章建筑金属材料PPT.ppt

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1、第2章建筑金属材料钢铁的区别钢和铁的主要区别是——含碳量的多少生铁的含碳量在2.11%—4.30%，含杂质较多钢的含碳量在0.03%—2.11%，含杂质较少2.1钢材的分类1.按化学成分分类碳素钢(含碳量在0.02%——2.06%）低碳钢（C<0.25%）中碳钢（0.25～0.6%）高碳钢（C>0.6%）合金钢：碳素钢中加入一定量的合金元素。低合金钢（合金<5%）中合金钢（5～10%）高合金钢（>10%）2.按冶炼时脱氧程度分类（１）沸腾钢F（２）镇静钢Z（３）半镇静钢b（４）特殊镇静钢TZ3.按有害杂质含量分类按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S）含量的多

2、少，钢材可分为以下四类：普通钢(S≤0.050%;p≤0.045%)优质钢(S≤0.035%;p≤0.035%)高级优质钢(S≤0.025%;p≤0.025%)特级优质钢(S≤0.015%;p≤0.025%)建筑钢材建筑钢材分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢。前者主要是型钢和钢板，后者主要是钢筋、钢丝、钢绞线等。建筑钢材的原料主要为碳素钢结构钢中的低碳钢和合金钢中的低合金钢。2.2建筑钢材的主要技术性能力学性能工艺性能抗拉性能－拉伸试验冲击韧性－冲击试验耐疲劳性－疲劳试验主要性能冷弯性能－冷弯试验焊接性能1.抗拉性能－－拉伸试验抗拉性能是建筑钢材最重要

3、的性能，表征抗拉性能的技术指标有屈服点、抗拉强度及伸长率。（1）屈服点：设计时，一般以屈服强度或屈服点作为强度取值的依据。通常用σs表示。对于硬钢，取残余变形为0.2％原始标距长度时的应力作为屈服点，称为条件屈服点，用σ0.2表示。（２）抗拉强度与屈强比对应于最高点C的应力称为抗拉强度，用σb表示。设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有一定意义。屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但屈强比太小，则反映钢材不能有效地被利用。(3)伸长率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

4、长率。即表征了钢材的塑性变形能力。越大越好。2.冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验。钢材冲击韧性与温度关系冲击韧性随温度的降低而下降。当达到某一温度范围时，冲击值突然大幅度下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。在负温下使用的结构，应当选用临界温度比使用温度低的钢材。3.耐疲劳性在反复荷载作用下，钢材在远低于抗拉强度时突然发生断裂，称为疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳强度极限表示，其含义是：试件在2×106次应力循环作用

5、下工作而不至引起断裂的最大应力。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。4.冷弯性能冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。试件按规定条件弯曲，若弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。它表征在恶劣变形条件下钢材的塑性，能揭示内应力，杂质等缺陷，可用于焊接质量的检验，能揭示焊件在受弯表面裂纹，杂质等缺陷。注意：伸长率和冷弯性能所体现钢材塑性的不同5.可焊性定义：指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。如硫产生热脆性，使焊缝处产生硬脆及热裂纹。又如，含碳量超过0

6、.25％，可焊性显著下降等。2.3钢材的化学成分对性能的影响1．碳(C)；当含碳量小于0.8％时，C含量增加将使抗拉强度及硬度提高，但塑性与韧性将降低，焊接性能、耐腐蚀性能也下降。2．硅(Si)：当小于等于1％时，Si含量的增加可显著提高强度及硬度，而对塑性及韧性无显著影响。3．锰(Mn)：在一定限度内，随Mn含量的增加可显著提高强度并可消减因氧与硫引起的热脆性。改善热加工性能。4．硫(S)：为有害元素，有强烈的偏析作用，使机械性能、焊接性能下降（引起热裂纹）。5．磷(P)；为有害元素，含量的增加可提高强度，塑性及韧性显著下降。有强烈的偏析作用，引起冷

7、脆性，焊接性下降。但可提高耐磨性及耐腐蚀性。2.4钢材的强化与加工1.冷加工强化将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个过程称为冷加工强化处理。2.时效处理将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15～20d，或加热至100～200℃后保持一定时间（2～3h），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效处理。时效处理方法有两种：在常温下存放15～20d，称为自然时效，适合用于低强度钢筋；加热至100～200℃后保持一定时间（2～3h），称人工时效

8、，适合于高强钢筋。3.热处理热处理是将钢材按规定的温度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织