1、第二章鋼材料，2-1概述，2-2鋼生產(chǎn)，2-3鋼的主要性能，第二章鋼材料，2-4各種因素對(duì)鋼性能的影響，2-5鋼的疲勞，2-6建筑用鋼的種類，規(guī)格和選擇韌性-銅下破壞能量吸收，以及煉鐵，2。煉鋼碳鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼常用的煉鋼爐有三種茄子形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。電爐煉鋼的鋼質(zhì)量好。耗電量大，費(fèi)用高。轉(zhuǎn)爐煉鋼利用高壓空氣或氧頂冶煉高爐的鋼中有害元素及雜質(zhì)少，生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成本低。鋼材生產(chǎn)包括煉鐵、煉鋼、軋鋼、2-2鋼材生產(chǎn)、2-2鋼材生產(chǎn)、平爐煉鋼、平爐原料廣泛、體積大、產(chǎn)量高、冶煉工藝簡(jiǎn)單、化學(xué)成分容易控制、精制平爐鋼3.根據(jù)鋼的注入和脫酸方法，碳結(jié)構(gòu)鋼可分為沸騰鋼、半真鋼、穩(wěn)定

2、鋼、特殊真鋼4種。沸騰鋼以脫氧能力弱的鎢為脫氧劑，脫氧不完全。(威廉莎士比亞、脫氧、脫氧、脫氧、脫氧、脫氧、脫氧、脫氧)鋼鐵還剩下較多的氧化鐵夾雜和氣孔。質(zhì)量不好。鎮(zhèn)江以錳和硅為脫氧劑，脫氧劑比較完整。硅在還原氧化鐵的過(guò)程中產(chǎn)生熱，使鋼液慢慢冷卻，完全排出氣體，注入時(shí)不出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。質(zhì)量好，成本高。半真河的脫氧程度介于兩個(gè)牙齒之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼在硅脫酸后用鋁補(bǔ)充脫酸，脫酸程度高于穩(wěn)定鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼通常是鎮(zhèn)靜劑。2-2鋼材生產(chǎn)，以“Q”為屈服點(diǎn)數(shù)值，共195、215、235、255、275(MPa)5茄子質(zhì)量等級(jí)，根據(jù)有害成分硫、磷含量的多少，分別A、B、Z和TZ在鋼號(hào)中省略C級(jí)例如：Q2

3、35AF是屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)各向異性鋼Q215B，屈服點(diǎn)為215MPa的B級(jí)穩(wěn)定鋼Q215Bb是屈服點(diǎn)為215MPa的B級(jí)半穩(wěn)定鋼，2-2鋼生產(chǎn)，1珠光體強(qiáng)度高，堅(jiān)硬有彈性的低合金鋼在低碳鋼中加入少量合金元素合金元素及其化合物，以鐵素體和珠光體鋼的鑄造缺陷冶金缺陷鋼坯加熱到塑性狀態(tài)，依靠外力改變形狀，制造各種厚度的鋼板和鋼，稱為熱加工。常溫下加工鋼材稱為冷加工。通過(guò)加熱、保溫、冷卻改變鋼的組織結(jié)構(gòu)。熱處理，2.2.3鋼的加工，2-2鋼的生產(chǎn)，2-2鋼的生產(chǎn)熱軋板和壁厚薄的熱軋鋼輥軋次數(shù)多，鋼的性能明顯提高，強(qiáng)度、塑料、韌性和焊接性能優(yōu)于厚板和厚壁鋼強(qiáng)度，2-2鋼的生產(chǎn)，鋼的硫化物和氧化

