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第3讲钢材.ppt

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上传者: 风雨_71845 2014-04-27 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《第3讲钢材ppt》,可适用于工程科技领域,主题内容包含Back公共邮箱:rckfpxbcom密码:Back第三讲建筑钢材主要讲解内容:一、建筑钢材的主要钢种二、常用钢材的分类及其选用原则三、建筑钢材力学符等。

Back公共邮箱:rckfpxbcom密码:Back第三讲建筑钢材主要讲解内容:一、建筑钢材的主要钢种二、常用钢材的分类及其选用原则三、建筑钢材力学性能(包括强度、弹性及塑性变形、耐疲劳性等)和工艺性能的概念和对应的指标测定方法Back建筑金属材料建筑钢材铝合金建筑钢材钢结构用钢钢筋混凝土结构用钢建筑装饰用钢材制品优点强度高塑性好、韧性好能承受冲击和振动荷载加工性好建筑钢材的特点缺点易锈蚀维护费用大Back一、建筑钢材的主要种类一、建筑钢材的主要种类 以铁为主要元素含碳量在~并含有其他元素的合金材料。含碳量超过称为生铁含碳量小于称为工业纯铁。铁:主要元素碳:~其他元素生产钢不可避免元素:Si、Mn、P、S、N…专门加入的合金元素:Si、Mn、Ti、V、          Ni及稀土元素将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢炉中精炼使碳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。冶炼原理钢材的冶炼过程及其对钢材质量的影响Back过程焦炭铁矿石生铁高炉熔融生铁精炼氧化还原钢铸锭钢锭建筑钢材钢材的冶炼过程熔炼的钢水浇入模型冷却凝固而成是制造各种钢材的原料。按冶炼时脱氧程度分沸腾钢:脱氧不充分代号“F”半镇静钢:脱氧程度介于“F”与“Z”之间代号“b”镇静钢:脱氧充分代号“Z”特殊镇静钢:脱氧彻底代号“TZ”钢材的分类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FeO还原为Fe,在炼钢的后阶段必须脱氧。常用的脱氧剂有硅铁、锰铁、铝等其中以铝为最佳。脱氧程度的影响脱氧程度及钢材质量脱氧程度及钢材质量Back按化学成分分类Back()碳素钢(碳钢)低碳钢:含碳量<中碳钢:含碳量0~高碳钢:含碳量:~()合金钢专门加入合金元素按合金元素含量分低合金钢:合金元素总含量<中合金钢:合金元素总含量~高合金钢:合金元素总含量>.按杂质(含S和P元素)含量(品质)分类Back普通钢:含硫量 含磷量优质钢:含硫量 含磷量高级优质钢:含硫量 含磷量      牌号后加“高”或“A”特级优质钢:含硫量 含磷量后加“E”按结构用途分Back结构钢:如各种工程构件及机械零件,属低碳钢或中碳钢工具钢:如刀具、模具用钢特殊钢:如不锈钢、耐热钢、耐磨钢建筑钢材的主要钢种碳素结构钢优质碳素结构钢低合金高强度结构钢碳素结构钢()碳素结构钢的牌号--共有Q、Q、Q、Q四个牌号表示顺序:屈服点字母(Q)、屈服点数值(单位MPa)、质量等级(有A、B、C、D级逐级提高)和脱氧方法(F:沸腾钢Z:镇静钢TZ:特殊镇钢。牌号表示时Z、TZ可省略)。见下例如:QAF表示屈服点为MPa的A级沸腾钢。碳素结构钢碳素结构钢应符合国家标准《碳素结构钢》(GB)的规定。碳素结构钢的牌号由个要素组成:脱氧程度代号F代表沸腾钢ZZ代表镇静钢TZ代表特殊镇静钢(Z、TZ符号可予以省略。钢材屈服点数值质量等级代号分A、B、C、D四级钢材屈服点代号以“屈”字汉语拼音首位字母“Q”表示()碳素结构钢的选用Q、Q含碳量低强度低塑性、韧性、加工性能和可焊性好主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。Q含碳适中综合性能好强度、塑性和焊接等性能得到很好配合用途最广泛。大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁。Q强度、硬度较高耐磨性较好塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加工机械零件。