土木工程材料-建筑钢材
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼 钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌， 往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效 应”，最后导致整座大楼坍塌。
9
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
10
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
4.根据性能及使用特性分类
• 结构钢 • 工具钢 • 特殊性能钢 • 专门用途钢
23
主要建筑钢材
• 建筑上所用的主要是： • 属于碳素结构钢的低碳钢； • 属于普通钢的低合金结构钢。
24
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
• 1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
29
钢中的晶体组织与性能
• 铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
• 渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
18
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
19
2. 按冶炼时脱氧程度分类
• （１）沸腾钢。
• （２）镇静钢。
• （３）半镇静钢。 • （４）特殊镇静钢。
脱氧
• 沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
11
ห้องสมุดไป่ตู้
12
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
13
• 南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
14
• 北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
拉强度和伸长率。
31
强度指标
• 弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
• 屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
• 条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
• 珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
• 奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
30
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能 • 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 • 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉 生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
冷加工； • 质量均匀，性能可靠； • 易锈蚀； • 高温时易丧失强度。
4
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好
、
抗
冲
击
能
力
强
5
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大6厦
钢材的缺陷
• 容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
• 耐火性差
7
8
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
大家好
1
建筑材料
第八章 建筑钢材
2
第一节 概述
• 什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
3
建筑钢材的特点？
• 强度高； • 韧性、塑性好； • 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于
• 强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
33
（１）屈服点
• 当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。
氧化 还原
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO
25
• （2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
26
15
•
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
有 对
16
建筑钢材的用途？
• 建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
17
钢材的分类
1. 按化学成分分类 • 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 • 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
质量最好，成本高
优质碳素钢
27
2.钢的加工
• 热轧（压力热加工） • 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） • 热处理 • 时效
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
28
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
• 半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
• 镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
• 特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
21
3. 按有害杂质含量分类
• 按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
9
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
10
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
4.根据性能及使用特性分类
• 结构钢 • 工具钢 • 特殊性能钢 • 专门用途钢
23
主要建筑钢材
• 建筑上所用的主要是： • 属于碳素结构钢的低碳钢； • 属于普通钢的低合金结构钢。
24
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
• 1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
29
钢中的晶体组织与性能
• 铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
• 渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
18
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
19
2. 按冶炼时脱氧程度分类
• （１）沸腾钢。
• （２）镇静钢。
• （３）半镇静钢。 • （４）特殊镇静钢。
脱氧
• 沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
11
ห้องสมุดไป่ตู้
12
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
13
• 南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
14
• 北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
拉强度和伸长率。
31
强度指标
• 弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
• 屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
• 条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
• 珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
• 奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
30
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能 • 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 • 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉 生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
冷加工； • 质量均匀，性能可靠； • 易锈蚀； • 高温时易丧失强度。
4
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好
、
抗
冲
击
能
力
强
5
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大6厦
钢材的缺陷
• 容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
• 耐火性差
7
8
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
大家好
1
建筑材料
第八章 建筑钢材
2
第一节 概述
• 什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
3
建筑钢材的特点？
• 强度高； • 韧性、塑性好； • 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于
• 强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
33
（１）屈服点
• 当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。
氧化 还原
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO
25
• （2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
26
15
•
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
有 对
16
建筑钢材的用途？
• 建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
17
钢材的分类
1. 按化学成分分类 • 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 • 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
质量最好，成本高
优质碳素钢
27
2.钢的加工
• 热轧（压力热加工） • 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） • 热处理 • 时效
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
28
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
• 半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
• 镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
• 特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
21
3. 按有害杂质含量分类
• 按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。