建筑材料建筑钢材

温故1、烧结普通砖的生产工艺过程？2、烧结普通砖的主要技术性能指标？3、烧结普通砖的产品标记：烧结普通砖NMU15BGB/T5101（1）掌握钢材主要性质及其实用意义；（2）了解钢中元素对钢性的影响；（3）熟悉钢的分类；（4）掌握钢材的技术标准及选用。本项目的要求：项目四建筑钢材工程应用钢结构厂房工程应用国家体育场——“鸟巢”工程应用巴黎艾菲尔铁塔钢管钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性：1．轻质高强2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高3．可焊接、铆接、螺栓连接、易于装配4．外表轻巧、华美、具有光泽5．易锈蚀6．耐火性差项目四建筑钢材钢铁区别：生铁—C2%的铁碳合金，杂质多，硬脆，不能焊接、锻造、扎制钢—0.06%C2%的铁碳合金，杂质少，强度高，塑性好纯铁—C0.04%的铁碳合金（纯铁是钢的一种，可以冲压成极复杂的形状,或作为电磁材料）项目四建筑钢材任务一钢材分类和技术性能§8.1钢材的分类一．钢的冶炼铁矿石铁水合金钢水钢水钢锭钢坯钢材溶剂氧化根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电炉三种方法：三种主要炼钢方法的特点炉种原料特点生产钢种氧气转炉铁水，废钢可有效除去磷、硫杂质少效率高质量好。电炉生铁、废钢产量低、耗电大，杂质少合金钢质量最好，成本高优质碳素钢平炉生铁、废钢时间长，成分稳定质量较好、成本较高优质碳素合金钢优质钢二.钢的分类按化学成分分类按质量—普通钢、优质钢、高级优质钢等按用途—结构钢、工具钢、特殊钢等定义—脱氧不彻底(充分)，钢水浇入锭模时,会有大量的CO气沸腾钢F体从钢水中溢出,引起钢水呈沸腾状,故名沸腾钢.特性—组织不够致密，成分不太均匀，S、P等杂质偏析较严重，冲击韧性和可焊性差。但成本低、产量高。镇静钢Z定义—脱氧彻底(充分)，钢水浇入锭模时,平静的冷却凝固特性—钢质均匀密实，品质好，可用于冲击荷载的重要结构但成本高。半镇静钢b—介于二者之间碳素钢—低碳钢、中碳钢、高碳钢合金钢—低合金钢、中合金钢、高合金钢沸腾钢F半镇静钢b镇静钢Z特殊镇静钢TZ按脱氧程度FeO+C问题：钢材的脱氧程度对钢材质量的影响？答：脱氧程度不高的钢材中还保留较多的FeO，在钢材铸锭时，碳与FeO反应生成CO气泡，并有一部分残留在钢中，造成微裂缝和成分偏析，降低致密性、强度和可焊性，低温下的韧性变差，冷脆性和时效敏感性增大等。脱氧程度排序：特殊镇静钢＞镇静钢＞半镇静钢＞沸腾钢钢材性能与质量排序：特殊镇静钢＞镇静钢＞半镇静钢＞沸腾钢角钢槽钢工字钢圆钢方钢六角钢按建筑钢材分盘圆光圆带肋螺纹钢绞线厚板中板薄板普通钢管无缝钢管1．型钢2．钢筋3．钢板4．钢管钢丝绳§8.2钢材的技术性能钢材性能软钢σ-ε曲线σbs0εσb0.20ε硬钢σ-ε曲线强度塑性冲击韧性硬度冷弯性能焊接性能（可焊性）冷加工热处理一.力学性能(机械性能)二.工艺性能σ0.2——条件屈服强度一．力学性能（一）拉伸性能E弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段1．o→p→e段——弹性阶段1）o→p比例阶段σp——比例极限E——弹性模量2）p→e弹性阶段σe——弹性极限pE低碳钢拉伸图中，钢材在静载作用下，受拉的OP阶段，应力和应变的比值称为弹性阶段，具有这种变形特征的性质称为弹性弹性模量：钢材在弹性阶段中应力和应变的比值称为弹性模量。E越大，使其产生一定量变形的应力值也越大；在一定应力下，产生的弹性变形越小。反映了钢材的刚度。)(MPaEp3．s下→b段——强化阶段σb——极限抗拉强度合理屈强比：Fsb=0.60—0.75屈强比反映钢材利用率和安全可靠程度的指标bssbF2．e→s上→s下段——屈服阶段σs下——屈服强度S—屈服点（1）屈服强度：钢材在静载作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量变形时的应力。拉伸图中对应的点为：S下中高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形为原标距长度0.2%的应力作为屈服强度。当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可恢复的永久变形，这在结构中是不允许的，所以屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据。