第六章_钢材

第六章建筑钢材§6-1钢的冶炼和分类一、冶炼炼铁炼钢钢的脱氧程度：沸腾钢F、镇静钢Z、半镇静钢b、特殊镇静钢TZ矿渣铁水冶炼铁矿石钢渣钢水冶炼铁水或铁块、废钢????????二、分类—低碳钢—碳素钢——中碳钢—高碳钢按化学成分——低合金钢—合金钢——中合金钢—高合金钢按杂质含量分类：普通、优质、高级优质、特级优质钢按用途分类：结构、工具、特殊按脱氧程度分类：F、Z、b、TZ§6-2钢材的技术性质一、力学性能1、拉伸性能拉伸实验：应力——应变图应变应力bspes'低碳钢单轴拉伸应力—应变示意图重要指标弹性阶段：弹性极限p屈服阶段：屈服强度s──结构设计选取钢材依据强化阶段：抗拉强度b——钢材破坏最大应力屈强比s/b——安全性、利用率颈缩阶段：伸长率δ——钢材的塑性断面收缩率Ψδ5＞δ10应变应力2.0%2.0条件屈服强度示意图σ0.2名义屈服点2、钢材的抗冲击韧性定义：表示：抗冲击韧性指标影响因素：杂质含量——C、O、P、S、Si、Mn化学偏析温度：冷脆性和热脆性时效敏感性k050100150200-120-80-40040试验温度，℃冲击韧性，J/cm2脆性破坏过渡区塑性破坏温度对低合金钢冲击韧性的影响3、耐疲劳性──疲劳强度4、钢材的硬度——间接评价强度020406080100120024681012141618应力循环次数(n)，lgn应力，％疲劳极限静力抗拉强度二、工艺性能1、冷弯性能定义：常温下承受一定程度弯曲而不破坏的能力评价指标：弯曲角α、弯心直径D——可间接评价钢材的塑性和焊接性能α越大，D越小——冷弯性能越好2、焊接性能定义：常规工艺条件下获得良好焊接接头的性能焊接要求：焊缝及附近受热影响区性能不低于母材不同钢材的焊接性能：低碳钢高碳钢P、S↑→焊接性能↓3、冷加工强化和时效处理①冷加工强化定义：将钢材在常温下进行拉、轧等加工操作，使钢材发生塑性变形，硬度、屈服强度提高，塑性、韧性下降的过程。冷加工方式：冷拉、冷拔冷加工结果：硬度、屈服强度提高，韧塑性下降冷加工意义：节约钢材钢材冷拉时效强化示意图应变应力冷拉后σs未冷拉σs冷拉及时效后σs②时效处理时效：冷加工后，随着时间的延长，s、b↑，塑性和韧性逐渐下降。时效处理：①自然时效②人工时效时效处理结果：时效处理的意义：节约钢材时效大小的评价：时效敏感系数k4、钢材的热处理①退火加热到一定温度，炉中缓慢冷却。②正火加热到一定温度，空气中缓慢冷却。③淬火加热到一定温度，在冷却液中迅速冷却。④回火加热到较高温度，在空气中冷却。淬火+回火→调质三、化学成分对钢材性能的影响一、碳C↑→强度硬度↑，塑性韧性↓二、杂质磷→冷脆性，强度硬度↑，塑性韧性↓↓硫→热脆性，机械性能↓，塑性韧性↓↓氧→强度、塑性、韧性↓氮→强度↑，塑性韧性↓，冷脆、时效↑三、有益元素1、硅（＜1%）提高钢的强度、硬度、耐蚀性，对钢的塑性和冲击韧性无明显影响。2、锰（＜1%）显著提高强度、硬度，略微降低塑性韧性。3、合金元素：钒、钛、铌等提高强度，改善塑性韧性、耐蚀性§6-3建筑用钢主要钢种：——碳素结构钢——高强低合金结构钢制造各种型材、板材、管材、棒材、钢筋、钢丝一、钢的牌号划分和选用1、碳素结构钢的牌号划分划分方法：（1）按照屈服强度：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号（2）按脱氧程度：F、Z、b、TZ四个脱氧程度（3）按P、S含量：A、B、C、D四个质量等级牌号的表示Q195-AF——屈服强度为195MPa、质量等级为A的沸腾碳素结构钢Q235-AZQ235-