材料學(xué)各論8-鋼材.ppt

1、材料學(xué)各論8,金屬材料 北京建筑工程學(xué)院 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 房志勇 2020年9月,金屬材料,建筑鋼材 金屬學(xué)的一般概念,金屬材料,建筑鋼材,建筑鋼材,1、基本概念 1）鋼材的重要性 在各種金屬材料中，鋼材是最重要的建筑材料之一，主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu),建筑鋼材,1、基本概念 2）建筑鋼材 所謂建筑鋼材，是指用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋、鋼絲和用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型鋼，以及用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)和裝修工程的各種深加工鋼板、復(fù)合板材,建筑鋼材,1、基本概念 3）鐵與鋼的概念 均為鐵碳合金，僅僅是含碳量不同（一般以含碳量2.06作為鐵與鋼的分界）,建筑鋼材,1、基本概念 4）鋼材的化學(xué)組成 主要組成：鐵、

2、碳、合金元素 其他組成：硅、錳、磷、硫、氧、氮等等,建筑鋼材,1、基本概念 4）鋼材的金相組成 鐵素體：碳溶于-Fe晶格形成的固溶體 滲碳體：鐵與碳的化合物，F(xiàn)e3C 珠光體：鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物,建筑鋼材,2、鋼材的分類 1）按照雜質(zhì)含量分類 2）按照主要化學(xué)成分分類 3）按照主要用途分類 4）按照脫氧程度分類 5）按照冶煉方式分類,鋼材按雜質(zhì)含量分類,鋼材按化學(xué)成分分類,鋼材按主要用途分類,鋼材按脫氧程度分類,鋼材按冶煉方式分類,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 1）抗拉性能 是建筑鋼材最重要的性能之一 屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長率，是鋼材抗拉性能的主要技術(shù)指標(biāo),鋼材抗拉應(yīng)力應(yīng)變圖,鋼材抗拉

3、性能和應(yīng)用分析,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 2）沖擊韌性 是建筑鋼材抵抗沖擊荷載的性能 沖擊韌性通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 2）沖擊韌性,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 3）硬度 定義：,鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗外物 壓入產(chǎn)生塑性變形的能力,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 3）硬度 表示方法： 布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等，以布氏硬度（HB）為主,建筑鋼材,3、鋼材的技術(shù)性質(zhì) 3）硬度 應(yīng)用： HB值與鋼材的強(qiáng)度之間保持一定的正比例關(guān)系，可以根據(jù)HB值推測鋼材的強(qiáng)度，但是不能用于成品檢驗(yàn),HB值與鋼材強(qiáng)度之間的關(guān)系,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 1）冷彎

4、性能 定義： 鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 1）冷彎性能 試驗(yàn)方法：,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 1）冷彎性能 影響因素 ： 彎曲角度、彎心直徑與鋼材直徑（或：厚度）的比值,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 2）冷加工強(qiáng)化現(xiàn)象 概念： 鋼材在常溫下進(jìn)行機(jī)械加工后，其性能發(fā)生變化的一種現(xiàn)象,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 2）冷加工強(qiáng)化現(xiàn)象 性能變化規(guī)律 ： 強(qiáng)度增加、硬度提高、塑性降低、韌性降低,冷加工時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 3）時(shí)效作用 概念： 鋼材在常溫下，未進(jìn)行任何機(jī)械加工，其性能也會發(fā)生變化的一種現(xiàn)象,建筑鋼材,4、

5、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 3）時(shí)效作用 性能變化規(guī)律 ： 強(qiáng)度增加、塑性降低、韌性降低,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 3）時(shí)效作用 時(shí)效敏感性 ： 隨著時(shí)間的延長，鋼材的沖擊韌性降低和其他性能變化的程度,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質(zhì) 4）冷脆性 概念 ： 鋼材在環(huán)境溫度低于一定數(shù)值時(shí)，鋼材的沖擊韌性大幅度下降，鋼材出現(xiàn)脆性斷裂的性質(zhì),沖擊韌性值變化示意圖,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 1）冷卻速度的影響 急冷：（要求同學(xué)自己分析） 緩冷：（要求同學(xué)自己分析）,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質(zhì)的影響 主要雜質(zhì) ： 磷、硫,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質(zhì)的影

