建筑材料與檢測 第2版 課件 7.2鋼材性能

建筑材料與檢測主編:尚敏BuildingMaterialsandTesting1鋼材的分類

2鋼材的性質(zhì)3常用鋼材5鋼筋、鋼絲、鋼絞線鋼材steelproducts4型鋼與鋼板

鋼材的檢測與維護61〖知識目標(biāo)〗1.掌握鋼材的分類，掌握鋼材的技術(shù)性能。2.掌握鋼材、型鋼、鋼筋的牌號、特點與應(yīng)用。2〖技能目標(biāo)〗1.會按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求進行鋼材的檢測。根據(jù)熱軋鋼筋的性能檢測報告，會進行質(zhì)量判斷。2.能根據(jù)工程特點及要求，合理使用建筑鋼材尤其是鋼筋。3.能根據(jù)工程特點及要求，合理采取鋼材防銹蝕和防火的技術(shù)措施。3〖情感目標(biāo)〗1.理解大國的鋼材情懷。2.樹立科學(xué)求實的態(tài)度。鋼材的質(zhì)量對建筑的質(zhì)量影響重大，在鋼材的檢測過程中，本著實事求是的科學(xué)態(tài)度對待檢測結(jié)果，絕對不允許弄虛作假，擔(dān)負(fù)起建筑從業(yè)人員的責(zé)任。鋼材steelproducts02節(jié)PART鋼材的主要性能拉伸性能冷彎性能Propertiesofsteel沖擊性能焊接性能

建筑鋼材的技術(shù)性能力學(xué)性能工藝性能抗拉性能沖擊韌性疲勞強度硬度冷彎性能焊接性能切削性能1.兩類表現(xiàn)通過試驗機測試、分析，存在兩類表現(xiàn)：1）低碳鋼（軟鋼）：硬度低，強度低，有屈服現(xiàn)象。2）高碳鋼、合金鋼（硬鋼）：硬度高，強度高，無屈服現(xiàn)象試件的形狀：原樣試件或標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)試件中5倍試件(短試件)比10倍試件(長試件）常用。儀器：萬能試驗機如圖7-107.2.1

拉伸性能

由低碳鋼在拉伸過程中形成的應(yīng)力(σ)-應(yīng)變(ε)關(guān)系圖可知，低碳鋼受拉過程可劃分為以下4個階段。

(1)彈性階段(O—B)

(2)屈服階段(B—C)

(3)強化階段(C—D)

(4)頸縮階段(D—E)7.2.1

拉伸性能

2.低碳鋼拉伸四階段五倍試件十倍試件原樣試件一、鋼材的拉伸性能鋼材的拉伸演示過程以低碳鋼為例L0F1F1F2F2F3F3d0L0=5d0或10d0ΔL1ΔL21.鋼材的主要技術(shù)性能主要包括力學(xué)性能(抗拉性能、沖擊性能、耐疲勞和硬度)和工藝性能（冷彎和焊接）（1）力學(xué)性能（1）抗拉性能

抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性質(zhì)。將低碳鋼拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖2-5所示。低碳鋼從受拉至拉斷，共經(jīng)歷的四個階段：彈性階段，屈服階段，強化階段和頸縮階段。(1)彈性階段(O—A)應(yīng)力與應(yīng)變成正比例，如果卸去外力，試件則恢復(fù)原來的形狀，這個階段稱為彈性階段。其斜率稱為彈性模量，用E表示，直線越陡峭越大越難變形。(2)屈服階段(A—B)應(yīng)力在B上至B下小范圍內(nèi)波動，而變形迅速增長。出現(xiàn)了一個接近水平的線段（臺階）。如果卸去外力已出現(xiàn)塑性變形，AB稱為屈服階段。B下所對應(yīng)的應(yīng)力值稱為屈服極限σs。σs=Fs/A0(3)強化階段(B—C)

鋼材抵抗外力的能力重新提高。形成BC段的上升曲線，這一過程稱為強化階段。對應(yīng)于最高點C的應(yīng)力稱為抗拉強度，用σb表示，它是鋼材所能承受的最大應(yīng)力。

f拉=

σb=Fb/A0(4)頸縮斷裂階段(C—D)

當(dāng)應(yīng)力達(dá)到抗拉強度σb后，在試件薄弱處的斷面將顯著縮小，塑性變形急劇增加，產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象并很快斷裂。將斷裂后的試件拼合起來，量出標(biāo)距兩端點間的距離，按下式計算出伸長率δ51）屈服強度Re

2）抗拉強度Rm3）伸長率σs=Fs/A0σb=Fb/A0中碳鋼、高碳鋼、合金鋼的應(yīng)力－應(yīng)變圖三個重要的指標(biāo)：沒有屈服現(xiàn)象條件屈服σr0.2=Fr0.2/A0≈0.85σb規(guī)定：產(chǎn)生殘余變形為原始標(biāo)距的0.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力值，作為硬鋼的屈服強度，稱為條件屈服強度，用σr0.2表示。圖項目5.1低碳鋼受拉的應(yīng)力-應(yīng)變圖3.技術(shù)指標(biāo)1）屈服強度Re

2）抗拉強度Rm3）屈強比σs/σb4）伸長率5）斷面收縮率σs=Fs/A0σb=Fb/A0實戰(zhàn)演練拉伸試件原長50mm,直徑10mm,拉伸時,21KN的力使它屈服,34KN的力拉斷了.斷后拼合長度為61mm,頸縮部位直徑為6.8mm,求此試件的屈服強度,抗拉強度,伸長率,斷面收縮率.σs=Fs/A0σb=Fb/A0

沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。將其折斷后試件單位截面積上所消耗的功，以αk表示(J/cm2)。αk值越大，表明鋼材的沖擊韌性愈好(如圖7-14.15)。影響鋼材沖擊韌性的因素很多，鋼的化學(xué)成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、軋制質(zhì)量都會影響沖擊韌性。7.2.2沖擊韌性圖7-14.15

沖擊韌性試驗圖(a)試件尺寸；(b)試驗裝置；(c)試驗機1—擺錘；2—試件；3—試驗臺；4—刻度盤；5—指針

鋼材在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗拉強度時就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。疲勞破壞的危險應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指疲勞試驗時試件在交變應(yīng)力作用下，于規(guī)定周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。

疲勞強度

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是建筑鋼材的重要工藝性能。鋼材的冷彎性能指標(biāo)是用彎曲角度和彎心直徑對試件厚度(直徑)的比值來衡量的。破壞前能彎曲的角度愈大，彎心直徑對試件厚度(直徑)的比值愈小，表示對冷彎性能的要求愈高。如圖7-16所示鋼材的冷彎性能和伸長率都是塑性變形能力的反映。7.2.3冷彎性能圖7-16.17鋼材冷彎(a)試樣安裝；(b)彎曲90°；(c)彎曲180°；(d)彎曲至兩面重合；(e)規(guī)定彎心鋼筋彎曲機

硬度是指鋼材抵抗較硬物體壓入產(chǎn)生局部變形的能力。測定鋼材硬度常用布氏法。布氏硬度HB是用一直徑為D的硬質(zhì)鋼球，

以壓痕表面積(mm2)除荷載P，即為布氏硬度值HB。HB值越大，表示鋼材越硬。

洛氏硬度HR圓錐壓頭

維氏硬度HV棱錐硬度

布氏硬度測定示意圖

洛氏硬度測定示意圖

維氏硬度測定示意圖7.2.4可焊性焊接后，所焊部位連接的牢固程度和硬脆傾向的性能。

含碳、硫、磷量越高，可焊性越差氣焊埋弧焊電渣壓力焊點焊閃光對焊