建筑鋼材基礎(chǔ)知識(shí)很好的ppt課件

1、道路建筑材料道路建筑材料第七章第七章 建筑鋼材建筑鋼材主講人：張主講人：張 超超長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院公路學(xué)院202.117.64.98/ec/C24/index.asp202.117.64.98/ec/C24/index.aspsNoImage2 2主要內(nèi)容主要內(nèi)容鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì)7.2常用鋼材簡(jiǎn)介常用鋼材簡(jiǎn)介7.3鋼材的根本概念鋼材的根本概念7.1b第一節(jié)第一節(jié) 鋼材的根本概念鋼材的根本概念 煉鋼表示圖煉鐵表示圖 7.1.1 7.1.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材的冶鋼材的冶煉煉7.1 .17.1 .1鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材的冶鋼材的冶煉煉特性特性 鐵鐵鋼材鋼材含碳

2、量含碳量24.3%24.3%0.032%0.032%主要雜質(zhì)主要雜質(zhì)硅、錳以及硫磷硅、錳以及硫磷適量硅、錳以及少量適量硅、錳以及少量硫磷硫磷機(jī)械加工性機(jī)械加工性可鑄造不可鍛造、延展可鑄造不可鍛造、延展可澆鑄、鍛造、易延可澆鑄、鍛造、易延展展性能特征性能特征受壓能力遠(yuǎn)大于受拉能力、受壓能力遠(yuǎn)大于受拉能力、性脆性脆很高的抗拉能力，塑性很高的抗拉能力，塑性顯著顯著金屬鐵和鋼材特性對(duì)比金屬鐵和鋼材特性對(duì)比Q根據(jù)冶煉方式根據(jù)冶煉方式Q 煉鋼爐的不同煉鋼爐的不同: : Q 平爐鋼平爐鋼Q 轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼Q 電爐鋼電爐鋼Q 脫氧程度脫氧程度: : Q 沸騰鋼沸騰鋼Q 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Q 半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼Q根據(jù)含碳

3、量根據(jù)含碳量Q 低碳鋼，碳含量低碳鋼，碳含量 0.25%;0.25%;Q 中碳鋼中碳鋼: :碳含量碳含量0.30%0.55%;0.30%0.55%;Q 高碳鋼：高碳鋼：0.6%.0.6%.沸騰鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼7.1 .27.1 .2鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材的類鋼材的類型型Q根據(jù)合金含量根據(jù)合金含量Q低合金鋼，合金含量低合金鋼，合金含量5%;5%;Q中合金鋼，合金含量中合金鋼，合金含量5%10%;5%10%;Q高合金鋼，合金含量高合金鋼，合金含量15%;15%;Q根據(jù)質(zhì)量根據(jù)質(zhì)量Q普通鋼，普通鋼， P0.045%, S 0.055%; P0.045%, S 0.055%;Q優(yōu)質(zhì)鋼，優(yōu)質(zhì)鋼

4、， P0.0350.040%, S 0.040%; P0.0350.040%, S 0.040%; Q根據(jù)用途根據(jù)用途Q構(gòu)造鋼；構(gòu)造鋼；Q工具鋼；工具鋼；Q特殊鋼。特殊鋼。Q用于路橋工程的鋼材通常屬于用于路橋工程的鋼材通常屬于Q普通碳素構(gòu)造鋼普通碳素構(gòu)造鋼Q低合金構(gòu)造鋼低合金構(gòu)造鋼. .7.1.2 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材的類型鋼材的類型道路建筑材料道路建筑材料第二節(jié)第二節(jié) 鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì)Q拉伸性能：在拉伸過(guò)程中，低碳鋼通常閱歷四個(gè)階段：OABupBdownCDIIIIIIIV/L L /PApb1 001 0 0 %LLL 7.2.1 7.2.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)力

5、學(xué)性質(zhì)：力學(xué)性質(zhì)：拉伸才干拉伸才干(I)彈性階段拉伸過(guò)程的最初階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線是一條直線，應(yīng)力與應(yīng)變呈正比，與A 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力 為彈性極限；1 001 0 0 %LLL (III)強(qiáng)化階段當(dāng)應(yīng)力超越屈服點(diǎn)后，由于鋼材內(nèi)部組織在受力時(shí)的畸變，使鋼材性能得到強(qiáng)化，表現(xiàn)出抗塑性變形才干重新得以提高。對(duì)應(yīng)最高點(diǎn)C的應(yīng)力值 用于表征鋼材的抗拉強(qiáng)度；b(II)屈服階段 超越A點(diǎn)之后，應(yīng)力應(yīng)變不再成正比，出現(xiàn)明顯的塑性變形，此景象稱為屈服；以屈服階段構(gòu)成的下屈服點(diǎn)Bdown作為鋼材的屈服點(diǎn) ，可用來(lái)表征鋼材的屈服強(qiáng)度；b(IV)頸縮階段:受力超越C點(diǎn)后，鋼材抗變形才干明顯降低，尺寸斷面因變形迅速而被拉細(xì)，

