普通建筑材料之建筑钢材概述ppt(81张)
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建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能 常用建筑钢材的标准及选用
Back
§7.1 概 述
定义 分类 特点 应用 意义
Back
概述
定义
指用于工程建设的各种钢材，包括：
➢型钢
➢钢板
➢钢丝 ➢钢筋
钢筋
钢板
Back
型钢
钢丝
分类
按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属
有色金属
铜、铝及合金
金属材料 黑色金属
钢种 沸腾钢
脱氧程度 不充分
冷却情况
浇筑时有大量 CO 逸出
钢材质量 差
半镇静钢
介于二者之间
好
镇静钢 特殊镇静钢
充分
平静冷却，无CO 组织致密、成分均
逸出
匀、机械性能好
最充分
最好
Back
分类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
2. 合金钢
第七章
建筑钢材
目录
基本要求 7.1 概述 7.2 基本知识 7.3 技术性质 7.4 冷加工和时效 7.5 技术标准及选用
基本要求
本章学时
讲课3 实验0.5
主要内容
建筑钢材的特点、分类及应用 建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能
基本要求
建筑钢材的冷加工及时效强化 常用建筑钢材的标准及选用
重点
Back
过程
建筑钢材
高炉 熔融
生铁
精炼
氧化 还原
图7.2.1 钢材的冶炼过程
钢锭 铸锭
钢
炉种的影响及氧化程度
炉种的影响及氧化程度见表7.2.1 和表7.2.2。
表7.2.1 炉种的影响
炉型
原料
吹入 气体
冶炼 时间
钢材 质量 成本
应用
氧气 转炉
熔融铁水
氧气
15-30 分钟
好
平炉 电炉
生铁、铁 矿石等
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 >10%
表7.2.3 碳素结构钢的化学成分 （GB700—88）
牌号 等级 C
Q195 A
Q215 B A B
Q235 C D
A Q255
B
Q275
பைடு நூலகம்
0.06~0.12 0.09~0.15 0.14~0.22 0.12~0.20
≤0.18 ≤0.17
图7.3.3 屈强比的意义
ε
表7.3.1 钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系
可利用率
σs/σb低 小
σs/σb高 大
安全性
大
小 Back
塑性
定义
指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏
的能力。
d0
指标和公式
伸长率
δn—伸长率
n
L1 L0 L1
L0—the 原标点间距
0.045
0.050
P
0.045 0.045 0.045 0.040 0.035 0.045
0.045
脱氧方法
F、b、Z F、b、Z F、b、Z
Z TZ Z
Z
分类
按质量分
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%
➢因此，在结构设计中不能应用
屈强比（σs/σb）
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。(表7.3.1, 图7.3.3) ➢ 合理屈强比：
➢碳素钢 0.58—0.63 ➢低碳合金结构钢 0.65—0.75
σ
σb σs2 σs1
0.18~0.28
0.20~0.38
化学成分 % Si
Mn
0.30
0.25~0.55
0.30
0.30~0.65 0.30~0.70
0.30 0.35-0.80
0.40~0.70
0.30
0.50~0.80
0.35
S ≤
0.050 0.050 0.045 0.050 0.045 0.040 0.035 0.050
钢结构 钢筋
生铁 (c>2.06%)
Back
特点
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
Back
应用
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
钢桥
Back
意义
➢ 建筑钢材是建筑中常用的材 料
➢ 钢材的品种多，性质差别大， 为了掌握钢材的合理使用， 应对钢材的生产、组成、性 质和用途等知识有一定的了 解。
➢ 本章的重点是钢材的技术性 质（主要是抗拉性能）、技 术标准和选用。
Back
§7.2 基本知识
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 分类 ➢按化学成份分 ➢按质量分 ➢按结构用途分
Back
钢材的冶炼过程 及其对钢材质量的影响
冶炼原理
将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢 炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或 变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质 的含量。
屈服强度
公式
s
Fs A0
σ
σs－屈服强度 Fs－屈服应力
Ao－试件截面积
对屈服不明显的钢,
规定以产生0.2%残
余变形时的应力f02 作为屈服强度σ02， 见图7.2.3
O
ε
0.2% 图7.3.2 低碳钢的应力应变图
拉伸强度
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
废钢、 生铁
空气 空气
5-12小 时
好
短 最好
低
优质碳素钢及 合金钢
高
同上及特殊用 途的钢
高
同上
脱氧程度的影响
冶炼中为除去杂质而进行的氧化 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。
表7.2.2 脱氧程度及钢材质量
按结构用途分
结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢 工具钢 刀具、模具 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
Back
§7.3 建筑钢材的技术性质
拉伸性能 ➢低碳钢的应力－应变图 ➢强度 ➢塑性 冲击韧性 冷弯性能
Back
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
Back
拉伸性能
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。 屈服强度 抗拉强度 伸长率
拉伸性能录像
低碳钢的应力应变图见 图7.3.1 σ
B A
C D
σb σσσSPSLU
0
δ
ε