（2）抗拉强度：钢材在拉力作用下，能承受的最大拉应力。拉伸图中对应的点为：第三阶段的最高点。屈强比：屈服强度和抗拉强度的比值。屈强比越小，结构的可靠性越高，即防止破坏的潜力越大，太小时，钢材的利用率太低。屈强比的推荐值：0.6~0.75之间。bssbF（1）塑性变形：表示钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。（2）表示方法——伸长率δ、断面收缩率ψ2）断面收缩率ψ1）伸长率δ%100010AAA%100001LLL4．b→c段——断裂阶段（颈缩阶段）提问：钢材的伸长率与钢材中的含碳量有何关系？答：伸长率反映钢材的塑性，伸长率越大，塑性越好。钢材的塑性随着含碳量增加而变差，因此，钢材的伸长率随着含碳量增加而减小。讨论(1)两种钢材的选用请观察下图中Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢的应力－应变曲线的差异。讨论下述问题：①若对于变形要求严格的构件，Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢选用何种更合适？②使用Ⅰ、Ⅱ两种钢材，哪一个安全性较高？讨论观察与讨论(1)两种钢材的选用讨论从Ⅰ、Ⅱ两条曲线比较可知，低碳钢Ⅱ的弹性模量E小于低碳钢Ⅰ，也就是说，低碳钢Ⅱ的抗变形能力不如低碳钢Ⅰ。对于变形要求严格的构件选用低碳钢Ⅰ更为合适。(1)两种钢材的选用讨论Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢的屈服强度бs相近，但低碳钢Ⅰ的抗拉强度бb高于Ⅱ。屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比，即бs/бb。屈强比越小，反映钢材超过屈服点工作时可靠性越大，结构的安全性越高。当然，屈强比过小时，表示钢材强度的利用率偏低，也不合理。有时也使用强屈比（бb/бs）来评价钢材的可靠性。钢材Ⅰ的屈强比较低，故其安全性高于钢材Ⅱ。Q235钢材的屈强比为0.58～0.63，普通的合金钢的屈强比在0.67～0.75之间。（二）冲击韧性1．定义：钢材抵抗冲击荷载的能力2．表示方法——冲击韧性值AhHPk)(冲击试验：测量摆锤冲击前后的能量差＝摆锤的高度差×摆锤的质量。再测量试件断裂面积。摆锤试件H0H13．影响因素•化学成分•冶炼质量•试件表面质量•冷加工及时效温度冷脆性脆性转变温度（三）疲劳强度•疲劳破坏：钢材在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于其屈服强度时就发生脆性断裂而破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏。•疲劳强度：钢材在交变荷载反复作用下，106~107次（周期基数）内不发生断裂所能承受的最大应力。•疲劳极限强度：钢材在无数次交变荷载作用下，而不至引起断裂的最大循环应力值。历史回顾广州海珠桥的钢材2004年，提供建造海珠桥钢材的英国企业向广州市政部门发来传真，提醒有关部门注意，这些钢材是从当时英国的一座旧钢桥上拆卸下来的，所以就其寿命计算，海珠桥使用的钢材预计已有百年历史，已经进入疲劳期，继续使用则需进行疲劳强度的测试，并根据测试结果进行加固等。广州海珠桥已“年逾七旬”，但其使用的钢材预计已有百年历史。（四）硬度1．定义钢材表面抵抗硬物压入产生局部变形的能力，即对局部塑性变形的能力。2．测定方法1）布氏法：以压痕面积来计算硬度)(222dDDDPHB2）洛氏法：以压痕深度来计算硬度二、钢材工艺性能(一).冷弯性能1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d=na)3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能冷弯性能—反映钢材在不均匀荷载作用下的塑性性能P钢材的冷弯试验ad外拱面5.冷弯试验的作用①揭露钢材内在缺陷（内部组织不均匀，夹杂物，裂缝）②评定塑性好坏③评定焊接接头质量（未熔合，微裂纹，夹杂物）Pad外拱面(二).冷加工处理1.冷加工强化①定义—钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，使其产生塑性变形，提高屈服强度的过程。②作用—s明显提高，b不变；而塑性、韧性及弹性模量明显降低。2.(冷加工)时效处理(强化)①定义—将经过冷加工的钢筋，于常温下存放15–20d(自然时效)；或加热到100–200℃并保持一定时间(人工时效)，此过程称为时效处理(强化)。