6、所以稱為頸縮階段，到達(dá)D點(diǎn)鋼材被拉斷。pQ屈服強(qiáng)度Q 屈服強(qiáng)度是鋼構(gòu)造的根本力學(xué)目的，當(dāng)鋼構(gòu)件遭到的應(yīng)力超越屈服點(diǎn)時(shí)，一方面將產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形，同時(shí)當(dāng)應(yīng)力超越屈服點(diǎn)時(shí)，受力較高的部分應(yīng)力不再提高，而自動(dòng)將荷載重新分配給應(yīng)力較低的部分，因此，屈服強(qiáng)度是確定鋼構(gòu)造允許應(yīng)力的主要根據(jù)；Q抗拉強(qiáng)度Q 是鋼材所能接受的最大拉應(yīng)力，高于此應(yīng)力鋼材將喪失對(duì)變形的抵抗才干。抗拉強(qiáng)度不能直接作為構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)，但屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值，即“屈強(qiáng)比對(duì)鋼材運(yùn)用有較大意義。該比值越小，鋼構(gòu)造的平安性、可靠性越高，但比值過(guò)小，那么意味著鋼材有效利用率的浪費(fèi)；Q條件屈服點(diǎn)Q對(duì)中碳鋼或高碳鋼，拉伸時(shí)沒(méi)有明顯的屈服

7、景象，難以測(cè)出屈服點(diǎn)，那么規(guī)定產(chǎn)生剩余變形為原標(biāo)距長(zhǎng)度的0.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，作為確定屈服強(qiáng)度的根據(jù)，稱為條件屈服點(diǎn).7.2.1 7.2.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：拉伸才干力學(xué)性質(zhì)：拉伸才干7.2.1 7.2.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：塑性：塑性n鋼材的塑性可用拉伸過(guò)程得到的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率來(lái)表示.式中：表示伸長(zhǎng)率%； L0表示鋼材原標(biāo)距的長(zhǎng)度(mm)； L1表示鋼材拉斷后標(biāo)距部 分的長(zhǎng)度(mm)0101 0 0 %AAA式中：表示斷面收縮率%； A0表示鋼材原橫截面(mm2)； A1表示鋼材拉斷后斷口處橫 截面mm2n兩項(xiàng)目的越大，表示鋼材的塑性越強(qiáng)。通

8、常要求伸長(zhǎng)率要大于5%,收縮率要在10%以上.7.2.1 7.2.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：沖力學(xué)性質(zhì)：沖擊韌性擊韌性Q沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的才干。在公用設(shè)備上，V字形鋼材經(jīng)受擺錘的沖擊作用，以破壞后缺口處單位面積上所耗費(fèi)的功k來(lái)表示該性能；k越大，沖擊韌性越好；Q沖擊韌性受內(nèi)因的化學(xué)成分，金屬晶格完善程度以及外因的冶煉質(zhì)量、環(huán)境溫度等要素有關(guān)。特別是當(dāng)環(huán)境溫度降低至某一溫度時(shí)，鋼材的沖擊韌性會(huì)驟然下降呈脆性，即鋼材的冷脆性。冷脆性對(duì)應(yīng)的溫度看作是鋼材的脆性溫度，該溫度越低，鋼材的低溫沖擊韌性越好.7.2.1 7.2.1 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：耐疲力學(xué)性質(zhì)：耐疲

9、勞性和硬度勞性和硬度. .Q鋼材在交變荷載反復(fù)作用下，經(jīng)常在最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度時(shí)就發(fā)生破壞，這就是鋼材的疲勞破壞；Q通常把鋼材接受交變荷載11061107次時(shí)不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度；Q硬度是指鋼材抵抗硬物壓入外表的才干。根據(jù)硬度檢測(cè)方法的不同，可得到布氏硬度或洛氏硬度，其中常用布氏硬度作為鋼材的硬度目的。硬度值越大，闡明鋼材的抗塑性變形才干越強(qiáng)。Q上述鋼材的性質(zhì)包括了力學(xué)性質(zhì)、塑性、韌性、硬度等，除抗疲勞性之外，實(shí)踐上真正獨(dú)立的性能是強(qiáng)度和塑性.7.2.2 7.2.2 鋼材工藝性能鋼材工藝性能冷彎性能冷彎性能Q冷彎性能Q定義：常溫條件下，鋼材接受彎曲變形的才干，是一種更加嚴(yán)厲的

