第三章 建筑钢材1（课件）- 《建筑材料》同步教学（人民交通出版社）

第三章 建筑钢材 第三章 建筑钢材 建筑钢材——用于土木工程的各种钢材，包括钢筋、 钢丝、各种型钢、钢板、复合板等。 优点：品质均匀； 力学性能好（强度高，塑性和韧性好）； 易于加工成板材、型材和线材； 焊接和铆接性能良好。 缺点：易锈蚀、维护费用高； 耐火性差；生产能耗大。 巴黎埃菲尔铁塔——于1889年建成 大渡河泸定桥又称铁索桥——建成于1706年，是中国古代桥梁建筑的杰作。桥长103米，宽3米，13根铁链固定在两岸桥台落井里，9根作底链，4根分两侧作扶手，共有12164个铁环相扣，全桥铁件重40余吨。 香港青马大桥(钢悬索桥)——大桥主跨长1377米，连引道全长为2160米。1997年通车。 南京长江第三大桥（钢索塔、钢桥面） “鸟巢”— 国家体育场                               中央电视台主体建筑 大楼主体架构——钢网格结构 某钢筋混凝土结构施工现场 第三章 建筑钢材 第一节 概述 第二节 钢材的主要力学性能 第三节 钢材的工艺性能 第四节 土木工程中常用钢材的分类、 性质与选用 第五节 钢材的锈蚀与防护 第一节 概述 一、钢的冶炼 钢和铁的主要成分是铁和碳。含碳量大于2.06％的为生铁，含碳量为0.0218%～2.06％的为钢。 第一步：生铁的冶炼是将铁矿石、石灰石、焦碳和少量锰矿石在高炉内，在高温的作用下进行还原反应和其他的化学反应，铁矿石中的氧化铁形成金属铁，然后再吸收碳而成生铁。原料中的杂质则和石灰石等化合成熔渣。 铁矿石 铁水＋矿渣 冶炼 一、钢的冶炼 第二步：钢的冶炼是以铁水或生铁作为主要原料，在转炉、平炉或电炉中冶炼。与生铁的冶炼相反，是用氧化的方法来除去铁中的碳及部分杂质。 铁水或铁块、废钢 钢水＋钢渣 冶炼 二、钢的分类 1、按化学成分分类： 碳素钢：按照碳的含量分为： (1)低碳钢 含碳量小于0.25％； (2)中碳钢 含碳量为0.25％～0.6％； (3)高碳钢 含碳量大于0.6％。 合金钢：按照掺入合金元素(一种或多种)的总量分为： (1)低合金钢 合金元素总含量小于5％； (2)中合金钢 合金元素总含量为5％～10％； (3)高合金钢 合金元素总含量大于10％。 14 脱氧完全，可用于承受冲击荷载的重要结构 二、钢的分类 2、按冶炼时的脱氧程度分: 镇静钢、沸腾钢和半镇静钢 镇静钢——脱氧充分的钢，在浇铸和凝固过程基本无CO气体逸出，钢水呈静止状态， 沸腾钢——脱氧不完全的钢，钢液中保留相当数量的FeO，钢水浇铸后，产生的大量CO气体会逸出，引起钢水沸腾。 15 脱氧完全，可用于承受冲击荷载的重要结构 三、钢的化学成分对钢性能的影响 钢的化学成分:主要是铁（Fe） 其它：碳（C） 有益元素——硅（Si）、锰（Mn） 等； 有害元素——硫（S）、磷（P）、氧（O）、 氮（N）等 1、碳（C） 当含碳量大于1％后，强度下降。含碳量大于0.3％时钢的可焊性显著降低。此外，含碳量增加，钢的冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性降低。 三、钢的化学成分对钢性能的影响 2、硅（Si）——有益元素 硅含量在1％以内时，可提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性及抗氧化性，对塑性和韧性影响不大，但硅含量在1％以上时，对可焊性和冷加工性能有所影响。硅可作为合金元素，用以提高合金钢的强度。 3、锰（Mn） ——有益元素 锰可提高钢材的强度、硬度及耐磨性。能消减硫和氧引起的热脆性，改善钢材的热加工牲能。锰可作为合金元素，提高合金钢的强度。 三、钢的化学成分对钢性能的影响 4、硫（S） ——有害元素 硫会使钢材在焊接时，易产生脆裂现象，称为热脆性，显著降低可焊性。含硫过量还会降低钢的韧性、耐疲劳性等机械性能及耐腐蚀性能。 5、磷（P） ——有害元素 磷在常温下能提高钢的强度和硬度，但塑性和韧性显著下降，低温时更为显著，即引起所谓“冷脆性”。磷还会降低钢材的冷弯性能、可焊性等工艺性能。 三、钢的化学成分对钢性能的影响 6、氧（O） ——有害元素 氧是碳素钢中的有害杂质。含氧量增加，便钢的机械强度降低、塑性和韧性降低，促进时效作用，还能使热脆性增加，焊接性能变差。 7、氮（N） ——有害元素 氮能使钢的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。氮还会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使可焊性变差。 感谢聆听 $$