图7.3.1 低碳钢的应力应变图
Back
屈服强度
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
Back
§7.1 概 述
定义 分类 特点 应用 意义
Back
概述
定义
指用于工程建设的各种钢材，包括：
➢型钢
➢钢板
➢钢丝 ➢钢筋
钢筋
钢板
Back
型钢
钢丝
分类
按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属
有色金属
铜、铝及合金
金属材料 黑色金属
钢种 沸腾钢
脱氧程度 不充分
冷却情况
浇筑时有大量 CO 逸出
钢材质量 差
半镇静钢
介于二者之间
好
镇静钢 特殊镇静钢
充分
平静冷却，无CO 组织致密、成分均
逸出
匀、机械性能好
最充分
最好
Back
分类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
2. 合金钢
第七章
建筑钢材
目录
基本要求 7.1 概述 7.2 基本知识 7.3 技术性质 7.4 冷加工和时效 7.5 技术标准及选用
基本要求
本章学时
讲课3 实验0.5
主要内容
建筑钢材的特点、分类及应用 建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能
基本要求
建筑钢材的冷加工及时效强化 常用建筑钢材的标准及选用
重点
Back
过程
建筑钢材
高炉 熔融
生铁
精炼
氧化 还原
图7.2.1 钢材的冶炼过程
钢锭 铸锭
钢
炉种的影响及氧化程度
炉种的影响及氧化程度见表7.2.1 和表7.2.2。
表7.2.1 炉种的影响
炉型
原料
吹入 气体
冶炼 时间
钢材 质量 成本
应用
氧气 转炉
熔融铁水
氧气
15-30 分钟
好
平炉 电炉
生铁、铁 矿石等
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 >10%
表7.2.3 碳素结构钢的化学成分 （GB700—88）
牌号 等级 C
Q195 A
Q215 B A B
Q235 C D
A Q255
B
Q275
பைடு நூலகம்
0.06~0.12 0.09~0.15 0.14~0.22 0.12~0.20
≤0.18 ≤0.17
图7.3.3 屈强比的意义
ε
表7.3.1 钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系
可利用率
σs/σb低 小
σs/σb高 大
安全性
大
小 Back
塑性
定义
指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏
的能力。
d0
指标和公式
伸长率
δn—伸长率
n
L1 L0 L1
L0—the 原标点间距
0.045
0.050
P
0.045 0.045 0.045 0.040 0.035 0.045
0.045
脱氧方法
F、b、Z F、b、Z F、b、Z
Z TZ Z
Z
分类
按质量分
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%
➢因此，在结构设计中不能应用
屈强比（σs/σb）
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。(表7.3.1, 图7.3.3) ➢ 合理屈强比：
➢碳素钢 0.58—0.63 ➢低碳合金结构钢 0.65—0.75
σ
σb σs2 σs1
0.18~0.28
0.20~0.38
化学成分 % Si
Mn
0.30
0.25~0.55
0.30
0.30~0.65 0.30~0.70
0.30 0.35-0.80
0.40~0.70
0.30
0.50~0.80
0.35
S ≤
0.050 0.050 0.045 0.050 0.045 0.040 0.035 0.050
钢结构 钢筋
生铁 (c>2.06%)
Back
特点
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
Back
应用
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
钢桥
Back
意义
➢ 建筑钢材是建筑中常用的材 料
➢ 钢材的品种多，性质差别大， 为了掌握钢材的合理使用， 应对钢材的生产、组成、性 质和用途等知识有一定的了 解。
➢ 本章的重点是钢材的技术性 质（主要是抗拉性能）、技 术标准和选用。
Back
§7.2 基本知识
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 分类 ➢按化学成份分 ➢按质量分 ➢按结构用途分
Back
钢材的冶炼过程 及其对钢材质量的影响
冶炼原理
将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢 炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或 变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质 的含量。
屈服强度
公式
s
Fs A0
σ
σs－屈服强度 Fs－屈服应力
Ao－试件截面积
对屈服不明显的钢,
规定以产生0.2%残
余变形时的应力f02 作为屈服强度σ02， 见图7.2.3
O
ε
0.2% 图7.3.2 低碳钢的应力应变图
拉伸强度
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
废钢、 生铁
空气 空气
5-12小 时
好
短 最好
低
优质碳素钢及 合金钢
高
同上及特殊用 途的钢
高
同上
脱氧程度的影响
冶炼中为除去杂质而进行的氧化 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。
表7.2.2 脱氧程度及钢材质量
按结构用途分
结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢 工具钢 刀具、模具 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
Back
§7.3 建筑钢材的技术性质
拉伸性能 ➢低碳钢的应力－应变图 ➢强度 ➢塑性 冲击韧性 冷弯性能
Back
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
Back
拉伸性能
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。 屈服强度 抗拉强度 伸长率
拉伸性能录像
低碳钢的应力应变图见 图7.3.1 σ
B A
C D
σb σσσSPSLU
0
δ
ε
图7.3.1 低碳钢的应力应变图
Back
屈服强度
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