10、塑性才干的評(píng)價(jià)手段；Q意義：反映鋼材缺陷的一種工藝性能；Q表示方法：彎曲角度，彎心直徑與厚度或直徑的比值.7.2.2 7.2.2 鋼材工藝性能鋼材工藝性能可焊接性可焊接性能能Q可焊接性能可焊接性能Q定義：表示鋼材能否順應(yīng)通常的焊接方定義：表示鋼材能否順應(yīng)通常的焊接方法與工藝的性能；法與工藝的性能；Q要求：焊接處不構(gòu)成裂紋、氣孔和夾渣要求：焊接處不構(gòu)成裂紋、氣孔和夾渣等缺陷。強(qiáng)度不會(huì)低于原有鋼材，不硬脆；等缺陷。強(qiáng)度不會(huì)低于原有鋼材，不硬脆；Q影響要素：取決于鋼中的化學(xué)成分，特影響要素：取決于鋼中的化學(xué)成分，特別是碳含量，小于別是碳含量，小于0.25%時(shí)具有良好的可焊性時(shí)具有良好的可焊性.7.2

11、.2 7.2.2 鋼材工藝性能鋼材工藝性能冷加工和冷加工和實(shí)效實(shí)效. .Q冷加工及時(shí)效Q定義：冷加工通常指冷拉拔工藝。經(jīng)過(guò)冷拉拔使鋼材的屈服強(qiáng)度得以提高，同時(shí)添加鋼材的有效長(zhǎng)度。時(shí)效是指閱歷自然放置或高溫加熱一段時(shí)間后，其冷拉拔效果更加顯著的景象；Q意義：提高屈服強(qiáng)度2030%，節(jié)約鋼材1020%；Q特點(diǎn)：在提高強(qiáng)度和長(zhǎng)度的同時(shí)，鋼材的塑性、韌性那么會(huì)降低.7.2.3 7.2.3 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材中的鋼材中的化學(xué)元素化學(xué)元素Q鋼材中除了Fe元素之外，還含有C、Si、Mn、P、S、O、N、Ti、V等元素，其中C元素是鋼中必需的元素，Si、Mn、Ti、V等元素對(duì)鋼材起到性能改善的積極作

12、用；而P、S、O、N等對(duì)鋼材的性質(zhì)起到消極作用，直接影響到鋼材的質(zhì)量；Q鋼材中的碳是決議鋼材性質(zhì)的中心元素，隨C元素含量的添加，鋼材的強(qiáng)度、硬度提高，而鋼材的塑性和抗沖擊韌性降低.7.2.3 7.2.3 鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材技術(shù)性質(zhì)鋼材中的化學(xué)鋼材中的化學(xué)元素元素Q鋼材中的S元素對(duì)鋼材性質(zhì)呵斥極為不利的影響，其中硫和鐵元素以構(gòu)成FeS的方式，分布在鐵金屬晶格的晶界處。由于該FeS的熔點(diǎn)較低，當(dāng)鋼材加熱到達(dá)一定溫度時(shí)，這些硫化物會(huì)首先熔化，在鋼材內(nèi)部留下裂痕和缺陷，從而嚴(yán)重降低鋼材質(zhì)量；QP元素同樣對(duì)鋼材帶來(lái)危害，它以磷和鐵的化合物方式存在，呵斥鋼材的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性等眾多性能的顯著降低。尤其在

13、低溫時(shí)對(duì)鋼材的塑性和韌性影響程度更加明顯；QMn元素具有較強(qiáng)脫硫和去氧才干，同時(shí)提高鋼材的強(qiáng)度和硬度，是我國(guó)低合金鋼的主要合金元素；QV和Ti也具有顯著的脫氧功能，能提高鋼材的強(qiáng)度、改善鋼材的韌性等./ LL 第三節(jié)第三節(jié) 常用鋼材常用鋼材7.3.1 7.3.1 常用鋼材常用鋼材鋼材的牌號(hào)鋼材的牌號(hào)Q鋼材牌號(hào)是某一鋼材的稱號(hào)，經(jīng)過(guò)牌號(hào)可以直接掌握鋼材的一些主要特征。牌號(hào)劃分方法以鋼材的用途和分類進(jìn)展。Q碳素構(gòu)造鋼牌號(hào)：Q由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成，其中 “Q，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是MPa；Q必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。質(zhì)量等級(jí)符

