土木工程材料课件――建筑金属材料.ppt

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1、第2章建筑金属材料金属材料黑色金属：铁、钢材等有色金属：铝、铜及其合金等金属材料的基本分类2.1钢材的分类2.2建筑钢材的主要技术性能2.3钢材的化学成分与晶体组织2.4钢材的强化与加工2.5钢材的锈蚀与防护2.6土木工程常用金属材料的性质及应用★★★★主要内容钢材的主要化学成分：不可避免的元素：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：2.1钢材的分类2.1.1按化学成分分类低碳钢：<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

2、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：2.1钢材的分类2.1.2按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2.1钢材的分类钢材品质2.1.3按冶炼时脱氧程度分类沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”半镇静钢：介于F与Z之间，代号“b”镇静钢：脱氧充分，代号“Z”特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”2.1.4按用途分类结构钢：建筑结构

3、、机械制造（低、中碳钢）工具钢：各种工具（高碳钢）特殊钢：具有特殊的物理、化学或机械性质（不锈钢、耐热钢、耐酸钢）密致度高低2.1钢材的分类2.2建筑钢材的主要技术性能1、力学性质：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、耐疲劳性2、工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性本章重点包括：2.2建筑钢材的主要技术性能2.2.1力学性能1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。★2.2建筑钢材的主要技术性能标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l0A0d0l非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段2.2建筑钢材的主要技术性能σε0钢材拉伸过程的σ-ε图O

4、B—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段A0BCB0DCEDFEB上上屈服点B下下屈服点以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度（1）拉伸试验过程B02.2建筑钢材的主要技术性能σε0钢材拉伸弹性阶段示意图AB0弹性阶段σp—比例极限，MPa。σpσBσB—弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。2.2建筑钢材的主要技术性能σε0钢材拉伸屈服阶段示意图AB0B下B上CBB下B上C屈服阶段放大后2.2建筑钢材的主要技术性能σε0钢材拉伸强化阶段示意图AB0B下B上CD强化阶段σbσb——抗拉强度或强度极限。2.2建筑钢材的主要技术性能σε0E

5、钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE——颈缩阶段2.2建筑钢材的主要技术性能拉伸性能指标：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。硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。条件屈服点σ0.2：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。σε0A0.2%aboa——总变形。ba——弹性变形99.8%。ob——塑性变

6、形0.2%。2.2建筑钢材的主要技术性能2.2建筑钢材的主要技术性能（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。强屈比一般不低于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。2.2建筑钢材的主要技术性能（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=5d0d0——钢材直径10——L0=10d0Lo——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，

7、mm。（4）断面收缩率：塑性指标。A1——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2；A0——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。2.2建筑钢材的主要技术性能2.2建筑钢材的主要技术性能2.冲击韧性——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。冲击韧性试验原理图指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作αkJ/cm2。αk值愈大，钢材的冲击韧性愈好。韧性与试验温度有关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