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1、第八章 金属材料,第二节 建筑钢材的基本知识,一、钢的冶炼 1、生铁是由铁矿、熔剂(石灰石)、燃料(焦炭)在高炉中经过还原反应和造渣反应而得到的一种铁、碳合金。 生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能焊接、锻造、轧制。 2、钢 钢是由生铁冶炼而成。 在理论上凡含碳量在2以下，含有害杂质较少的铁、碳合金可称为钢。,3、炼钢的过程 是把熔融的生铁进行氧化，使碳含量降低到预定的范围，其他杂质降低到允许范围。 在炼钢的过程中，采用的炼钢方法不同，除掉杂质的程度就不同，所得钢的质量也有差别。 目前，建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。,钢分类 GB/T13304-91 表7-1 P124,第
2、三节 建筑钢材的主要技术性能,三大性能：力学性能、工艺性能和化学性能等。 目的：只有了解、掌握钢材的各种性能，才能做到正确、经济、合理地选择和使用钢材。 一、力学性能 (一)拉伸性能 1、定义 2、试验方法 3、关系曲线：如图71所示的应力-应变关系曲线。 低碳钢受拉至拉断，经历了四个阶段： （1）弹性阶段(OA) （2）屈服阶段(AB) （3）强化阶段(BC) （4）颈缩阶段(CD),(1)弹性阶段 a.弹性变形 b.弹性极限，以p表示。 c.应力与应变的比值为常数，即弹性模量(E)，E=/，单位MPa。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。建筑常用碳
3、素结构钢Q235的弹性模量E=(2021) MPa。,(2)屈服阶段 a. 塑性变形 b.上屈服点、下屈服点 c. AB段称为屈服阶段、屈服现象 d.屈服强度：与B下点(此点较稳定，易测定)对应的应力称为屈服点(屈服强度)，用s表示。,钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设计中钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个参数。,(3)强化阶段 a. BC呈上升曲线，称为强化阶段。 b. 对应于最高点C的应力值(b)称为极限抗拉强度，简称抗拉强度强度极限。 b是钢材受拉时所能承受的最大应力值。 c. 屈服强度和抗拉强度之比(即屈服比=s/b)能反映
4、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，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构合理的屈强比一般为060075。,(4)颈缩阶段 a. CD段称为颈缩阶段。 b.伸长率() 将拉断后的试件拼合起来，测定出标距范围内的长度L1(mm)，L1与试件原标距L0(mm)之差为塑性变形值，它与L0之比称为伸长率()，如图72所示。伸长率的计算式如下 :,伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标 越大，说明钢材的塑性越好。 c. 塑性变形在试件标距内的分布是不均匀的，颈缩处的变形最大，离颈缩部位越远其变形越小。 所以原标距与直径之比越小，则颈缩处伸长值在整个
5、伸长值中的比重越大，计算出来的值越大。通常以 5和 10分别表示L0=5d0和L0=l0d0时的伸长率。对于同一种钢材，其 5大于 10。,4、中碳钢与高碳钢(硬钢)的拉伸曲线 如图73所示。,(二)冲击性能 1、冲击韧度： 2、有关因素： 钢材的冲击韧度与钢的化学成分、冶炼与加工有关。 一般来说，钢中的P、 S含量较高，夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会降低冲击韧度。此外，钢的冲击韧度还受温度和时间的影响。 常温下，随温度的下降，冲击韧度降低很小，此时破坏的钢件断口呈韧性断裂状；,(三)疲劳强度 1、疲劳破坏。 2、疲劳强度，或称疲劳极限。 疲劳强度是试件在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最
6、大主应力值，一般把钢材承受交变荷载100000010000000次时不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。 3、疲劳破坏的原因,(四)硬度 1、定义 2、分类：布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）。常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。 3、各类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关性。 材料的强度较高，塑性变形抵抗力越强，硬度值也就越大。由试验得出，当低碳钢的HB175时，其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式如下： b=0.36HB 根据这一关系式，可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算该钢材的b值。 建筑钢材常以屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等性质作为评定牌号的依据。,二、工艺性能
7、,良好的工艺性能，可以保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。 冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能均是建筑钢材的重要工艺性能。 （一）冷弯性能 1、定义：冷弯性能是反映钢材在常温下承受弯曲变形的能力。其指标是指试件弯曲的角度和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值（d/a）来表示，如图7-6和图7-7所示。,2、冷弯性能合格：试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。 3、意义：相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能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。并且能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。,(二)冷加工性能及时效处理 1冷加工
8、强化处理 a.冷加工强化处理 b.建筑工地或预制构件厂常用的方法是冷拉和冷拔。 2时效 a.时效 b.自然时效 c.人工时效,冷拔示意图,(三)焊接性能 1、焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要联接方式。 2、焊接性能 3、有关因素：钢材可焊性能的好坏，主要取决于钢的化学成分。 4、钢筋焊接应注意的问题是：,搭节焊,电弧焊,坡口焊,帮条焊,9、静夜四无邻，荒居旧业贫。21.5.1421.5.14Friday, May 14, 2021 10、雨中黄叶树，灯下白头人。11:20:2911:20:2911:205/14/2021 11:20:29 AM 11、以我独沈久，愧君相见频。21.5.1411
9、:20:2911:20May-2114-May-21 12、故人江海别，几度隔山川。11:20:2911:20:2911:20Friday, May 14, 2021 13、乍见翻疑梦，相悲各问年。21.5.1421.5.1411:20:2911:20:29May 14, 2021 14、他乡生白发，旧国见青山。2021年5月14日星期五上午11时20分29秒11:20:2921.5.14 15、比不了得就不比，得不到的就不要。2021年5月上午11时20分21.5.1411:20May 14, 2021 16、行动出成果，工作出财富。2021年5月14日星期五11时20分29秒11:20:2
10、914 May 2021 17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。上午11时20分29秒上午11时20分11:20:2921.5.14 9、没有失败，只有暂时停止成功！。21.5.1421.5.14Friday, May 14, 2021 10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。11:20:2911:20:2911:205/14/2021 11:20:29 AM 11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。21.5.1411:20:2911:20May-2114-May-21 12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。11:
11、20:2911:20:2911:20Friday, May 14, 2021 13、不知香积寺，数里入云峰。21.5.1421.5.1411:20:2911:20:29May 14, 2021 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2021年5月14日星期五上午11时20分29秒11:20:2921.5.14 15、楚塞三湘接，荆门九派通。2021年5月上午11时20分21.5.1411:20May 14, 2021 16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2021年5月14日星期五11时20分29秒11:20:2914 May 2021 17、空山新雨后，天气晚来秋。上午11时
12、20分29秒上午11时20分11:20:2921.5.14 9、杨柳散和风，青山澹吾虑。21.5.1421.5.14Friday, May 14, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。11:20:2911:20:2911:205/14/2021 11:20:29 AM 11、越是没有本领的就越加自命不凡。21.5.1411:20:2911:20May-2114-May-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。11:20:2911:20:2911:20Friday, May 14, 2021 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。21.5.1421.5.1411:20:2911:20:29May 14, 2021 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2021年5月14日星期五上午11时20分29秒11:20:2921.5.14 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2021年5月上午11时20分21.5.1411:20May 14, 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年5月14日星期五11时20分29秒11:20:2914 May 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午11时20分29秒上午11时20分11:20:2921.5.14,感谢您的下载观看,专家告诉,