14、號(hào)分別為A、B、C、D。脫氧方法符號(hào)：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼；Q例如：某碳素鋼的牌號(hào)是Q235-AF，其含義是指鋼材的屈服值不低于235MPa，其質(zhì)量為A級(jí)，脫氧程度較低的沸騰鋼.Q碳素構(gòu)造鋼共有5個(gè)牌號(hào)，Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等，其中Q235兼顧了強(qiáng)度和塑性要求，是運(yùn)用最多的鋼種.7.3.1 7.3.1 常用鋼材常用鋼材鋼材的牌號(hào)鋼材的牌號(hào)Q優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼Q鋼號(hào)開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬(wàn)分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼牌號(hào)為“45 ； Q錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼，應(yīng)將錳元素標(biāo)出，例如50Mn

15、； Q沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼應(yīng)在鋼號(hào)最后特別標(biāo)出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號(hào)為10b；Q最后可加上用途，例如橋梁用“q.Q將這些方面綜合在一同：Q 以萬(wàn)分?jǐn)?shù)表示的含碳量+元素符號(hào)+脫氧方法符號(hào)+專門用途符號(hào)Q 例如：45Mnbq，其含義是含碳量0.45%，主要合金元素是Mn，且脫氧程度是半鎮(zhèn)靜，并用于橋梁構(gòu)造。7.3.1 7.3.1 常用鋼材常用鋼材鋼材的牌號(hào)鋼材的牌號(hào). .Q合金構(gòu)造鋼Q合金鋼中常見(jiàn)的合金元素有：Mn、Si、Ti、V等；Q鋼號(hào)開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬(wàn)分之幾表示; Q鋼中主要合金元素除個(gè)別微合金元素外，當(dāng)平均合金含量1.

16、5%時(shí)，鋼號(hào)中普通只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量。當(dāng)合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%時(shí)，在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4等; Q優(yōu)質(zhì)高級(jí)合金鋼后綴A，特級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼后綴E;其中質(zhì)量高低取決于鋼材中兩種有害元素S、P含量的多少；Q例如：18Cr2Ni4WA，其含義是含碳量0.18%；Cr2含義是Cr含量在1.5%至2.5%之間；Ni4含義是Ni含量到達(dá)3.5%以上；A含義是該合金鋼屬于優(yōu)質(zhì)合金鋼，相應(yīng)的S、P含量0.025%.Q7.3.2 7.3.2 常用鋼材常用鋼材橋梁構(gòu)造鋼橋梁構(gòu)造鋼Q橋梁構(gòu)造用鋼Q根據(jù)屈服強(qiáng)度的不同，其牌號(hào)從235到690共九個(gè)；Q每個(gè)牌號(hào)根據(jù)S、

17、P含量劃分有2到3個(gè)質(zhì)量等級(jí)；Q主要合金元素是Mn，但含量最高不超1.8%；Q其力學(xué)強(qiáng)度包括了屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、抗沖擊功以及180度彎曲實(shí)驗(yàn)等.7.3.2 7.3.2 常用鋼材常用鋼材混凝土用鋼混凝土用鋼熱軋光圓鋼筋：分為HPB235和HPB300兩級(jí)(HRB: Hot Plain Bar)；分別從尺寸包括公稱直徑、公稱截面積、公稱直徑等和力學(xué)及化學(xué)目的加以規(guī)定；熱軋帶肋鋼筋螺紋鋼：分為HRB335、RHB400和RHB500三個(gè)牌號(hào), (HRB: Hot Ribbed Bars)。帶肋鋼筋添加了與混凝土之間的粘結(jié)力，與光圓鋼筋相比，具有更好的綜合性能，是目前鋼筋水泥混凝土中運(yùn)用最廣泛的鋼筋制品。s/ LL7.3.2 7.3.2 常用鋼材常用鋼材混凝土用鋼混凝土用鋼Q與熱軋帶肋鋼筋對(duì)應(yīng)，在工地上經(jīng)過(guò)冷加工可得到冷軋帶肋鋼筋。這種鋼筋的特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度高，有更高的經(jīng)濟(jì)效益，但塑性降低，變脆變硬，同時(shí)屈強(qiáng)比高，平安貯藏小。因此強(qiáng)調(diào)平安的重要建筑物現(xiàn)場(chǎng)，已不再采用這樣的冷加工工藝.熱軋鋼筋冷軋鋼筋/ LL 冷軋鋼筋機(jī)本章小結(jié)本章小結(jié)Q經(jīng)過(guò)冶煉工藝和技術(shù)控制，可消費(fèi)出不同種類和不同質(zhì)量的鋼材；