6钢材2（课件）- 《建筑材料》同步教学（西南交大版·2020）

第七章 建筑钢材 低碳钢受拉的应力——应变图 （1）弹性阶段 （2）屈服阶段 （3）强化阶段 （4）颈缩阶段 一、钢材的主要技术性能 1.钢材的力学性能 1.1 拉伸性能 2 3 一、钢材的主要技术性能 4 一、钢材的主要技术性能 弹性阶段为OA 弹性：卸去拉力，试件能完全恢复原状。 与A点对应的应力称为弹性极限，用σp表示。 此阶段应力与应变的比值为常数，称为弹性模量，用E表示。弹性模量反映钢材的刚度。 土木工程中常用的碳素结构钢Q235的弹性模量为(2.0-2.1)×105MPa。 5 一、钢材的主要技术性能 屈服阶段为AB 应力超过A点后，应变的速度大于应力的速度 卸去拉力，试件上已有不能消失的塑性变形。 B上点是屈服阶段的应力最高点，为屈服上限，B下点为屈服下限。 B下点比较稳定，容易测定，所以一般以B下点对应的应力，作为屈服强度σs。 Q235钢的屈服点应在235MPa以上。 6 一、钢材的主要技术性能 强化阶段为BC 内部组织发生晶格畸变、错位等，使其抵抗塑性变形的能力又重新提高，故称为强化阶段。 对应C点的应力称为抗拉强度，用σb表示。 Q235的抗拉强度在375MPa以上。 常用碳素钢的屈强比为0.85～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75。 7 一、钢材的主要技术性能 颈缩阶段为CD 在试件薄弱处截面明显缩小，产生“颈缩现象”。塑性变形迅速增加，拉力下降，直到断裂。 8 土木工程中常用伸长率表示钢材的塑性 δ5和δ10：分别表示l0=5d0和l0=10d0时的伸长率。 δ越大，说明钢材塑性越好。 一、钢材的主要技术性能 9 一、钢材的主要技术性能 指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。 1.2 冲击韧性 Ak越大，冲断试件消耗的能量，或者说钢材断裂前吸收的能量越多，钢材的韧性越好。 10 一、钢材的主要技术性能 1.2 冲击韧性 11 一、钢材的主要技术性能 1.2 冲击韧性 12 一、钢材的主要技术性能 1.3 硬度 钢材的硬度指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。 测定钢材硬度较常用的为布氏法和洛氏法（根据压头压入试件的深度大小表示材料的硬度值）。 13 一、钢材的主要技术性能 1.3 硬度 测定原理：利用直径为D(mm)的钢球，以P(N)的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得直径为d(mm)的压痕。 以荷载P除以压痕表面积A(mm2) ，所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB，HB值越大，表示钢材越硬。 14 一、钢材的主要技术性能 1.4 疲劳强度 钢材在交变荷载的反复作用下，应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。 疲劳极限：试件在交变荷载作用下，在规定的周期基数内(一般为100万次) 不发生断裂所能承受的最大应力。 疲劳寿命：试件在规定的交变荷载作用下，不发生断裂所能承受的交变周期数。 15 一、钢材的主要技术性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，即按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，看试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层。 2.钢材的工艺性能 2.1 冷弯性能 17 一、钢材的主要技术性能 2.钢材的工艺性能 2.1 冷弯性能 18 一、钢材的主要技术性能 2.1 冷弯性能 19 一、钢材的主要技术性能 可焊性：指焊接后的焊缝处的性质与母材性质相近。 结构焊接用电弧焊 钢筋连接用接触对焊 可焊性的好坏，主要取决于钢材的化学成分。 2.钢材的工艺性能 2.2 焊接性能 20 一、钢材的主要技术性能 21 一、钢材的主要技术性能 22 一、钢材的主要技术性能 23 一、钢材的主要技术性能 钢材在常温下进行冷加工(冷拉、冷拔或冷轧)使其产生塑性变形，而屈服强度得到提高。 冷加工的结果：产生塑性变形，晶格缺陷增多，发生畸变，对进一步变形起到阻碍作用，因此，钢材的屈服点提高，塑性、韧性和弹性模量下降。 2.钢材的工艺性能 2.3 冷加工强化 如果钢筋在卸载后，经过一段时间再拉伸，则新的屈服强度还会进一步提高到A’。 原因：晶粒破碎细化、晶格发生拉长、压扁或歪扭等畸变，晶界处位错密度增加。 一、钢材的主要技术性能 钢筋冷拉 25 一、钢材的主要技术性能 钢筋冷拔 26 一、钢材的主要技术性能 钢筋采用冷加工具有明显的经济效益：冷拉钢筋的屈服点一般可提高20%－25%，冷拔钢筋的屈服点一般可提高40%－90％。 2.钢材的工艺性能 2.3 冷加工强化 27 一、钢材的主要技术性能 随时间的延长，钢材的强度和硬度不断提高，而塑性和冲击韧性不断下降的现象称为时效。 完成时效的过程可达数十年，但钢材如经