文档介绍：第八章建筑钢材
建筑钢材:指用于钢结构中的各种型材、钢板、钢管和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。
与混凝土相比,钢材的特点:
(1)有较高的强度,尤其抗拉强度大;
有良好的塑性和韧性,能承受冲击和振动荷载;
生产工艺控制严格,因此性能稳定,质量可靠。
--用于荷载较大,受力较强的部位。
(2)安全性大,自重较轻
--尤其适用于高层、大跨度、网架结构。
(3)缺点:易锈蚀,耐火性差。
第一节钢的的冶炼与分类
一、钢的冶炼
(一)炼铁
Fe2O3、Fe3O4 → Fe
生铁:-% ,P、S等杂质等含量也较高。
生铁的特点:硬而且脆,无塑性和韧性,很少直接使用。
(二)炼钢
I 早期初炼
C→CO2 S→SO2 P→P2 O5 部分Fe → FeO
钢水: C<2%
II 后期精炼
FeO → Fe
III 浇注轧钢
1、化学偏析
在钢锭冷却过程中,某些元素在液相中的溶解度高于固相,这些元素向凝固较晚的钢锭中心集中,导致化学成分在钢锭截面上分布不均匀——化学编析。
2、热压加工
将钢锭加热呈塑性状态,施加压力改变其形状,使内部气泡焊合、疏松组织密实、成分均匀。
3、钢锭的划分
(1)沸腾钢:脱氧不完全,钢水浇注后,产生大量CO气体逸出,使钢水沸腾,用“F”表示。
FeO + C → Fe + CO↑
特点:
(2)镇静钢:脱氧充分,钢水浇注后,不产生气泡,在锭模内平静凝固,用“Z”表示。
特点: ――用于结构中要求较高的部位。
(3)半镇静钢:脱氧程度、钢的质量介于镇静钢、沸腾钢之间,用“b”表示。
二、钢的分类
1、按质量(主要S、P含量)
2、按化学成分
(1)碳素钢:以铁为主,其次是碳,-%,还有极少量的的Si、Mn、S、P等。
(2)合金钢:指在炼钢过程中,有意识地加入一种或几种改善钢材性能的合金元素而制得的钢。
Ⅲ强化阶段BC――塑性变形
超过屈服强度后,钢材内部组织得到强化,抵抗变形的能力又重新提高——强化阶段。
对应于最高点C的应力值——极限抗拉强度,简称抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值бb。
--工程上,据屈强比的大小可以判断钢材的结构安全可靠性和有效使用率。
Ⅳ颈缩阶段--钢材被破坏
超过C点后,钢材迅速变形,试件被拉长,在最薄弱处发生颈缩直至断裂——颈缩阶段。
伸长率:试件拉断的伸长值与原长度之比。
L0 ――钢材的原长度
L1――钢材拉断前的长度
通常以δ5( L 0=5d0)和δ10(L0=10d0)为基准,对不同钢材进行比较。
(二)冲击韧性
1、含义:指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。
以试件冲断时缺口处单位面积上所消耗的功表示。
2、影响因素
①成分:P、S等杂质含量增加,成分不匀、微裂纹等缺陷增多时,抗冲击韧性变差;
②温度: T升高,抗冲击韧性变好;
T降低,抗冲击韧性变差。
当下降到一定温度时, 钢材呈脆性——冷脆性。
这时的温度——脆性临界温度。
――负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。
③时间:随着时间的延长,强度提高,塑性、抗冲击韧性下降――时效。
――对于承受动荷载的重要结构,应当选用时效敏感性小的钢材。
(三)疲劳强度
疲劳破坏:指钢材在交变荷载反复作用下,可在最大应力远低于抗拉强度的情况下突然破坏。
疲劳强度:钢材在交变荷载反复作用下,不发生疲劳破坏的最大应力值。
测定:钢材在荷载交变107次时不发生疲劳破坏的最大应力值作为钢材的疲劳强度。
(四)硬度(不讲)
指材料抵抗硬物压入表面能力。用布氏硬度HB表示。
1、硬度的测定――压入法
用一定直径的淬火钢球,用规定的荷载P、在规定的时间内加压。
HB:布氏硬度(不带单位)
P:所受的荷载,N
A:钢球压入金属表面的压痕面积,mm2