注意:受动荷载作用结构、焊接结构及低温下工作的结构不能选用A、B质量等级钢及沸腾钢。优质碳素结构钢--大部分为镇静钢按冶炼质量分优质钢高级优质钢(牌号后加“A”)特级优质钢(牌号后加“E”)分类普通含锰量(%-%)(按化学成分)较高含锰量(%-%)--牌号中标出共个牌号牌号表示方法为:平均含碳量含锰量标注脱氧程度代号以%为单位较高含锰量“Z”“TZ”省略例如:F表示平均含碳量为%普通含锰量的沸腾钢表示平均含碳量为%普通含锰量的镇定钢Mn表示平均含碳量为%较高含锰量的镇定钢应用:号钢用作预应力砼锚具、、和号钢用于生产预应力砼用钢丝、钢绞线低合金高强度结构钢()低合金高强度钢的牌号均为镇定钢共有个牌号-Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q牌号表示顺序为:Q屈服强度质量等级(根据含硫磷有害物质的合量分为A、B、C、D、E,共级逐级提高)例如:QE--表示屈服强度为MPa质量等级为E级的低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢应符合国家标准低合金高强度结构钢(GB)的规定质量等级符合分A、B、C、D、E五级屈服点数值代表屈服点的汉语拼音字母Q()低合金钢技术性能与应用低合金高强度结构钢具有轻质高强耐蚀性、耐低温性好抗冲击性强使用寿命长等良好的综合性能具有良好的可焊性及冷加工性易于加工与施工。广泛用于钢结构和钢筋砼中特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。二、常用的建筑钢材(一)钢结构用钢(二)钢筋混凝土结构用钢(三)建筑装饰用钢材(一)钢结构用钢-主要是热轧成形的型钢、钢板等。*母材主要是普通碳素结构钢、低合金高强度结构钢热轧型钢冷弯薄壁型钢钢板和压型钢板热轧型钢工字钢、角钢、槽钢、H型钢、T型钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。钢管:无缝钢管、焊接钢管等。板材:光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。压型彩钢板(二)钢筋混凝土结构用钢常用钢筋品种、钢筋()低碳钢热轧圆盘条碳素结构钢热轧而成Q、Q、Q、Q技术标准应用:中小型钢筋混凝土结构的受力钢筋或箍筋冷加工的原料。()热轧钢筋)热轧光圆钢筋:HPB、HPB常用的公称直径:mm、mm、mm、mm、mm、mm详见技术标准性能:强度低但塑性、焊接性能较好便于加工。应用:普通钢筋混凝土工程中)热轧带肋钢筋由低合金钢制成牌号划分普通型:HRB、HRB、HRB细晶粒型:HRBF、HRBF、HRBF性能:较高的强度塑性和可焊性好应用:钢筋混凝土的受力筋预应力钢筋抗震钢筋牌号在后加“E”热轧钢筋人字钢筋月牙纹钢筋钢筋的标志识别:一些业内人士认为“对贸易商来说最重要的要数螺纹钢的标志了。”标志就是刻在钢筋上的标记。而新标准的标志作了变动:HRB用“”表示HRB用“”表示HRB用“”表示HRBF用“C”表示HRBF用“C”表示HRBF用“C”表示。()冷轧带肋钢筋用低碳钢热轧圆盘条经冷轧而成表面带有沿长度方向均匀分布的两面或三面月牙肋的钢筋。冷轧带肋钢筋牌号为CRB和抗拉强度最小值构成。分为四个牌号:CRB、CRB、CRB、CRB。冷轧带肋钢筋提高了钢筋的握裹力可广泛用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件也可用于焊接钢筋网。是指用热轧螺纹钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。代号为:RB牌号:SiMn、SiMn、SiCr、通常直径为:mm、mm、mm供应方式:卷成直径为~m的弹性盘条应用:主要用于预应力混凝土轨枕也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁。()预应力混凝土热处理钢筋)预应力钢丝高碳钢盘条径淬火、酸洗、冷拔等工艺加工而成分类:按加工状态分为:冷拔钢丝及消除应力钢丝两种按外形分为:光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋钢丝三种按松驰性能分为:I级松驰和Ⅱ级松驰两级。