第7章 钢材的检测与应用1（课件）- 《建筑材料》同步教学（中国水利水电出版社）

第7章 钢材的检测与应用 §7－1 钢材冶炼和分类 上海宝钢 2 一、钢及其特性 钢 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。 含碳量超过2%，称为生铁(或铸铁)；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。 钢的特点 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。 二、建筑用钢材的主要品种 1.型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。 二、建筑用钢材的主要品种 2.线材 如钢筋、钢丝等。 二、建筑用钢材的主要品种 3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。 二、建筑用钢材的主要品种 4.板材 光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。 压型彩钢板 7 三、 钢的冶炼方法简介 按照炼钢炉的种类，炼钢方法 1 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。 2 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。 3.电炉炼钢法 白口铁 液态生铁 吹入空气或氧气 钢 浇注成钢锭 脱 氧 熔融 四、钢的分类 1.按冶炼方法分 2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通钢、优质钢和特优钢。 钢 转炉钢 沸腾钢 电炉钢 平炉钢 按冶炼方法分 按脱氧程度分 半镇静钢 镇静钢 特殊镇静钢 按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢 四、钢的分类 3.按化学成分分 4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等)。 钢 中碳钢 低合金钢 高碳钢 低碳钢 碳素钢 合金钢 中合金钢 高合金钢 C＜0.25% C=0.25%～0.60％ C＞0.60％ 合金总含量＜5% 5%～10％ ＞10％ 10 §7－2 钢材的主要建筑性能 11 标准试件 按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。 l0 A0 d0 l 非标准试件 不经过加工，直接在线材上切取的试件。 头部 头部 工作段 一、拉伸性能 1.低碳钢的拉伸性能 12 σ ε 0 钢材拉伸过程的σ-ε图 OB—弹性阶段 BC—屈服阶段 CD—强化阶段 DE—颈缩阶段 A 0 B C B 0 D C E D F E C上 上屈服点 C下 下屈服点 以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。 （1）拉伸试验过程 13 σ ε 0 钢材拉伸弹性阶段示意图 A B 0 弹性阶段 σp—比例极限，MPa。 σp σB σB—弹性极限，MPa。 注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB 。 14 σ ε 0 钢材拉伸屈服阶段示意图 A B 0 C下 C上 C B C下 C上 C 屈服阶段 放大后 15 σ ε 0 钢材拉伸强化阶段示意图 A B 0 C下 C上 C D D D D D 强化阶段 σb σb—— 抗拉强度或强度极限。 D C 16 σ ε 0 E 钢材拉伸颈缩阶段示意图 A B 0 C下 C上 C D DE——颈缩阶段 17 （2）拉伸过程的参数 强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率： 2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能 硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。 条件屈服点σ0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。 σ ε 0 A 0.2% a b oa——总变形。 ba——弹性变形99.8%。 ob——塑性变形0.2%。 二、冲击韧性 定义及指标 指钢材在瞬间动荷载作用下,抵抗破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。 αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。 影响因素 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 三、工艺性能 1.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 冷弯反映钢材局部发生的不均匀变形的塑性,它通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 三、工艺性能 2.可焊性 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。 可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量(＞0.3%)高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。 三、工艺性能 焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。 钢材的焊接方法主要是:纲结构焊接用的电弧和钢筋连接用的接触对焊。 $$