《建筑材料》第二十一次课(第七章).pptVIP

《建筑材料》教案 第七章 金属材料——钢材 基 本 要 求 §7.1 钢材的生产与分类 定义 特点 应用 冶炼 分类 建筑钢材的主要品种 1.型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。 3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。 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 建筑钢材可用于: 大跨度结构 多层及高层结构 受动荷载作用的工业厂房 钢材的冶炼过程及其对钢材质量的影响 冶炼原理 炉种的影响 将焦炭及铁矿石加入炼钢炉中精炼，将铁置换出来，同时生成碳的氧化物——生铁 生铁经过高温氧化——使炭及其它杂质氧化而挥发或变成氧化物 脱氧 炉种的影响及氧化程度 冶炼中为除去杂质而进行氧化 部分铁不可避免的被氧化 使钢锭内生成许多气泡 降低了钢的质量 为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢的后阶段必须脱氧。 碳素钢 低碳钢 C0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.6% 高碳钢 C0.6% 合金钢 低合金钢 5% √ 中合金钢 = 5～10% 高合金钢 10% 普通钢 P≯0.045%,S≯0.055% 优质钢 P≯0.035-0.04%, S≯0.04% 高级优质钢 P≯0.025%,S≯0.025%  §7.2 建筑钢材的技术性质工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的钢材的基本性能有： 机械性能 拉伸性能 冲击韧性 疲劳强度 工艺性能 冷弯性能 焊接性能 拉伸性能是建筑钢材的主要性能 钢材受拉后的技术性能指标可以用低碳钢的应力—应变图来反映。 钢筋的拉伸实验 定义 屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵抗能力,并开始产生大量变形的能力。 意义 是弹性变形转变为塑性的转折点 当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变形，钢材内部的应力自动分配至低应力部位 所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值的依据 公式　　　　 定义 σb 是指钢材能承受的最大拉应力. 意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中不能应用 定义 σs/σb反映了钢材的可利用率和安全性的大小 意义 屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是重要的 合理屈强比： 碳素钢 0.58—0.63 低合金结构钢 0.65—0.75 指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。 断面收缩率 伸长率的意义 说明 伸长率是表示钢材塑性变形能力的重要指标 钢结构一般在弹性范围内工作 但在应力集中处，应力可能超过屈服点,有一定的塑性变形，因此可以保持应力重新分布，从而避免结构破坏 习题 1.从新进货的一批钢筋（碳素钢）中抽样，并截取2根试样作拉伸实验，测得如下结果：屈服下限荷载分别为72.3KN和72.2KN，抗拉极限荷载分别为104.5KN和108.5KN，钢筋公称直径为16mm，试件标距长度为80mm，拉断后的标距长度分别为96mm和94.4mm。试计算该钢筋的屈服强度，抗拉强度及断后伸长率。其强度利用率和结构安定性如何？ 2.硬钢无明显屈服点，因此无法确定其屈服强度大小？ 3.在结构设计时，抗拉强度是确定钢材强度取值的依据？ 4.钢材的屈强比越大，表示使用时的安全度越低？ 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力 Ak—试件破坏时的冲击功 F—试件槽口处截面积 αk 与温度有关 温度较低时，发生脆性断裂的现象 脆性转变温度越低,表明钢材低温条件下冲击韧性? 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 思考题 请观察图中Ⅰ、Ⅱ两低合金钢曲线，若在东北地区，应选用何种钢更有利？曲线中棕色段代表脆性断裂，蓝色段代表脆性转变范围，黑色段代表韧性断裂。 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力 如果钢材承受弯曲变形的程度大，那么钢材的冷弯性好 冷弯是通过弯曲处的塑性变形来实现的，因此它也是反映钢材在静荷载下塑性的一个指标。 冷弯试验常常能反映钢材内部组织的均匀程度，存在内应力和夹杂物等缺陷 因此可以用冷弯性来检查钢材的质量，如焊接质量 伸长率与冷弯性能的关系 A、B两种钢材,A钢材δ5及δ10均略大于B钢材。但从图所知，A钢材的冷弯性能却不如B钢材。请分析原因，及A与B两种钢材内部组织的差异。 伸长率反映的是钢材在均匀变形下的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处超过材料的屈服点时，随着发生塑性变形使应力重新分布，而避免钢材提早破坏。 冷弯性能是钢材处于不利变形条件下的塑性，可