代号:WCD(冷拉钢丝)WLR(低松弛钢丝)WNR(普通松弛钢丝)应用:大跨度屋架及薄腹梁、大跨度吊车梁、桥梁、电杆和轨枕等预应力构建。()预应力混凝土用钢丝和钢绞线)预应力钢绞线是以数根优质碳素结构钢丝经绞捻和消除内应力的热处理而制成的。分类:按捻制结构分为三类:用两根优质碳素结构钢钢丝捻制的钢绞线(表示为)、用三根钢丝捻制的钢绞线(表示为)、用七根钢丝捻制的钢绞线(表示为)。按应力松驰能力分为:I级松驰和Ⅱ级松驰两种。预应力钢绞线的优点:强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应无接头等。钢绞线的应用主要用于预应力混凝土配筋。适用于大型屋架、薄腹梁、大跨度桥梁等负荷大、跨度大的预应力结构。钢丝:、(mm)钢铰线:()()(mm)钢筋:,,,,,,,,,,,,钢筋的选用原则钢材的常用直径:钢筋混凝土结构普通钢筋宜优先选用HRB级和HRB级钢筋节省钢筋用量预应力混凝土预应力筋宜采用预应力钢绞丝中高强钢丝也可采用热处理钢筋。三、建筑装饰用钢材、不锈钢及其制品不锈钢是指含量在以上的铁基合金钢。用于建筑装修的不锈钢主要有薄板(厚度小于mm)和用薄板加工的制成的管材、型材等。、轻钢龙骨是以镀锌钢带或薄钢板由特制轧机经多道工艺轧制而成断面有U形、C形、T形、和L形。主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸音板等。三、建筑钢材的力学性能三、建筑钢材的力学性能拉伸性能低碳钢的应力-应变图强度塑性冲击韧性疲劳性能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: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拉伸性能录像拉伸性能录像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低碳钢的应力应变图见图(动画)低碳钢的应力应变图见图(动画)弹性阶段σε=Eσp弹性极限屈服阶段ε>σ产生塑性变形B上屈服点B′下屈服点σs屈服强度强化阶段:内部组织变化恢复部分强度σb抗拉强度颈缩阶段:过C点后试件抵抗变形的能力下降变形集中在某局部进行产生颈缩破坏低碳钢的应力应变图Back建筑用钢材的重要力学性能指标:主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。屈服强度(屈服点)--结构设计时取值依据表示钢材在正常工作承受的应力不超过屈服点。下屈服强度:不计初始瞬时效应时的最小强度即屈服点上屈服强度:试样首次屈服前的最大应力公式    σs-屈服强度Fs-屈服应力Ao-试件截面积对屈服不明显的钢,规定以产生残余变形时的应力f作为屈服强度σ见图图中碳钢的应力应变图定义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因此在结构设计中不能应用拉伸强度定义σsσb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。合理屈强比:碳素钢低合金结构钢屈强比(σsσb)指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。定义塑性伸长率指标和公式δn伸长率L原标点间距L拉断后标点间距n=dordd钢筋直径δ>δ图伸长率的测定说明说明屈服强度(屈服点)--结构设计时取值依据伸长率是表示钢材塑性变形能力的重要指标钢结构一般在弹性范围内工作但在应力集中处应力可能超过屈服点,有一定的塑性变形Back冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力定义试验方法用摆锤打击有槽口的标准试件直到试件破坏单位面积所消耗的功Back(二)冲击韧性Ak试件破坏时的冲击功A试件槽口处截面积公式Flash冲击韧性试验冲击韧性钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。试验表明冲击韧性随温度的降低而下降其规律是开始下降缓和当达到一定温度范围时突然下降很多而呈脆性这种脆性称为钢材的冷脆性。发生脆性断裂时的温度为脆性断裂温度临界温度越低说明钢材的低温冲击性能愈好即冷脆性好冷脆性冲击韧性在负温下使用的结构应当选用脆性临界温度较工作温度为低的钢材。它的数值越低钢材的低温抗冲击韧性越好。