第七章钢材探讨.ppt

第七章 钢材;第七章 钢材;;一、钢材的冶炼;炼钢：铁（废钢） 钢+钢渣 （氧化） 原理：用氧气把生铁中的碳和其他杂质转化成气体或炉渣 ; 三种方法： 氧气转炉法(oxygen converter)：以熔融铁水为原料(无需使用燃料)，向炉内吹入高压氧气，除去碳、硫、磷等杂质，冶炼时间短，钢质好，目前最主要的方法； 平炉法(even furnace)：以生铁、废钢铁、适量铁矿石为原料，以煤油或重油为燃料，冶炼时间长，质量稳定，用于执照优质碳素钢、合金钢； 电炉法(electric cooker)：以废钢铁为原料，电加热，成本高。; 氧气转炉法 1. 装料：温度为1200-1300℃熔融铁水; 2. 吹炼: 将炉子转到吹炼位置,降下喷枪吹氧,直至符合要求; 3. 出钢: 将钢水倒入钢锭，据钢水含氧量和钢种要求，向钢锭内加入锰钢、硅铁、铝锭等进行脱氧和调节成分。 ;二、钢材的分类 　钢材的化学成分 ;1、按冶炼时脱氧程度分： 脱氧原因：炼钢过程中，部分铁重新被氧化成氧化铁，浇筑钢锭前须用铝、硅铁、锰铁等进行脱氧。 ; 镇静钢(killed steel)——采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，且同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称镇静钢。镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土、承受冲击荷载等重要的结构工程。 特殊镇静钢(special killed steel)——脱氧充分彻底，质量最好，适用于特别重要的结构工程。 ;2、按化学成分分类;3、按质量分：; 4、按用途分类;一、力学性能 1、拉伸性能——是建筑钢材最重要的力学性能。 ;（1）弹性模量 （2）屈服强度 （3）抗拉强度;屈服强度和抗拉强度之比： 反映钢材的利用率和结构安全可靠程度： 屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高； 屈强比过小，钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。 建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60～0.75。 Q235钢材的屈强比为0.58～0.63 普通的合金钢的屈强比在0.67～0.75之间。 ;（5）伸长率：塑性指标;思考题：为什么说屈服点（σs）、抗拉强度（σb）和伸长率（δ）是建筑钢材的重要技术性能指标？ ;2、冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力 试件缺口处单位截面积上所消耗的功，计作ak，J/cm2。 ;;3 疲劳强度; 1、冷弯性能 常温下所能承受的弯曲程度。将试件弯曲至规定角度(90°或180°)观察其弯曲部位是否有裂纹、起层或断裂现象，如无，则为合格。 ; 冷弯试验意义：反映试件弯曲处的塑性变形，揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 也能对钢材的焊接质量进行检验，揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。;2、焊接性能;三、化学成分对钢材性能的影响; 按照一定制度将钢材加热至一定温度，保持一定时间，再以一定速度和方式冷却，使内部晶体组织和显微结构按要求改变，或者消除钢中的内应力，获得所需力学性能的过程 基本方法： （1）正火——加热到723℃以上某一温度，并保持相当长时间，然后在空气中缓慢冷却，可得均匀细小的显微组织。钢材正火后强度和硬度提高，塑性降低。 （2）退火——加热至723℃以上某一温度，保持相当时间后，在退火炉中缓慢冷却。退火能消除钢材中的内应力，细化晶粒，均匀组织，使钢材硬度降低，塑性和韧性提高。; (3) 淬火——将钢材加热至723℃（相变温度）以上某一温度，保持一定时间后，迅速置于水中或机油中冷却。钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。 (4) 回火——淬火后的钢材重新加热到723℃以下某一温度，保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室温。回火可消除钢材淬火时产生的内应力，使其硬度降低，恢复塑性和韧性。 钢材淬火后随即进行高温回火处理，则称调质处理，使钢材的强度、塑性、韧性等性能均得以改善。;温度;钢材的冷加工 冷加工(cold working)——常温下进行的加工。方式有冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。冷加工后：屈服强度提高。; 冷拔(hard-drawn)：强力拉拔钢筋通