第6章建筑钢材优秀PPT.ppt
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1、第6章建筑钢材现在学习的是第1页,共41页(1 1)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;)掌握钢材主要性质及其实用意义;(2 2)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;)了解钢中元素对钢性的影响;(3 3)熟悉钢的分类;)熟悉钢的分类;)熟悉钢的分类;)熟悉钢的分类;(4 4)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。)掌握钢材的技术标准及选用。本章目的要求:本章目的要求:现在学习的是第2页,共41页 建筑钢材特性:强度高、塑性韧性好,可以承受冲建筑钢材
2、特性:强度高、塑性韧性好,可以承受冲建筑钢材特性:强度高、塑性韧性好,可以承受冲建筑钢材特性:强度高、塑性韧性好,可以承受冲击和振动荷载,能够切割、焊接、铆接,便于装配。钢结构击和振动荷载,能够切割、焊接、铆接,便于装配。钢结构击和振动荷载,能够切割、焊接、铆接,便于装配。钢结构击和振动荷载,能够切割、焊接、铆接,便于装配。钢结构安全可靠,构件自重小,因此被广泛用于工业与民用建筑结安全可靠,构件自重小,因此被广泛用于工业与民用建筑结安全可靠,构件自重小,因此被广泛用于工业与民用建筑结安全可靠,构件自重小,因此被广泛用于工业与民用建筑结构中。构中。构中。构中。钢铁区别:钢铁区别:钢铁区别:钢铁区
3、别:生铁生铁生铁生铁C2%C2%的铁碳合金,杂质多,硬脆的铁碳合金,杂质多,硬脆的铁碳合金,杂质多,硬脆的铁碳合金,杂质多,硬脆钢钢钢钢 0.06%C2%0.06%C2%的铁碳合金,杂质少,强度高,塑性好的铁碳合金,杂质少,强度高,塑性好的铁碳合金,杂质少,强度高,塑性好的铁碳合金,杂质少,强度高,塑性好纯铁纯铁纯铁纯铁C0.04%C0.04%的铁碳合金的铁碳合金的铁碳合金的铁碳合金现在学习的是第3页,共41页第第1节节 钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类1.1 钢的分类钢的分类钢的分类钢的分类1 1、按照化学成分、按照化学成分、按照化学成分、按照化学成分:碳素钢:按含碳量的高低可分为低碳钢、中碳钢
4、、高碳钢。碳素钢:按含碳量的高低可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。碳素钢:按含碳量的高低可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。碳素钢:按含碳量的高低可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。合金钢:按合金元素的含量不同,也可分为低合金钢、中合合金钢:按合金元素的含量不同,也可分为低合金钢、中合合金钢:按合金元素的含量不同,也可分为低合金钢、中合合金钢:按合金元素的含量不同,也可分为低合金钢、中合 金钢、高合金钢。金钢、高合金钢。金钢、高合金钢。金钢、高合金钢。2 2、按含有害杂质(硫、磷等)、按含有害杂质(硫、磷等)、按含有害杂质(硫、磷等)、按含有害杂质(硫、磷等):普通钢、优质钢、高级优质钢。普通钢、优质钢、高级
5、优质钢。普通钢、优质钢、高级优质钢。普通钢、优质钢、高级优质钢。3 3、根据冶炼时脱氧程度、根据冶炼时脱氧程度、根据冶炼时脱氧程度、根据冶炼时脱氧程度:沸腾钢沸腾钢沸腾钢沸腾钢(冲击韧性和可焊性差冲击韧性和可焊性差冲击韧性和可焊性差冲击韧性和可焊性差)、镇静钢、半镇静钢。、镇静钢、半镇静钢。、镇静钢、半镇静钢。、镇静钢、半镇静钢。4 4、按冶炼方法、按冶炼方法、按冶炼方法、按冶炼方法:平炉钢、氧气转炉钢和电炉钢。平炉钢、氧气转炉钢和电炉钢。平炉钢、氧气转炉钢和电炉钢。平炉钢、氧气转炉钢和电炉钢。5 5、按用途、按用途、按用途、按用途:结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、等)。结构钢、工具
6、钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、等)。结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、等)。结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、等)。现在学习的是第4页,共41页1.21.2 钢的冶炼钢的冶炼 生铁生铁生铁生铁 钢水钢水钢水钢水+钢渣钢渣钢渣钢渣 原理原理原理原理将熔融的生铁进行氧化,使碳的含量降到一定将熔融的生铁进行氧化,使碳的含量降到一定将熔融的生铁进行氧化,使碳的含量降到一定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。限度,同时把其它杂质的含量也降到一定限度。限度,同时把其它杂质的含量也降到一定限度。限度,同时把其它杂质的含量也降到一定限度。脱氧脱氧