4、物等非金屬夾雜物混合軋制后，發(fā)生了薄擠壓分層現(xiàn)象。鋼板沿厚度方向拉的性能惡化，鋼材沿軋制方向(縱向)比垂直軋制方向(橫向)性能好，提高了各向異性。鋼板零件應(yīng)沿側(cè)面切割試樣進(jìn)行拉伸和冷彎曲實(shí)驗(yàn)。2-2鋼材生產(chǎn)，2 .冷軋線圈和冷軋鋼板的冷整形薄壁鋼和壓型板高強(qiáng)度鋼絲，2-2鋼生產(chǎn)，2-2鋼生產(chǎn)，3 .熱處理包括退火、凈化、淬火、回火退火和凈化改善組織，凈化的冷卻速度比退火快，強(qiáng)度和硬度更高，低溫退火提高，主要用于消除鑄件、熱連零件、鍛造、焊接件和冷加工產(chǎn)品的殘余應(yīng)力。2-2鋼的生產(chǎn)，工藝淬火將鋼加熱到900以上，保溫后迅速在水或油中冷卻，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，降低塑料和韌性，降低工藝淬火，一般稱為

5、高溫回火的工藝稱為淬火和回火處理。高強(qiáng)度鋼(例如Q420中的C、D、E級(jí)鋼和高強(qiáng)度螺栓中的鋼)都需要經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)處理。2-2鋼材生產(chǎn)，鋼材有兩種完全不同的茄子破壞形式。塑料破壞脆性破壞塑料破壞的主要特征是破壞前的大塑性變形，常常是鋼表面上明顯的垂直交叉的鐵銹剝落線。破壞后的短球呈纖維狀，顏色暗淡。脆破壞的主要特征是破壞前塑料變形牙齒很小，或者完全沒(méi)有塑料變形牙齒，突然迅速破裂。破壞后的短球呈扁平、有光澤的晶狀或仁慈型。2-3鋼的主要性能，2.3.1鋼的破壞形式，2-3鋼的主要性能，鋼的幾個(gè)性能指標(biāo)通過(guò)單向拉伸實(shí)驗(yàn)得到提供該鋼的單調(diào)拉伸應(yīng)力變形曲線。從實(shí)驗(yàn)曲線來(lái)看，在比例極限P之前，鋼的工作是有彈性

6、的。比例極限后，進(jìn)入彈性塑料階段；到達(dá)屈服點(diǎn)fy后，塑料平臺(tái)；產(chǎn)生強(qiáng)化階段，脖子收縮，破壞。2.3.2鋼材以單向1次拉伸操作。2-3鋼的主要性能；1.4會(huì)話：1)彈性階段：2)彈性階段：應(yīng)力為0比極限FP，應(yīng)力為FP屈服點(diǎn)fy，3，4)強(qiáng)化階段：應(yīng)力為fy抗拉強(qiáng)度f(wàn)u，鋼的屈服點(diǎn)f yuy值的大小，鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的參數(shù)，3。測(cè)量鋼的機(jī)械性能、2-3鋼的主要性能、鋼的塑性變形能力的主要指標(biāo)是伸長(zhǎng)和截面收縮率。2可塑性，原始間隔長(zhǎng)度的伸展值和原始間隔比率的百分比。通常，使用l0d0=5作為標(biāo)準(zhǔn)試用。延伸率5:格式中：l0試件的原始標(biāo)準(zhǔn)距離長(zhǎng)度；D0規(guī)長(zhǎng)度內(nèi)的直徑；L1試件拉伸后標(biāo)準(zhǔn)間距的長(zhǎng)度。，2-

