建材鋼材的抗拉性能ZV實用教案

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 建筑建筑(jinzh)(jinzh)鋼材的主要技術(shù)性能鋼材的主要技術(shù)性能第三節(jié)第三節(jié) 建筑建筑(jinzh)(jinzh)鋼材的常用鋼種鋼材的常用鋼種第四節(jié)第四節(jié) 鋼筋混凝土用鋼材鋼筋混凝土用鋼材第1頁/共63頁第一頁，共64頁。第一節(jié)鋼的冶煉(ylin)和分類第2頁/共63頁第二頁，共64頁。平爐煉鋼(lin n)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼(lin n)電爐煉鋼(lin n) 一一 鋼的冶煉鋼的冶煉(ylin)第3頁/共63頁第三頁，共64頁。 (1)沸騰鋼 (2)鎮(zhèn)靜鋼 (3)半鎮(zhèn)靜鋼根據(jù)脫氧(tu yng)程度分為：第4頁/共63頁第四頁，共64頁。電爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐

2、鋼）按冶煉方法分（1鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼）按脫氧程度分（2第5頁/共63頁第五頁，共64頁。冷加工鋼材熱加工鋼材）按壓力加工方式分（3）量高合金鋼（合金元素總）量中合金鋼（合金元素總）量低合金鋼（合金元素總合金鋼）高碳鋼（含碳量）中碳鋼（含碳量）低碳鋼（含碳量碳素鋼）按化學(xué)成分分（10%10%5%5%0.600.60%0.25%0.254第6頁/共63頁第六頁，共64頁。），含磷量高級優(yōu)質(zhì)鋼（含硫量），含磷量優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含硫量），含磷量普通碳素鋼（含硫量）按質(zhì)量分（0.035%0.027%0.030%0.020%0.040%0.035%0.045%0.030%0.085%0.045%0.065

3、%0.055%5磁鋼等鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、特殊鋼：不銹鋼、耐酸、量具、模具等工具鋼：用于制作刀具機械制造用結(jié)構(gòu)鋼建筑工程用結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼）按用途分（6第7頁/共63頁第七頁，共64頁。第二節(jié)建筑(jinzh)鋼材的主要技術(shù)性能第8頁/共63頁第八頁，共64頁。 建筑鋼材建筑鋼材(gngci)的技術(shù)的技術(shù)性能性能力學(xué)性能力學(xué)性能工藝性能工藝性能化學(xué)性能化學(xué)性能抗拉性能抗拉性能沖擊韌性沖擊韌性疲勞強度疲勞強度硬硬 度度冷彎性能冷彎性能(xngnng)第9頁/共63頁第九頁，共64頁。1.1.應(yīng)力應(yīng)力 2.2.應(yīng)變應(yīng)變3.3.彈性與彈性變形彈性與彈性變形(bin xng)(bin xng)4.4.塑性

4、與塑性變形塑性與塑性變形(bin xng)(bin xng)AFAN0001LLLLLFFALL0L1建筑建筑(jinzh)鋼材的抗拉性能鋼材的抗拉性能NoImage第10頁/共63頁第十頁，共64頁。一、鋼材的拉伸一、鋼材的拉伸(l shn)性能性能鋼材鋼材(gngci)的拉伸演示過程以低碳鋼為例的拉伸演示過程以低碳鋼為例L0F1F1F2F2F3F3d0L0=5d0或10d0L1L2第11頁/共63頁第十一頁，共64頁。第12頁/共63頁第十二頁，共64頁。第13頁/共63頁第十三頁，共64頁。低碳鋼的受拉過程分為低碳鋼的受拉過程分為(fn wi)四個階段四個階段建筑建筑(jinzh)鋼材的

5、抗拉性能鋼材的抗拉性能0LLOAF彈性彈性(tnxng)(tnxng)階段階段OAOA屈服階段屈服階段ABAB強化階段強化階段BCBC頸縮階段CDABCD低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖第14頁/共63頁第十四頁，共64頁。建筑建筑(jinzh)鋼材的抗拉性能鋼材的抗拉性能一、彈性階段OA 一條通過原點的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 彈性彈性模量 E值的大小反映了鋼材抵抗(dkng)彈性變形的能力。 A點對應(yīng)的應(yīng)力。tgE:p0LLOAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力(yngl)應(yīng)變圖p E1 E2圖形的特點： 試件的特點：計算的指標：ABCD 彈性極限第15頁/共63頁第十五頁，共64頁。建筑建筑(jinzh)鋼材的

