《土木工程材料》课件,PPT,第二章建筑金属材料.ppt

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1、第2章建筑金属材料──钢材一钢材的分类:钢材是以铁为主要元素,含碳量为0.02~2.06%,并含有其他元素的合金材料.常见的带肋钢筋2.1钢材的分类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.按品质含量（杂质）分类1.普通钢：≤0.050%，≤0.045%2.优质钢：≤0.035%，≤0.035%3.高级优质钢

2、：≤0.025%，≤0.025%，牌号后加“高”或“A”4.特级优质钢：≤0.015%，≤0.015%，牌号后加“E”含硫量含磷量3.按冶炼时脱氧程度分1.沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”2.半镇静钢：介于F与Z之间，代号“b”3.镇静钢：脱氧充分，代号“Z”4.特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”钢的冶炼生铁钢水+钢渣原理—将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降到一定限度，同时把其它杂质的含量也降到一定限度。脱氧：精炼后的钢液中还留有一定的氧化铁，使钢的质量降低，需加入脱氧剂以消除其影响。常用的脱氧剂有锰

3、铁、硅铁和铝锭。二、建筑钢材的主要技术性能1.力学性质（机械性能）：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、耐疲劳性(可进行拉伸试验).2.工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性(可进行冷弯试验)、冷加工、热处理2.2建筑钢材的主要技术性能1.力学性质1）抗拉性能：低碳钢（1）弹性阶段(OA)（2）屈服阶段(BC)（3）强化阶段(CD)（4）颈缩阶段(DE)高碳钢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）s——结构设计中，钢材强度取值依据。*软钢(低碳钢)：上屈服强度：试样首

4、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。*硬钢（合金钢、高碳钢）条件(名义)屈服点0.2——产生0.2%l0残余(永久、塑性)变形时的应力。记为σ0.2l0——原始标距长度（2）抗拉强度：受拉时所能承受的最大应力值。抗拉强度/屈服强度=强屈比。强屈比越大表示可靠性越大，安全性越高，但不能太大，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。一般大于1.2，通常情况下，屈强比在0.60

5、（1.67）～0.75（1.33）范围是比较合适的。（3）伸长率:δ=l1－l0×100%l０塑性指标式中l0——试件原始标距长度（mm）l1——试件拉断后将其拼合所量出的拉后标距长度（mm）值越大，表示钢材塑性好，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。**δ值有两种表示方法：5、105、10表示l0=5d0、10d0时的伸长率；d0——钢材直径；对于同种钢材：5与10之间的关系为：5(＞、＜、＝)10钢筋拉伸试验万能试验机2）冲击韧性1.钢材抵抗冲击荷载破坏的能力，称为冲击

6、韧性。表示：冲击韧性值αk(J/cm2)测定：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。对经常承受较大冲击荷载的结构，应选择αk值较高的钢材。2.冲击韧性的影响因素：钢材的化学成分、组织状态、环境温度、时效以及冶炼、加工有关。3）耐疲劳性钢材承受交变荷载反复作用时，可能在最大应力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。（1）冷弯性能定义：冷弯性能系指钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力，是钢材重要的工艺性能。表示：弯曲角度（α）以及弯心直径（d）对钢材厚度或直径（a）的比值（

7、d/a）测定：冷弯性能指标通过冷弯试验而确定，冷弯也是检验钢材塑性的一种方法，但对钢材塑性的评定更加严格，也更敏感。意义：是钢材处于不利变形条件下的塑性，用于揭示钢材内部是否存在组织的不均匀、内应力、夹杂物、未溶物和微裂缝等缺陷。因此，冷弯性能可反映钢材的冶金质量和焊接质量。2.工艺性质（可加工性）：（2）焊接性能（可焊性）随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高可焊性降低。硫较多可焊性降低。2.3钢材的组成结构及对性能的影响强度硬度塑性韧性可焊性冷脆性热脆性C↑↑↓↓↓↑Si↑↑Mn↑↑P↑↑

8、↓↓↓↓↓↑↑S↓↓↓↓↓↑↑化学成分与钢材性能的关系2.4钢材的强化与加工1.冷加工——指钢材在常温下进行的加工通过冷加工使之产生一定的塑性变形，强度和硬度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为钢材的冷加工（或冷加工强化、冷作强化）。土木工程中对大量使用的钢筋，往往是冷加工和时效处理同时采用，常用的冷加工方法是冷拉和冷拔。常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。⑴冷拉定义及优点将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形称为冷拉。冷拉后的钢