7、脱氧脱氧:精炼后的钢液中还留有一定的氧化铁,使钢的质:精炼后的钢液中还留有一定的氧化铁,使钢的质:精炼后的钢液中还留有一定的氧化铁,使钢的质: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。常用的脱氧剂有量降低,需加入脱氧剂以消除其影响。常用的脱氧剂有量降低,需加入脱氧剂以消除其影响。常用的脱氧剂有量降低,需加入脱氧剂以消除其影响。常用的脱氧剂有锰铁、锰铁、锰铁、锰铁、硅铁和铝锭硅铁和铝锭硅铁和铝锭硅铁和铝锭。常用的炼钢方法:常用的炼钢方法:常用的炼钢方法:常用的炼钢方法:空气转炉法、空气转炉法、空气转炉法、空气转炉法、氧气转炉法氧气转炉法氧气转炉法氧气转炉法、平炉
8、法和电炉法。、平炉法和电炉法。、平炉法和电炉法。、平炉法和电炉法。现在学习的是第5页,共41页第第2节节 建筑钢材的性能建筑钢材的性能钢材性能钢材性能钢材性能钢材性能 强度强度强度强度塑性塑性塑性塑性冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性硬度硬度硬度硬度冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)冷加工冷加工冷加工冷加工热处理热处理热处理热处理一一一一.力学性能力学性能力学性能力学性能 (机械性能机械性能机械性能机械性能)二二二二.工艺性能工艺性能工艺性能工艺性能现在学习的是第6页,共41页2.12.1 力学性能力学性能力学性能力学性能进行
9、拉伸试验,可以绘出下图所示的应力进行拉伸试验,可以绘出下图所示的应力进行拉伸试验,可以绘出下图所示的应力进行拉伸试验,可以绘出下图所示的应力应变关系曲线:应变关系曲线:应变关系曲线:应变关系曲线:B(1 1)强度)强度)强度)强度现在学习的是第7页,共41页1 1、弹性阶段(弹性阶段(弹性阶段(弹性阶段(OBOB阶段)阶段)阶段)阶段):应力:应力:应力:应力 与应变与应变与应变与应变 成正比,此时,成正比,此时,成正比,此时,成正比,此时,卸去外力后,试件能恢复原来的长度,对应卸去外力后,试件能恢复原来的长度,对应卸去外力后,试件能恢复原来的长度,对应卸去外力后,试件能恢复原来的长度,对应B
10、 B的应力叫弹的应力叫弹的应力叫弹的应力叫弹 性极限。性极限。性极限。性极限。2 2、屈服阶段(屈服阶段(屈服阶段(屈服阶段(BBBB阶段):阶段):阶段):阶段):当应力超过弹性极限后,此时应当应力超过弹性极限后,此时应当应力超过弹性极限后,此时应当应力超过弹性极限后,此时应 力不增加,但应变却迅速增长,说明钢材暂时失去抵抗变形力不增加,但应变却迅速增长,说明钢材暂时失去抵抗变形力不增加,但应变却迅速增长,说明钢材暂时失去抵抗变形力不增加,但应变却迅速增长,说明钢材暂时失去抵抗变形 的能力,这种现象称为屈服。此时材料已产生塑性变形。的能力,这种现象称为屈服。此时材料已产生塑性变形。的能力,这
11、种现象称为屈服。此时材料已产生塑性变形。的能力,这种现象称为屈服。此时材料已产生塑性变形。对应对应对应对应C C下点的应力,称为屈服极限,也叫屈服强度或屈服下点的应力,称为屈服极限,也叫屈服强度或屈服下点的应力,称为屈服极限,也叫屈服强度或屈服下点的应力,称为屈服极限,也叫屈服强度或屈服 点(点(点(点(S S)。)。)。)。3 3、强化阶段(强化阶段(强化阶段(强化阶段(BB C C阶段):阶段):阶段):阶段):试件过屈服点后,钢材内部组织试件过屈服点后,钢材内部组织试件过屈服点后,钢材内部组织试件过屈服点后,钢材内部组织 重新建立了新的平衡,又恢复了抵抗外力的能力,此时曲重新建立了新的平
12、衡,又恢复了抵抗外力的能力,此时曲重新建立了新的平衡,又恢复了抵抗外力的能力,此时曲重新建立了新的平衡,又恢复了抵抗外力的能力,此时曲 线又向上升,直至最高点线又向上升,直至最高点线又向上升,直至最高点线又向上升,直至最高点C C。对应。对应。对应。对应C C点的应力叫强度极限,点的应力叫强度极限,点的应力叫强度极限,点的应力叫强度极限,又叫抗拉强度(又叫抗拉强度(又叫抗拉强度(又叫抗拉强度(b b)。)。)。)。4 4、颈缩阶段(颈缩阶段(颈缩阶段(颈缩阶段(CDCD阶段):阶段):阶段):阶段):当外力达到顶点当外力达到顶点当外力达到顶点当外力达到顶点D D之后,在试件的之后,在试件的之后
13、,在试件的之后,在试件的 某一部位断面开始显著缩小,称为颈缩现象。某一部位断面开始显著缩小,称为颈缩现象。某一部位断面开始显著缩小,称为颈缩现象。某一部位断面开始显著缩小,称为颈缩现象。现在学习的是第8页,共41页 拉伸性能指标主要有:拉伸性能指标主要有:屈服点、抗拉强度和伸长率等。屈服点、抗拉强度和伸长率等。(1 1)、)、屈服强度屈服强度(屈服点)(屈服点)s 结构设计中,钢材强度取值依据。结构设计中,钢材强度取值依据。*软钢:软钢:上屈服强度上屈服强度:试样首次屈服前的最大应力;:试样首次屈服前的最大应力;下屈服强度下屈服强度:不计初始瞬时效应时的最小强度,即:不计初始瞬时效应时的最小强