6、抗拉性能鋼材的抗拉性能二、屈服階段AB 一條波動的曲線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加很大。 所能承受的拉力增加很小，而塑性變形迅速增加，似乎鋼材不能承受外力(wil) 屈服強度（也叫屈服點） 點對應(yīng)的應(yīng)力。0LL圖形(txng)的特點：試件的特點：計算的指標：OAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上B下:s下BsAFss屈服。第16頁/共63頁第十六頁，共64頁。三、強化階段BC 一段上升(shngshng)的曲線。抵抗塑性變形的能力又重新提高抗拉強度 圖形(txng)的特點：試件的特點(tdin)：計算的指標：0LLOAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上B下s:bAFbbbC點對應(yīng)的應(yīng)

7、力。建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能強化。第17頁/共63頁第十七頁，共64頁。四、頸縮階段CD 一段下降的曲線。變形迅速發(fā)展(fzhn)，在有雜質(zhì)或缺陷處，斷面急劇縮小 ，直到斷裂。伸長率： 圖形(txng)的特點：試件的特點(tdin)：計算的指標：AF0LLOApACDBB上B下sb%100001LLLL1L0建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能計算的指標：頸縮第18頁/共63頁第十八頁，共64頁。三個重要的指標1.屈服強度s 結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼材(gngci)強度取值的依據(jù)2.抗拉強度b 鋼材(gngci)所能承受的最大應(yīng)力 屈強比 屈強比，利用率 ，安全可靠程度3.伸長率 衡量鋼材(g

8、ngci)塑性的指標，越大說明鋼材(gngci)的塑性越好 bsbsAF0LLOApACDBB上B下sbsbbs%100001LLL第19頁/共63頁第十九頁，共64頁。4斷面(dun min)收縮率L10AAnd0L0L0=5d0或10d0A0、 An前后(qinhu)的截面積5與10誰大第20頁/共63頁第二十頁，共64頁。2 . 0中碳鋼、高碳鋼的應(yīng)力(yngl)應(yīng)變圖規(guī)定：產(chǎn)生殘余變形為原始標距的0.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力值，作為硬鋼的屈服強度(qingd)，稱為條件屈服強度(qingd)，用0.2表示。1第21頁/共63頁第二十一頁，共64頁。二、沖擊韌性二、沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊荷載(

9、hzi)的能力。 定義(dngy)試件第22頁/共63頁第二十二頁，共64頁。FAKk討論(toln)與分析計算(j sun)式測試方法演示(ynsh)ak沖擊韌性。第23頁/共63頁第二十三頁，共64頁。返回返回(fnhu)第24頁/共63頁第二十四頁，共64頁。鋼的化學(xué)成分;例：S、P沖擊韌性冶煉(ylin)及軋制質(zhì)量質(zhì)量沖擊韌性溫度溫度，沖擊韌性 ak影響(yngxing)沖擊韌性的因素 第25頁/共63頁第二十五頁，共64頁。三、疲勞強度三、疲勞強度 設(shè)計承受交變荷載(hzi)且須進行疲勞驗算的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)了解所用鋼材的疲勞強度。第26頁/共63頁第二十六頁，共64頁。四、鋼材四、鋼材

10、(gngci)的硬度的硬度 硬度是指鋼材抵抗(dkng)硬物體壓入鋼材的表面的能力。 方法：布氏法、洛氏法和維氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。定義(dngy)測定方法演示第27頁/共63頁第二十七頁，共64頁。返回返回(fnhu)第28頁/共63頁第二十八頁，共64頁。討論(toln)與分析材料的硬度往往與材料的其它性能有一定的相關(guān)系，如：鋼材的HB值與抗拉強度(kn l qin d) 之間有較好的相關(guān)關(guān)系。HBb6 . 3175HB，當(dāng)HBb5 . 3175HB，當(dāng)?shù)?9頁/共63頁第二十九頁，共64頁。五、鋼材五、鋼材(gngci)的冷彎性的冷彎性能能 指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，

11、試件被 彎曲角度、彎心直徑(zhjng)與厚度的比值d/a 定義(dngy)指標試驗演示第30頁/共63頁第三十頁，共64頁。第31頁/共63頁第三十一頁，共64頁。 彎曲(wnq)角度 d/a，表示對冷彎性能要求越高。結(jié)論(jiln)試驗(shyn)演示第32頁/共63頁第三十二頁，共64頁。第33頁/共63頁第三十三頁，共64頁。鋼材(gngci)的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷軋。( (一一) ) 鋼材鋼材(gngci)(gngci)的冷加的冷加工及時效工及時效第34頁/共63頁第三十四頁，共64頁。鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力(yngl)-(yngl)-應(yīng)變圖的變化應(yīng)變圖的變化