7、3鋼的主要性能，截面的頸部收縮率：形式中：A0試件的標(biāo)準(zhǔn)截面面積A1試件拉后頸部收縮區(qū)域的斷裂面積，鋼鍛件拉伸應(yīng)力變形曲線提供了拉伸強(qiáng)度f(wàn)u，伸長(zhǎng)率，屈服點(diǎn)fy的三個(gè)茄子重要力學(xué)性能指標(biāo)。抗拉強(qiáng)度f(wàn)u是鋼的重要強(qiáng)度指標(biāo)，鋼被拉時(shí)可承受的極限應(yīng)力伸長(zhǎng)率是衡量鋼斷裂前所具有的塑性變形能力的指標(biāo)。相應(yīng)的伸長(zhǎng)值分別為5或10，表示屈服點(diǎn)fy是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)力可以達(dá)到的最大限度。2-3鋼的主要性能，1 .冷彎性能鋼的冷彎性能由冷彎試驗(yàn)確定時(shí)， 根據(jù)鋼材等級(jí)和其他板塊厚度，根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎曲直徑，從試驗(yàn)機(jī)彎向詩(shī)篇180，詩(shī)篇表面和側(cè)牙齒不破碎，而是分層合格的冷彎試驗(yàn)，不僅能經(jīng)受材料規(guī)定的彎曲變形能

8、力大小，還能經(jīng)受內(nèi)部的冶金缺陷判斷鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)，2.3.3鋼材的其他性能， 2-3鋼的主要性能冷彎曲性能測(cè)試方法具有一定彎曲心直徑D的沖頭，在標(biāo)準(zhǔn)試件中部施加負(fù)載，不產(chǎn)生裂紋或分層，鋼的冷彎曲性能，冷彎曲性能測(cè)試，2-3鋼的主要性能，2 . 沖擊韌性單調(diào)的拉伸試驗(yàn)比較鋼材，韌性的好壞沖擊韌性是缺口鋼沖擊載荷下抗脆性破壞能力的指標(biāo)。一般是有沙比V型縫隙的標(biāo)準(zhǔn)原型，沖擊韌性值隨著溫度的降低降低降低了相當(dāng)溫度的沖擊韌性指標(biāo)。在寒冷地區(qū)承受動(dòng)力作用的重要負(fù)載支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工作溫度和使用的鋼材等級(jí)提出相當(dāng)溫度的沖擊韌性指標(biāo)要求。2-3鋼的主要性能，鋼的沖擊韌性是指鋼在沖擊載荷切割

9、作用下在絕熱過(guò)程中吸收機(jī)械動(dòng)能之一，2-3鋼的主要性能，多軸應(yīng)力，材料的綜合強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)通過(guò)變形時(shí)單位體積積累的能量來(lái)測(cè)量，形狀變化比能量理論：在3向應(yīng)力下，形狀變化比能量等于單向拉伸積累的比能量時(shí)，鋼材從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)。正應(yīng)力和剪切應(yīng)力表示為：2-3鋼的主要性能，1，2，3牙齒等效應(yīng)力，值接近時(shí)，轉(zhuǎn)換應(yīng)力zs仍小于fy，表示鋼很難進(jìn)入塑料狀態(tài)，即使每個(gè)應(yīng)力比f(wàn)y大很多。破壞脆性，2-3鋼的主要性能，實(shí)際腹板梁的2-3鋼的主要性能，碳含量低，鋼的強(qiáng)度不高，但塑性大的伸長(zhǎng)率和沖擊韌性高，鋼柔軟，冷加工，切削和焊接碳含量高，鋼的強(qiáng)度高，但塑性小，硬度大，脆2.4硼元素(Mn)是弱脫氧劑錳，提高了

10、鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，改善了鋼的脆性傾向，減少了硫、氧對(duì)鋼材的熱脆影響，改善了鋼的熱加工性能，沒(méi)有明顯降低塑性和沖擊韌性。在普通碳鋼中，钚含量為0.30.8，低合金鋼中為1.21。在6之間過(guò)量會(huì)使鋼材變硬，變脆，降低鋼材的腐蝕性和焊接性。硅元素(Si)是一種強(qiáng)大的脫氧劑。適量的硅提高了鋼的強(qiáng)度，對(duì)塑料、冷整形性能、沖擊性能、可焊性能沒(méi)有太大影響。碳鋼的含量不超過(guò)0.3，低合金鋼限制在0.6以內(nèi)。硅含量過(guò)高會(huì)降低鋼的可塑性、韌性、防銹性和焊接性。2-4各種因素對(duì)鋼材性能的影響，元素(V)是低合金鋼的合金元素?？梢约?xì)化鋼晶粒結(jié)構(gòu)，提高鋼屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。鎢的化合物穩(wěn)定，提高了鋼的高溫硬度，15

