建筑材料 钢材的应用技术课件.ppt

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1、化学成分碳素钢合金钢低合金钢（合金元素总含量小于５％）中合金钢（合金元素总含量为５％～10％）高合金钢（合金元素总含量大于10％）。低碳钢（含碳量小于0.25％）中碳钢（含碳量为0.25％～0.60％）高碳钢（含碳量大于0.60％）脱氧成度沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b特殊镇静钢TZ有害杂质炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时，会有大量的ＣＯ气体从钢水中外逸，引起钢水呈沸腾状，故称沸腾钢，代号为“Ｆ“。沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，且同

2、时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称镇静钢，代号为“Ｚ”。镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要的结构工程。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好的钢，其代号为“ｂ”。比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，故其质量最好，适用于特别重要的结构工程，代号为“TZ”。普通刚优质钢高级优质钢特级优质钢磷含量不大于0.045％；硫含量不大于0.050%。磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.035%。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.015%。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.015%。情景1：钢材的基础

3、知识拉伸性能冲击性能疲劳性能硬度力学性能将低碳钢（软钢）制成标准试件，放在万能实验机上进行拉伸试验，可以绘出下图所示的应力——应变关系曲线。4个4---4个阶段、4个指标、4个性能、4个意义低碳钢受拉至拉断，经历了四个阶段；弹性阶段（O→A）屈服阶段（A→B）强化阶段（B→C）颈缩阶段（C→D）意义：弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。E=σ/ε,E——弹性模量，单位（MPa）б——弹性极限，即A点对应的应力ε——应变特点：OA段是一条直线，应力和应变成正比，当撤去外力应变消失，说明此变形是弹性变形。◆意义：钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑性

4、变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设计中钢材强度取值的依据，是工程结构计算中重要的参数。◆A→B：应力、应变不在成正比关系，开始出现塑性变形。应力增长滞后于应变的增长。钢材似乎不能承受外力而屈服。◆σs屈服强度，与B下点（此点较稳定，易测定）对应的应力。◆设计时一般以σs作为强度取值的依据。对屈服现象不明显的钢材，规定以0.2％残余变形时的应力σ0.2作为屈服强度。◆特点：经过塑性变形后，钢材内部组织中的晶格发生了畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得到强化，所以钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高。бb：抗拉强度，对应于最高点C的应力值。◆意义:1、屈强比=бs/бb：屈强比越小，其结构

5、安全可靠程度越高，但屈服比过小，又说明钢材强度的利用率偏低造成钢材的浪费。《规范》规定：бb实测/бS实测≥1.25,бS实测/fyk≤1.32、即将拉断时所能承受的最大拉力3、即将断裂时所能承受的最大应力◆应用：工地现场调直、冷加工（如冷拉，冷拔或冷轧）◆特点：抵抗变形的能力明显降低，变形迅速发展，应力逐渐下降，试件被拉长，在有杂质或缺陷处断面急剧缩小，直至断裂。伸长率：图中当曲线到达Ｄ点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩现象”而断裂。量出拉断后标距部分的长度Ll，标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长率。即δ=(L1-L0)/L0×100%伸长率表征了钢材的塑性

6、变形能力。情景1：钢材的基础知识1、δ衡量钢材塑性的一个重要指标;2、δ越大，说明钢材的塑性越好，而一定的塑性变形能力，可保证应力重新分布，避免应力集中，从而钢材用于结构的安全性大。提示：由于在塑性变形时颈缩处的伸长较大，故当原始标距与试件的直径之比愈大，则颈缩处伸长中的比重愈小，因而计算的伸长率会小些。通常以δ5和δ10分别表示L0=5d和L0=10d（ｄ为试件直径）时的伸长率。对同一种钢材，δ5应大于δ10。情景1：钢材的基础知识弹性阶段：E=б/ε抵抗变形的能力，计算变形的重要指标当б一定时，E增大，ε减小当ε一定时，E增大，б减小屈服阶段：σS——钢材强度取值的依据，结构设计的重

7、要指标强化阶段：σb——抗裂度计算的依据，变形验算的重要指标σS/σb↑利用率↑，安全可结性↓《规范》规定：бb实测/бS实测≥1.25бS实测/fyk≤1.3颈缩阶段：δ——衡量钢材塑性的重要指标δ↑，塑性↑小结情景1：钢材的基础知识拉伸性能冲击性能疲劳性能硬度力学性能冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消耗的功，即为钢材的冲击