适应冷热加工，有良好的可焊性《钢结构设计规范》（GB50017-2002)推荐的普通碳素结

2、构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420是符合上述要求。7/22/20213哈工大土木工程学院§2-2钢材的生产2.2.1钢材的冶炼一、炼铁二、炼钢碳素钢低合金高强度结构钢常用的炼钢炉有三种形式：转炉、平炉和电炉。电炉炼钢炼成的钢质量好。耗电量大，成本高。转炉炼钢是利用高压空气或氧气氧气顶吹转炉冶炼的钢中有害元素和杂质少，生产周期短、效率高、质量好、成本低。钢材的生产分为炼铁、炼钢和轧制7/22/20214哈工大土木工程学院7/22/20215哈工大土木工程学院7/22/20216哈工大土木工程学院平炉炼钢，平炉的原料广泛，容积大，产量高，冶炼工艺简单，化学成分易于控

3、制，炼出的钢质量优良。平炉炼钢周期长，效率低，成本高。7/22/20217哈工大土木工程学院三、钢材的浇注和脱氧按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4类。沸腾钢采用脱氧能力较弱的锰作脱氧剂，脱氧不完全。钢材中留有较多的氧化铁夹杂和气孔。钢的质量较差。镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱氧较完全，硅在还原氧化铁的过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢，使气体充分逸出，浇注时不会出现沸腾现象。这种钢质量好，但成本高。半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧，其脱氧程度高于镇静钢。低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。7/22/202

4、18哈工大土木工程学院以“Q”代表屈服点；屈服点数值共分195、215、235、255和275(MPa)5种；质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别由A、B、C、D符号表示；脱氧方法以F表示沸腾钢，b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。Z和TZ在钢的牌号中予以省略。C级只能是Z，D级只能是TZ。例如：Q235A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。Q215B，表示屈服点为215MPa的B级镇静钢。而Q215B·b表示屈服点为215MPa的B级半镇静钢。7/22/20219哈工大土木工程学院一、钢材的组织构造碳素结构钢是在纯铁中加适量的碳来提高强度铁素体是碳溶入体心

5、立方晶体的铁中的固溶体，与纯铁的显微组织没有明显的区别，其强度、硬度较低，而塑性、韧性良好。渗碳体是铁碳化合物，其熔点高，硬度大，几乎没有塑性，在钢中其与铁素体晶粒形成机械混合物——珠光体，填充在铁素体晶粒的空隙中，形成网状间层。珠光体强度很高，坚硬而富于弹性。低合金结构钢是在低碳钢中加入少量的合金元素。合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中，使钢材的强度得到提高，而塑性、韧性和焊接性能并不降低。2.2.2钢材的组织构造和缺陷7/22/202110哈工大土木工程学院二、钢材的铸造缺陷铸模浇注钢锭时，冷却速度不同，形成不同结晶带，会给钢材的性能带来差异。冶金缺陷，如偏析、非金属夹杂、气孔、

6、缩孔和裂纹等。热加工、冷加工和热处理三种。将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，产生出各种厚度的钢板和型钢，称为热加工。在常温下对钢材进行加工称为冷加工。通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，称为热处理。2.2.3钢材的加工7/22/202111哈工大土木工程学院一、热加工开轧和锻压温度控制在1150～1300℃。钢材轧制成钢板或型钢，使金属的晶粒变细，压合钢坯中的气孔、裂纹等缺陷，改善钢材的力学性能。热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢，因辊轧次数较多，钢材的性能改善明显，其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于厚板和厚壁型钢。钢材强度按板厚分组。7/22/202112哈工

7、大土木工程学院钢中的硫化物和氧化物等非金属夹杂，经轧制之后被压成薄片，会出现分层现象。分层使钢板沿厚度方向受拉的性能恶化钢材沿轧制方向（纵向）的性能优于垂直轧制方向（横向）的性能，即使其各向异性增大。因此对于钢板部件应沿其横向切取试件进行拉伸和冷弯试验。7/22/202113哈工大土木工程学院由带钢或钢板经过冷加工形成的型材制作的结构称为冷弯薄壁型钢结构二、冷加工冷轧卷板和冷轧钢板冷弯薄壁型钢和压型钢板高强钢丝。7/22