14、度,即屈服点屈服点Fs 屈服阶段最小应力屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力首次回针所对应的力),N;Ao 钢材的截面积,钢材的截面积,mm2。*硬钢硬钢 条条件件(名名义义)屈屈服服点点 0.2产产生生0.2%l0残残余余(永永久久、塑塑性性)变变形形时时的的应应力力。记为记为0.2 l0原始标距长度原始标距长度 现在学习的是第9页,共41页(2 2)抗拉强度)抗拉强度)抗拉强度)抗拉强度:受拉时所能承受的最大应力值。:受拉时所能承受的最大应力值。:受拉时所能承受的最大应力值。:受拉时所能承受的最大应力值。抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度/屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度=强屈比。强屈比。强
15、屈比。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,强屈比越大表示可靠性越大,安全性越高,但不能太大,强屈比越大表示可靠性越大,安全性越高,但不能太大,强屈比越大表示可靠性越大,安全性越高,但不能太大,强屈比强屈比一般不低于一般不低于1.2,抗震结构一般不低于,抗震结构一般不低于1.25一般大于一般大于一般大于一般大于1.21.2通常情通常情况下,屈强比在况下,屈强比在0.600.75范围是比较合适的。范围是比较合适的。(3 3)伸长率)伸长率)伸长率)伸长率:=l l1 1 l l0 0 100%100%l l 塑性指标塑性指标塑性指标塑性指标 式中式中式中式中l l0 0试件原
16、始标距长度(试件原始标距长度(试件原始标距长度(试件原始标距长度(mmmm)l l1 1试件拉断后将其拼合所量出的拉后标距长度(试件拉断后将其拼合所量出的拉后标距长度(试件拉断后将其拼合所量出的拉后标距长度(试件拉断后将其拼合所量出的拉后标距长度(mmmm)现在学习的是第10页,共41页 值值越大,表示越大,表示钢钢材塑性好,可避免材塑性好,可避免结结构构过过早破坏;加工性增早破坏;加工性增强强,安,安全性增全性增强强。*值值有两种表示方法:有两种表示方法:5、10 5、10表示表示 l0=5d0、10d0时时的的伸伸长长率率;d0钢钢材直径;材直径;对对于同种于同种钢钢材:材:5 与与 10
17、之之间间的关系的关系为为:5(、)10现在学习的是第11页,共41页(2 2)冲击性能)冲击性能)冲击性能)冲击性能 1.1.钢材抵抗冲击荷载破坏的能力,称为钢材抵抗冲击荷载破坏的能力,称为钢材抵抗冲击荷载破坏的能力,称为钢材抵抗冲击荷载破坏的能力,称为冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性。表示:冲击韧性值表示:冲击韧性值表示:冲击韧性值表示:冲击韧性值 k k(J/cm(J/cm2 2)测定:冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验测定:冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验测定:冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验测定: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
18、常承受较大冲击荷载的结构,应选择确定的。对经常承受较大冲击荷载的结构,应选择确定的。对经常承受较大冲击荷载的结构,应选择确定的。对经常承受较大冲击荷载的结构,应选择 k k 值较高的值较高的值较高的值较高的钢材。钢材。钢材。钢材。2.2.2.2.冲冲冲冲击韧击韧击韧击韧性的影响因素:性的影响因素:性的影响因素:性的影响因素:钢材的化学成分、组织状态、环境温度、时效钢材的化学成分、组织状态、环境温度、时效钢材的化学成分、组织状态、环境温度、时效钢材的化学成分、组织状态、环境温度、时效现在学习的是第12页,共41页(3 3 3 3)硬度)硬度)硬度)硬度钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变钢材
19、表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变 形的能力。形的能力。形的能力。形的能力。指标指标指标指标布氏硬度值,以布氏硬度值,以布氏硬度值,以布氏硬度值,以HBHBHBHB表示表示表示表示钢材的冷脆性钢材的冷脆性钢材的冷脆性钢材的冷脆性 温度对冲击韧性有重大影响,当温度降到一定程度时,冲击韧性温度对冲击韧性有重大影响,当温度降到一定程度时,冲击韧性温度对冲击韧性有重大影响,当温度降到一定程度时,冲击韧性温度对冲击韧性有重大影响,当温度降到一定程度时,冲击韧性大幅度下降而使钢材呈脆性,这一现象称为大幅度下降而使钢材呈脆性,