11、MnV鋼以16Mn鋼為基礎(chǔ)，加入了適量的钚(0.040.12)，熔化成了強(qiáng)度高的低合金鋼。硫磺元素是有害的元素。硫和鐵化合成硫化鐵(FeS)分散在純鐵體層之間，溫度在8001200熔化時(shí)，鋼會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，容易斷裂。稱為熱脆性現(xiàn)象。惡化鋼焊接性能和熱加工性能，降低鋼塑性和沖擊韌性。2-4各種因素對(duì)鋼材性能的影響，氧、氮容易從有害元素、鐵液中逸出，因此含量很少。氧的作用與硫類似，增加了鋼的熱脆性。氮的作用與磷類似，提高了鋼的可塑性和沖擊韌性、冷成型性能和焊接性能，特別是鋼的冷脆性，2-4茄子因素對(duì)鋼性能的影響，磷元素(P)也是有害元素。磷的存在提高了鋼的強(qiáng)度和腐蝕性，但嚴(yán)重降低了鋼的可塑性、冷整形

12、性能、沖擊韌性和焊接性。低溫下鋼材容易低溫脆斷，這稱為冷脆性現(xiàn)象。鋼的焊接性能受碳含量和合金元素含量的影響，超過(guò)碳含量時(shí)焊接和熱影響區(qū)域容易破碎，一般Q235A的碳含量高，因此牙齒等級(jí)不能用于焊接構(gòu)件。Q235B、C、D的碳含量適用于上述適當(dāng)范圍內(nèi)的焊接，適用于高強(qiáng)度低合金鋼，大部分低合金元素對(duì)焊接性有不利影響，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)定使用碳當(dāng)量測(cè)量低合金鋼的焊接性。計(jì)算公式為：2.4.2鋼的焊接性能，2-鋼焊接性能的優(yōu)劣不僅直接關(guān)系到鋼的碳當(dāng)量，還關(guān)系到母材厚度、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等條件。CE在0.380.45范圍內(nèi)時(shí)，鋼傾向于控制焊接工藝，使用預(yù)熱措施，慢慢冷卻熱影響區(qū)域，使其

13、不牢固開裂。如果CE大于0.45，則鋼的硬化傾向更加明顯，因此必須嚴(yán)格控制焊接工藝和預(yù)熱溫度，才能得到合適的焊接。2-4各種因素對(duì)鋼性能的影響，鋼的硬化有時(shí)效硬化、冷化硬化(或應(yīng)變化)、應(yīng)變時(shí)效硬化在高溫下溶于鐵的少量氮和碳，牙齒現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。冷加工造成鋼材大塑性變形的情況下，卸下后重新加載，鋼的屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象為冷硬化，2.4.3鋼的硬化，2-4各種因素對(duì)鋼性能的影響，應(yīng)力應(yīng)變曲線在圖中沿EDHK進(jìn)行，彎曲。這也是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)不利的因素。2-4各種因素對(duì)鋼材性能的影響，時(shí)效過(guò)程是塑性變形后將鋼材加熱到200300 C，時(shí)效在幾小時(shí)內(nèi)完成，稱為人工時(shí)效。重要的結(jié)構(gòu)經(jīng)常要人工時(shí)效，然后測(cè)量沖擊韌性，使鋼材長(zhǎng)期具有良好的韌性。剖面中的裂口(內(nèi)部或表面)、孔、槽口、凹角和剖面厚度或?qū)挾韧蝗蛔兏瑫?huì)導(dǎo)致元件的應(yīng)力分布不均。在瑕疵或剖面變更附近，應(yīng)力線扭轉(zhuǎn)并密集產(chǎn)生最大應(yīng)力的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中