②作用—s进一步提高,b略有提高；塑性、韧性进一步降低；弹性模量得以恢复应用？钢筋冷拉时效后的应力-应变曲线由图可见，将钢筋冷拉至强化阶段的K点，然后卸荷，则产生塑性变形，若立即受拉，钢筋的应力-应变曲线将沿O’KCD发展至破坏。焊接质量焊接工艺1焊接材料2钢材的可焊性3钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能(三).焊接性能(可焊性）焊接及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。化学成分焊接质量的检验方法——取样试件试验原位非破损检验两类合格不合格钢材的可焊性试验焊接点断裂点断裂点3、碳素结构钢的性能和应用具有较高的强度，良好的塑性、韧性及可焊性，综合性能好。能满足一般钢结构和钢筋混凝土用钢要求，成本低。牌号Q235-AQ235-BQ235-CQ235-C应用承受静荷载作用的结构动、静荷载重要焊接结构重要焊接结构、较低温度下使用Q195，Q215长用于轧制薄板和盘条，制造钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等Q275用于轧制钢筋、做螺栓配件等三、建筑钢材常用钢种翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强。在承受相同截面负荷条件下，可使钢结构重量减轻15~30%。翼缘宽且两表面互相平行，便于机械加工和安装，使钢结构的连接简单易行。工字钢H钢的特点：1、热轧型钢认识槽钢角钢2.冷弯薄壁型钢采用2～6mm薄钢板冷弯或模压而成；空心型钢。方形、矩形；开口薄壁型钢。角钢、槽钢、Z型钢等。矩形管方形管Z型钢3.棒材六角钢、八角钢；扁钢；圆钢、方钢；圆钢4.钢管无缝钢管；焊缝钢管；钢管5.板材钢板。一般采用碳素结构钢（重型结构和大跨度结构也有采用低合金高强度结构钢）冷轧或热轧而成；花纹钢板；压型钢板。经辊压或冷弯制成截面呈V型、U型、梯形或类似形状波纹的钢板；彩色涂层钢板。压型钢板花纹钢板花纹钢板:指表面轧有防滑凸纹的钢板，主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花纹有菱形、扁豆形和圆豆形。轻质夹芯板材岩棉夹芯板聚苯夹芯板1.热轧钢筋强度等级钢筋级别外形产品标准性能指标HPB235Ⅰ光圆《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013-91）Σs（或σp0.2)、σb、δ5、冷弯试验；HRB335Ⅱ带肋《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-1998）HRB400ⅢRRB400Ⅳ光圆钢筋带肋钢筋月牙肋：横肋的纵截面呈月牙形，且与纵肋不相交的钢筋。等高肋钢筋：横肋的纵截面高度相等，且与纵肋相交的钢筋。纵肋：平行于钢筋轴线的均匀连续肋。横肋：与纵肋不平行的其他肋。解：①由题知，A＝82s＝F/A=72.2×103/82＝359.1Mpab＝F/A=104.5×103/82＝519.74Mpa=(l1－l0)/l0×100%＝(94.4－80)/80×100%＝18%查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335）②屈强比s/b＝359.1/519.74＝0.69例题：直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN，极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。问：①该钢筋属哪级？②该钢筋的屈强比是多少？2.冷轧带肋钢筋热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在其表面冷轧成二面或三面有横肋的钢筋。牌号：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170；力学性能指标：σb、δ5或δ10、弯曲试验或反复弯曲试验次数、松弛率；应用：CRB550为普通混凝土用钢筋，其它牌号为预应力混凝土用钢筋。——《冷轧带肋钢筋》（GB/T13788-2000）3.预应力混凝土用钢丝和钢绞线优质碳素结构钢盘条，经酸洗、拔丝模或轧辊冷加工或经消除应力等工艺制成的高强度钢丝；按加工状态分类：冷拉钢丝（WCD）、低松弛钢丝（WLR）和普通松弛钢丝（WNR）；按外形分类：