第4章建筑金属素材.pptx

05:40 1 05:40 2 了解建筑钢材的组分中化学元素对其性能的影响； 熟练掌握建筑钢材的力学性能(包括强度、弹性及塑性变形、耐疲劳性)的意义、测试方法及影响因素； 熟悉建筑钢材的强化方法； 掌握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选用原则。 难点是钢材的塑性、韧性、耐疲劳性，以及微量组分对钢材性能的影响。 本章学习目标 05:40 3 优点 比强度高 塑性好、韧性好 能承受冲击和振动荷载 加工性好 缺点 易锈蚀 维护费用大 05:40 4 钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％的铁碳合金称为生铁。 碳素钢 合金钢 低碳钢:含碳量 0.25% 低合金钢:合金元素含量 5.0% 中碳钢:含碳量为0.25%-0.60% 中合金钢:合金元素含量为5.0%-10% 高碳钢:含碳量 0.60% 高合金钢:合金元素含量 10% 按化学成分分类 05:40 5 普通钢 优质钢 高级优质钢 特级优质钢 含硫量≤0.025%，含磷量≤0.025%；高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”。 含硫量≤0.045%-0.050%；含磷量≤0.045%。 含硫量≤0.035%；含磷量≤0.035%。 含硫量≤0.015%，含磷量≤0.025%；特级优质钢后加“E”。 按品质(杂质含量)分类 05:40 6 钢种 脱氧程度 冷却情况 钢材质量 沸腾钢 不充分 浇筑时有大量 CO 逸出 致密性、冲击韧性、可焊性均差 镇静钢 充分 平静冷却，无CO 逸出 组织致密、成分均匀、机械性能好 半镇静钢 介于二者之间 好 特殊镇静钢 最充分 最好 按脱氧程度分类 05:40 7 05:40 8 抗拉性能 塑性和韧性 耐疲劳性 冷弯性能 焊接性能 抗拉强度、屈服强度、弹性模量和伸长率 05:40 9 05:40 10 弹性模量反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力，即刚度。 对于高强钢筋和钢丝，屈服不明显，此时规定以产生0.2%残余变形时的应力作为屈服强度σ0.2，又称为条件屈服强度。 抗拉强度与屈服强度之比，称为强屈比。强屈比越大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构的安全性越高。一般大于1.2。 05:40 11 把试件断裂的两段拼起来，便可测得标距范围内的长度l１，l１与标距长l0差值，与原长l0的比率称为伸长率。 05:40 12 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 钢材的冲击韧性试验是将标准弯曲试样置于冲击机的支架上，并使切槽位于受拉的一侧。钢材的冲击韧性是处在简支梁状态的金属试样在冲击负荷作用下折断时冲击吸收功W。 化学成分、温度影响钢材的冲击韧性。钢材韧性随温度突然下降—冷脆性 。 05:40 13 受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下发生断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。 钢材在交变荷载作用下，于规定的周期次数内不发生断裂所承受的最大应力值，称为疲劳极限。一般随钢材的抗拉强度的提高而增大。 影响因素：组织结构、表面状态、合金成分、夹杂物和应力集中等。 05:40 14 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时的弯曲角度?和弯心直径d为指标表示。 冷弯试验通过直径为a的试件，采用标准规定的弯心直径d，弯曲到规定的角度时(180o或90o)。 05:40 15 检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。若没有这些现象则认为冷弯性能合格。 钢材冷弯时的弯曲角度越大，弯心直径越小，则表示冷弯性能越好。 05:40 16 主要因素影响是化学成分及含量。如钢材的含碳量超过0.25%时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。 钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。 焊接质量可通过拉伸试验和无损检测两者方法检测。 05:40 17 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，称为冷加工强化处理。 将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定塑性变形，称为冷拉。钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度。 05:40 18 将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之不仅受拉、而且受挤压以提高强度，称为冷拔。每次冷拔断面缩小应为10%以下，可多次冷拔。 在这个过程中，强度可提高40-60%，效果好与冷拉。 冷加工强化的机理：钢材冷加工时，晶格缺陷增多，晶格畸变，对位错运动的阻力增大，从而屈服强度提高，塑性和韧性降低。 05:40 19 时效处理 经冷拉钢材随时间延长，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。这个过程成为时效处理。