所以在负温下使用的结构应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。如碳素结构钢Q的“脆性临界温度”约为。寒冷地区选用钢材其脆性临界温度应比该地区历史统计最低温度要低。Back(三)疲劳性能疲劳破坏:交变荷载反复作用钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。疲劳强度:钢材在无穷次交变荷载作用下而不至于引起断裂的最大循环应力值。一般情况下钢材的抗拉强度高其疲劳极限也较高。指钢材在常温下承受弯曲变形的能力如果钢材承受弯曲变形的程度大那么钢材的冷弯性好定义指标弯曲角度α及弯心直径(钢板厚度或直径)(da)冷弯性能BackBack以规定的α和da进行弯曲检查受弯部位如不裂纹、不起层或断裂则为合格Back焊接方式:搭接、对接是钢结构的主要连接形式焊接要求:焊接处(焊缝及其附近过热区)不产生裂缝及硬脆倾向焊接处与母材一致即拉伸试验强度不低于原钢材强度。影响因素:碳、合金元素等杂质元素越多可焊性越小。含C量>%可焊性明显降低硫、磷等有害元素含量增加焊接质量降低。焊接性能建筑钢材的冷加工与时效建筑钢材的冷加工与时效Back冷加工强化  将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形从而提高屈服强度降低塑性韧性这个过程称为冷加工强化处理。o冷拉控制应力(Nmm)冷拉率o'abcd冷拉无时效冷拉冷拉时应力值必须超过钢筋的屈服强度。冷拉时一般用控制冷拉率方法进行。冷拉后屈服强度提高%~%但塑性和韧性降低。时效硬化。冷拔:冷拔可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。屈服点提高%~%。冷轧  冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋可以提高其强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时纵向与横向同时产生变形因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。时效处理将经过冷加工处理后的钢筋在常温下存放~d或加热到~后保持一段时间,这个过程称为时效处理。时效后的效果:钢筋的屈服强度和抗拉强度进一步提高塑性和韧性进一步降低弹性模量基本恢复。时效过程中应力的消减弹性模量可基本恢复。详见下图人工时效o冷拉控制应力(Nmm)冷拉率o'abcc'd'd冷拉无时效冷拉经时效钢材的防腐蚀与防火钢材的防腐蚀与防火钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。根据锈蚀作用的机理钢材的锈蚀可分为化学锈蚀、电化学锈蚀和应力腐蚀。()化学腐蚀。钢材与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀。通常是由于氧化作用使钢材中的铁形成疏松的氧化铁而被腐蚀。在干燥环境中化学腐蚀进行缓慢但在潮湿环境和温度较高时腐蚀速度加快。这种腐蚀亦可由空气中的二氧化碳或二氧化硫作用以及其他腐蚀性物质的作用而产生。()电化学腐蚀。金属在潮湿气体以及导电液体(电解质)中由于电子流动而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。钢铁在酸碱盐溶液及海水中发生的腐蚀、地下管线的土壤腐蚀、在大气中的腐蚀、与其他金属接触处的腐蚀均属于电化学腐蚀可见电化学腐蚀是钢材腐蚀的主要形式。()应力腐蚀。钢材在应力状态下腐蚀加快的现象称为应力腐蚀。钢筋冷弯处、预应力钢筋等都会因应力存在而加速腐蚀。钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等。面漆有调和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。薄壁钢材可采用热浸镀锌等措施。混凝土配筋的防锈措施根据结构的性质和所处环境条件等主要是保证混凝土的密实、保证足够的保护层厚度、限制氯盐外加剂的掺加量和保证混凝土一定的碱度等还可掺用阻锈剂。防止钢材锈蚀的措施

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