20、这一现象称为大幅度下降而使钢材呈脆性,这一现象称为大幅度下降而使钢材呈脆性,这一现象称为冷脆性冷脆性冷脆性冷脆性,这一温度范围称,这一温度范围称,这一温度范围称,这一温度范围称为为为为脆性转变温度脆性转变温度脆性转变温度脆性转变温度或脆性临界温度。或脆性临界温度。或脆性临界温度。或脆性临界温度。时效时效时效时效随着时间的延长,钢材机械强度提高,而塑性和韧性降低的随着时间的延长,钢材机械强度提高,而塑性和韧性降低的随着时间的延长,钢材机械强度提高,而塑性和韧性降低的随着时间的延长,钢材机械强度提高,而塑性和韧性降低的现象称为时效。现象称为时效。现象称为时效。现象称为时效。现在学习的是第13页,共
21、41页2.22.2工艺工艺工艺工艺性能性能性能性能(1 1)冷弯性能)冷弯性能)冷弯性能)冷弯性能 冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能系指钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力,是系指钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力,是系指钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力,是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。钢材重要的工艺性能。钢材重要的工艺性能。钢材重要的工艺性能。表示:弯曲角度(表示:弯曲角度(表示:弯曲角度(表示:弯曲角度()以及弯心直径()以及弯心直径()以及弯心直径()以及弯心直径(d d)对钢材厚度或)对钢材厚度或)对钢材厚度或)对钢材厚度或直径(直径(直径(直径(a a
22、)的比值)的比值)的比值)的比值 测定:冷弯性能指标通过冷弯试验而确定,冷弯也是检测定:冷弯性能指标通过冷弯试验而确定,冷弯也是检测定:冷弯性能指标通过冷弯试验而确定,冷弯也是检测定:冷弯性能指标通过冷弯试验而确定,冷弯也是检验钢材验钢材验钢材验钢材塑性塑性塑性塑性的一种方法,但对钢材塑性的评定更加严格,也的一种方法,但对钢材塑性的评定更加严格,也的一种方法,但对钢材塑性的评定更加严格,也的一种方法,但对钢材塑性的评定更加严格,也更敏感。更敏感。更敏感。更敏感。评价:用于揭示钢材内部是否存在组织的不均匀、内应力、评价:用于揭示钢材内部是否存在组织的不均匀、内应力、评价:用于揭示钢材内部是否存在
23、组织的不均匀、内应力、评价: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。夹杂物、未溶物和微裂缝等缺陷。夹杂物、未溶物和微裂缝等缺陷。夹杂物、未溶物和微裂缝等缺陷。因此,冷弯性能可反映因此,冷弯性能可反映因此,冷弯性能可反映因此,冷弯性能可反映钢材的冶金质量和焊接质量。钢材的冶金质量和焊接质量。钢材的冶金质量和焊接质量。钢材的冶金质量和焊接质量。现在学习的是第14页,共41页(2 2)焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)焊接性能(可焊性)1、可焊性定义、可焊性定义 钢材在一定焊接工艺条件下,在焊接及其附近过热区是否产生裂缝钢材在一定焊接工艺条件下
24、,在焊接及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向,焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。及脆硬倾向,焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。影响因素:影响因素:碳、合金元素(锰、钒)、杂质元素越多,可焊性越小;碳、合金元素(锰、钒)、杂质元素越多,可焊性越小;硫硫含量高会使焊接处产生热裂纹,出现热脆性。含量高会使焊接处产生热裂纹,出现热脆性。2、焊接方式、焊接方式钢结构:电弧焊钢结构:电弧焊 钢筋:电渣压力焊钢筋:电渣压力焊 焊条电弧焊焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法,它的原理是利用电弧是工业生产中应用最广泛的焊接方法,它的原理是利用电弧放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在
25、冷凝后形成焊放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝,从而获得牢固接头的焊接过程缝,从而获得牢固接头的焊接过程。电渣压力焊电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式,利用焊接电流通过两钢筋是将两钢筋安放成竖向对接形式,利用焊接电流通过两钢筋间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋,间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋,加压完成的一种压焊方法。加压完成的一种压焊方法。现在学习的是第15页,共41页3 3、焊接质量的检验方法、焊接质量的检验方法、焊接质量的检验方法、焊接质量的检验方法取样试件试验、原位非破损检验两
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