12、 第35頁/共63頁第三十五頁，共64頁。鋼筋冷拉后屈服(qf)強度可提高15%-20%，冷拔后屈服(qf)強度可提高40%-60%。(二) 冷加工在工程(gngchng)中的應(yīng)用第36頁/共63頁第三十六頁，共64頁。1.碳是決定鋼材性能的主要元素。隨著含碳量的增加(zngji)，鋼的強度和硬度提高，塑性和韌性下降。但當(dāng)含碳量大于1.0%時，由于鋼材變脆，強度反而下降。第37頁/共63頁第三十七頁，共64頁。含碳量對熱軋(r zh)碳素鋼性質(zhì)的影響 b抗拉強度(kn l qin d)；k沖擊韌性；HB硬度；伸長率；面積縮減率 第38頁/共63頁第三十八頁，共64頁。2.硅、錳 加入硅和錳可以

13、與鋼中有害成分FeO和FeS分別(fnbi)形成SiO2、MnO和MnS而進入鋼渣排出，起到脫氧、降硫的作用。 第39頁/共63頁第三十九頁，共64頁。3.硫、磷 硫使鋼材的熱脆性增加，磷能使鋼的強度、硬度提高，但顯著(xinzh)降低鋼材的塑性和韌性，使鋼材的冷脆性增加。 第40頁/共63頁第四十頁，共64頁。4.氧、氮降低了鋼材(gngci)的強度、冷彎性能和焊接性能。氧還使鋼的熱脆性增加，氮使冷脆性及時效敏感性增加。第41頁/共63頁第四十一頁，共64頁。5.鋁、鈦、釩、鈮是鋼的強脫氧劑和合金元素。能改善(gishn)鋼的組織、細化晶粒、改善(gishn)韌性，并顯著提高強度。 第42頁

14、/共63頁第四十二頁，共64頁。第三節(jié)建筑(jinzh)鋼材的常用鋼種第43頁/共63頁第四十三頁，共64頁。普通(ptng)碳素結(jié)構(gòu)鋼簡稱碳素結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵-碳合金。其含碳量為0.02%-2.06%，此外尚含有少量的硅、錳和微量的硫、磷等元素。一一 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼第44頁/共63頁第四十四頁，共64頁。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點的字母(zm)、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧程度符號四部分按順序組成。( (一一) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示(biosh)(biosh)方法方法( (二二) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)(jsh)(

15、jsh)要求要求( (三三) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用第45頁/共63頁第四十五頁，共64頁。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼綜合性能較為理想，尤其在大跨度、承受動荷載和沖擊(chngj)荷載的結(jié)構(gòu)中更適用，而且與使用碳素鋼相比，可節(jié)約鋼材20%-30%，但成本并不很高。 二二 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼第46頁/共63頁第四十六頁，共64頁。 ( (一一) )低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點字母低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點字母Q Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級三個部、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級三個部分分(b fe

16、n)(b fen)組成，共有組成，共有5 5個牌號。個牌號。 ( (二二) )碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 ( (三三) )碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用第47頁/共63頁第四十七頁，共64頁。第四節(jié)鋼材(gngci)混凝土用鋼材(gngci)第48頁/共63頁第四十八頁，共64頁。 熱軋光圓鋼筋的強度較低，但塑性及焊接性能很好，便于各種冷加工，因而廣泛用作普通鋼筋混凝土構(gòu)件的受力筋及各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造(guzo)筋；HRB335和HRB400鋼筋強度較高，塑性和焊接性能也較好，故廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋；HRB500鋼筋強度高，但塑性和焊接性能

17、較差，可用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。一一 鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)混凝土用混凝土用熱軋鋼筋熱軋鋼筋(gngjn)(gngjn)第49頁/共63頁第四十九頁，共64頁。(a)等高肋鋼筋(gngjn)；(b)月牙肋鋼筋(gngjn) 第50頁/共63頁第五十頁，共64頁。熱軋熱軋(r zh)鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能 第51頁/共63頁第五十一頁，共64頁。第52頁/共63頁第五十二頁，共64頁。二二 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋(gngjn)(gngjn) 冷軋帶肋鋼筋既具有冷拉鋼筋強度高的特點，同時(tngsh)又具有很強的握裹力，混凝土對冷軋帶肋鋼筋的握裹力是同直徑冷拔低碳

18、鋼絲的36倍，大大提高了構(gòu)件的整體強度和抗震能力。這種鋼筋適用于中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 第53頁/共63頁第五十三頁，共64頁。冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋(gngjn)(gngjn)第54頁/共63頁第五十四頁，共64頁。熱處理鋼筋經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理而成，具有強度高、韌性高、粘結(jié)力高和塑性(sxng)降低小等優(yōu)點，特別適用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 。三三 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋(gngjn)(gngjn)第55頁/共63頁第五十五頁，共64頁。熱處理鋼筋熱處理鋼筋(gngjn)(gngjn)的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)(GB 44631984) (GB 44631984) 公稱直徑(mm)牌號屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%) 不小于 640Si2Mn 1325147068.248Si2Mn 1045Si2Cr 第5