B牌号等级CMnSiSP脱氧方法Q215A0.06～0.120.25～0.550.050.045A0.09～0.150.30～0.650.050.045B0.14～0.220.30～0.700.0450.045C≤0.180.040.04ZD≤0.170.0350.035TZQ255A0.18～0.280.40～0.700.050.045ZF,b,Z碳素结构钢的化学成分，%Q2350.30.35～0.80牌号屈服点,N/mm抗拉强度,N/mm伸长率,％≥≥Q195185～195315～43031～33Q215165～215335～45026～31Q235185～235375～50021～26Q255205～255410～55019～24Q275225～275490～63015～20碳素结构钢拉伸试验指标牌号与性能之间的关系：牌号↑→C↑→强度硬度↑，塑性韧性↓质量等级↑（A→D）→P、S含量↓→塑性韧性提高各牌号的应用Q195、Q215：强度低，塑性韧性好——螺钉Q255、Q275：强度高，塑性韧性低——刀具Q235特点：强度适中，有良好的承载性，具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好。应用：钢筋、型钢和钢板→广泛用于建筑工程建造房屋和桥梁等。2、高强低合金结构钢的牌号划分普通碳素结构纲+小于5%的合金元素划分方法：（1）按照屈服强度：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号（2）按脱氧程度：F、Z、b、TZ四个脱氧程度（3）按P、S含量：A、B、C、D、E五个质量等级牌号的表示Q420-D、Q390-Eb老牌号：15MnVN15—含碳量的万分数，即0.15%；Mn、V、N—平均含量小于1.5%；若合金元素下附数字“2”，则表示含量为1.5-2.5%。性能特点和应用特点：强度高、塑性和冲击韧性好、耐锈蚀减自重、节约钢材应用：尤其适用于高层建筑、大跨度建筑等——有取代Q235的趋势3、钢材选用原则不同建筑结构对材质的要求是：①重要结构一般构件②受拉、受弯构件受压构件③焊接结构栓接、铆接结构④低温工作常温工作⑤动力荷载静力荷载⑥重级工作制中、轻级工作制二、建筑工程用钢材钢结构用钢材一、热轧型钢工字钢、H型钢、T型钢、L型钢、槽钢、角钢H型钢：宽翼缘——HW中翼缘——HM窄翼缘——HN二、冷弯薄壁型钢1、结构用冷弯空心型钢方形矩形2、通用冷弯开口型钢等边角钢不等边角钢等边槽钢不等边槽钢内卷边槽钢外卷边槽钢卷边Z型钢Z型钢三、钢管结构用无缝钢管焊缝钢管四、钢板热轧钢板(薄板、厚板)、冷轧钢板花纹钢板建筑用压型钢板彩色涂层钢板压型钢板曲面型平面型压型钢板规格YX28—200—600YX51—250—750压型钢板组合楼板彩色涂层钢板内置绝热层的复合钢板钢筋混凝土用钢材用途：在钢筋混凝土中承受拉应力要求：sbδαk可焊性冷弯外形：光圆、带肋（螺纹等）等级强度钢种用途HPB235235/370低碳钢非预应力HRB335335/490低合金钢非预应力预应力HRB400400/570HRB500500/630预应力一、热轧钢筋二、冷拔低碳钢丝1、加工：Q235热轧圆盘条经冷拔而成2、分类、应用甲类（强度高）→小型预应力构件乙类（强度低）→箍筋、网片、骨架三、预应力混凝土用钢丝和钢绞线①碳素钢丝─优质碳素结构钢经冷拉而成②刻痕钢丝─碳素钢丝经压痕轧制而成③钢绞线─7根高强碳素钢丝绞捻而成特点：抗拉强度高达1500～1900MPa应用：大荷载、大跨度、曲线配筋的结构