6、響 低共融現(xiàn)象 ：,低共融現(xiàn)象,T1,T2,0 100,100 0,T3,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質(zhì)的影響 主要影響 ： 磷：含量增加時(shí)：強(qiáng)度增加、耐磨性增加、耐腐蝕性增加、塑性降低、韌性降低；是增加鋼材冷脆性的主要因素,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質(zhì)的影響 主要影響 ： 硫：含量增加時(shí)：所有機(jī)械性能都降低、尤其是：耐磨性、耐腐蝕性、韌性；是增加鋼材熱脆性的主要因素,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 3）金相組成的影響,鐵素體,珠光體,滲碳體,0,含碳量，%,2.0,0.8,各組分相對含量，%,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）碳素鋼 牌號組成方法

7、：,屈服點(diǎn)代號+屈服點(diǎn)值+質(zhì)量等級+脫氧方法符號,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）碳素鋼 組成說明 ： 見下頁,鋼材牌號組成說明,屈服點(diǎn)代號+屈服點(diǎn)值+質(zhì)量等級+脫氧方法符號,Q,195 215 235 255 275,A B C D,多,少,F沸騰鋼 b半鎮(zhèn)靜鋼 Z鎮(zhèn)靜鋼 TZ特殊鋼 空位鎮(zhèn)靜鋼或 特殊鎮(zhèn)靜鋼,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2）合金鋼 涉及范圍 ： 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2）合金鋼 牌號組成方法 ：,屈服點(diǎn)代號+屈服點(diǎn)值+質(zhì)量等級符號,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3）示例 牌號： Q235A.F Q215B,建筑鋼材,6、建筑鋼

8、材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3）示例 問題： 哪一種是碳素鋼？哪一種是合金鋼？ 在這兩種鋼材中，哪一種鋼材的P、S含量高？,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3）示例 提示1： 無法判斷碳素鋼還是合金鋼 合金鋼屈服點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值：295、345、390、420、460,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3）示例 提示2： 無法準(zhǔn)確判斷鋼材的P、S絕對含量高低 只能判斷鋼材的總體雜質(zhì)相對含量高低,建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 1）碳素鋼 塑性較好 化學(xué)性能穩(wěn)定 適宜于各種加工 在適當(dāng)超載情況下不會突然破壞,建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 2）合金鋼 具有良好的塑性、韌性、強(qiáng)度 焊接性能好 適用于：大跨度結(jié)構(gòu)、承受動荷

9、載結(jié)構(gòu)、承受沖擊荷載結(jié)構(gòu),建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 3）一條選用鋼材的重要規(guī)定 對于承受動荷載和沖擊荷載的結(jié)構(gòu)，一般不得選用脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度范圍高和時(shí)效敏感性強(qiáng)的鋼材,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 低碳鋼熱軋圓盤條 主要用途 中、小型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋或者箍筋。也可用作冷加工原料,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 低碳鋼熱軋圓盤條 常用牌號 Q215、Q235,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 熱軋帶肋鋼筋 主要用途 具有較高的強(qiáng)度，塑性，可焊性也比較好，與混凝土之間的握裹力較好，可用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 熱

10、軋帶肋鋼筋 常用牌號 HRB335、HRB400、HRB500 注：HRB是Hot rolled ribbed steel bar的縮寫,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 主要用途 適用于中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以及普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 常用牌號 CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1270 注：CRB是Cold rolling steel wires and bar的縮寫,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 熱軋型鋼 主要用途 可用于大跨度、承受動荷載的鋼結(jié)構(gòu)中,建筑鋼材,8、常用建筑鋼

11、材 2）型鋼 熱軋型鋼 主要形式 角鋼（等邊或者不等邊）、I字鋼、槽鋼、T形鋼、H形鋼、Z形鋼等,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 熱軋型鋼 常用牌號 Q235-A、Q345、Q390,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 冷彎薄壁型鋼 主要用途 一般用于輕鋼結(jié)構(gòu) 壁厚：26mm 常見形式：分：開口和空心兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照生產(chǎn)溫度 分為：熱軋和冷軋兩類鋼板,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照成分 分為：碳素鋼板和合金鋼鋼板兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照厚度 分為：厚板（厚度4mm）和薄板（厚度=0.354mm）兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 選用 合金鋼板一般用于重型結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu) 厚板可用于鋼結(jié)構(gòu)的承力構(gòu)件,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 壓型鋼板 薄鋼板經(jīng)輥壓、冷彎形成的V形、U形等截面 板面可通過鍍鋅、刷涂層等方法形成保護(hù)層,金屬材料,金屬學(xué)的一般概念,金屬的分類,金屬的分類2,金屬爆炸復(fù)合技術(shù) (現(xiàn)場),金屬爆炸復(fù)合技術(shù) (結(jié)構(gòu)),課堂討論題,1、如何區(qū)分鐵與鋼？ 2、簡述鐵素體、滲碳體