2.第二章建筑钢材PPT.ppt

钢材的腐蚀 钢材表面与周围介质发生作用而引起破坏的现象称作腐蚀（锈蚀）。 根据钢材与环境介质的作用原理，腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和应力腐蚀 课本定义　 钢材的防护 (1)钢材的防腐钢材的腐蚀既有内因（材质），又有外因（环境介质的作用），因此要防止或减少钢材的腐蚀可以从改变钢材本身的易腐蚀性，隔离环境中的侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学过程三方面入手。具体措施有采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖和混凝土用钢筋的防锈。 防止混凝土中钢筋腐蚀最经济有效的方法 — 提高混凝土的密实度和碱度，保证钢筋有足够的保护层厚度 钢材的防护 (2)钢材的防火钢是不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。 钢结构防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材。 钢材的化学成分 硅、锰大部分溶于铁素体中，当硅含量小于1％时，可提高钢材的强度，对塑性、韧性影响不大；锰一般含量在1％～2％之间，除强化外，能消弱硫和氧引起的热脆性，且改善钢材的热加工性。硅、锰是我国低合金钢的主要合金元素。 钛是强脱氧剂，钒是碳化物和氮化物的形成元素，二者皆能细化晶粒，增加强度，常用在建筑的低合金钢中。　　 磷主要溶于铁素体中起强化作用，同时可提高钢材的耐磨、耐蚀性，但塑性、韧性显著降低，当温度很低时，对后二者影响更大。氮溶于铁素体中或呈氮化物形式存在，对钢材性质影响与C、P相似。二者在低合金钢中可配合其它元素作为合金元素。 硫、氧主要存在于非金属夹杂物中，降低各种力学性能，硫化物造成的低溶点使钢材在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性，且有强烈的偏析作用；氧有促进时效倾向的作用，氧化物所造成的低溶点亦使钢的可焊性变坏。 其中硅、锰、钛、钒等为合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。 2.2 建筑钢材的力学与工艺性能 1、抗拉性能 2、冷弯性能 3、冲击韧性 4、硬度 5、耐疲劳性   抗拉性能 低碳钢的应力-应变关系中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。每个阶段的特点详见动画演示。 在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度的主要方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材地主要力学特征。 钢材的抗拉性能 1、弹性模量 钢材受力初期，应力与应变成比例地增长，应力与应变之比为常数，称为弹性模量，即E =σ/ε。这个阶段的最大应力（A点对应值）称为比例极限σp 。　　弹性模量反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力，即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。 钢材的抗拉性能 2、屈服强度 屈服强度（或称屈服极限） σs ; 中、高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形为0.2%的应力σ0.2作为屈服强度 屈服强度对钢材的使用有着重要的意义，当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可恢复的永久性变形，这在结构中是不允许的，therefore 屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据 钢材的抗拉性能 3、抗拉强度 极限抗拉强度σb （或称抗拉强度） 钢材在拉力的作用下能承受的最大拉应力 屈强比σs／σb 工程意义: 越小 — 结构可靠性越高，即防止结构破坏的潜力越大；太小 — 钢材有效利用率太低 疲劳强度（或称疲劳极限） 钢材承受交变荷载106~107次而不发生破坏的最大主应力 思考：结构设计中，用材料的屈服强度而不是其抗拉强度作为结构设计时取值的依据？这是为什么？ 解答：屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标。极限抗拉强度是试件能承受最大应力。在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应力求避免，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。抗拉强度在结构设计中不能完全利用，但屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）却有一定的意义。屈强比越小，结构的安全性越高。 建筑钢材的性质 4、伸长率 塑性是钢材的一个重要性能指标。钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。 伸长率δ : 指试件拉断后，标距长度的增量与原标距长度之比，常用%表示 δ=（L1-L0）/L0×100% δ越大，说明钢材塑性越好 断面收缩率Ψ :指试件拉断后，颈缩处横截面积的减缩量占原横截面积的百分率， % 思考：为什么将钢材的伸长率作为建筑用钢材的一个重要技术性能指标？ 解答：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