智能檢測與監(jiān)測技術(shù)-智能建造技術(shù)專41課件講解

主講人：溫興宇智能檢測與監(jiān)測技術(shù)智能建造技術(shù)專業(yè)資源庫知識點鋼材性能檢測鋼材性能檢測單向拉伸時的性能檢測要求1鋼材的其它性能檢測要求2各種因素對鋼材性能的影響3課程目標思政目標嚴格執(zhí)行建筑領(lǐng)域法律法規(guī)、行業(yè)標準，樹立法紀意識、規(guī)則意識、標準意識了解各種因素對鋼材性能的影響，掌握鋼材的性能檢測要求知識目標具有能正確使用方法對鋼材性能進行檢測的能力能力目標鋼材性能檢測鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求（1）較高的強度(2）足夠的變形能力——良好塑性和韌性（3）良好的加工工藝性能——適應(yīng)冷、熱加工，可焊性好（4）對環(huán)境的良好適應(yīng)性——耐腐蝕、耐火、耐疲勞鋼結(jié)構(gòu)的材料關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的計算理論，同時對鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝、使用、造價、安全等均有直接聯(lián)系。本講我們講解鋼材性能檢測。強度——材料抵抗外力作用時不致破壞的能力。機械性能一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測1、試驗條件（1）試件的尺寸要符合國家標準，表面光滑，沒有孔洞、刻槽等缺陷。試件的標定長度取其直徑的5或10倍。（2）荷載要分級逐次增加，直到試件破壞。（3）試驗溫度要控制在室溫20℃左右。一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測2、鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（1）有屈服點鋼材s---e曲線可以分為四個階段：①彈性階段(OB段)彈性階段(OB段)OBCDAE單調(diào)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線OA段：純彈性階段

s=EeA點對應(yīng)的應(yīng)力：

sp（比例極限）AB段：有一定的塑性變形,但整個OB段卸載后變形消失,e=0B點對應(yīng)的應(yīng)力：sy

（彈性極限）屈服階段（BCD)強化階段(DE段)頸縮階段(EF段)一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測②屈服階段（BCD)塑性變形：卸載后試件不能完全恢復(fù)原來的長度。不能恢復(fù)的這一部分變形稱為塑性變形。

屈服點

fy（屈服強度）：屈服階段曲線波動部分的最低值。

流幅：從屈服階段的開始到曲線再度上升的應(yīng)變幅度稱為流幅。

特點：應(yīng)力與應(yīng)變進入非線性的彈塑性階段，不再成正比關(guān)系，應(yīng)變增加很快，應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈鋸齒形波動，出現(xiàn)應(yīng)力不增加而應(yīng)變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。OBCDAE一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測③強化階段(DE段)鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復(fù)承載能力，隨荷載的增加σ緩慢增大,但ε增加較快，最終應(yīng)力達到最高點E——抗拉強度（極限強度）fu試件所能承受的最大拉應(yīng)力④頸縮階段(EF段)OBCDAE截面出現(xiàn)了橫向收縮，截面面積開始顯著縮小，塑性變形迅速增大，應(yīng)力不斷降低，變形卻延續(xù)發(fā)展，直至F點試件斷裂。一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測（2）對無明顯屈服點的鋼材設(shè)計時以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.2％所對應(yīng)的應(yīng)力作為屈服點——“條件屈服點”或“名義屈服點”fy=f0.20.2%fuεp沒有明顯屈服點的鋼材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變形小，破壞突然。一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測3、單向拉伸時鋼材的機械性能指標（1）屈服點fy

應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應(yīng)的應(yīng)力（取屈服階段波動部分的應(yīng)力最低值），它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強度設(shè)計值的重要指標。（作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計可以達到的最大應(yīng)力）（2）抗拉強度fu

應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點對應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材破壞前所能承受的最大應(yīng)力。（強度的安全儲備）（3）鋼材的塑性

當(dāng)應(yīng)力超過屈服點后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用斷面收縮率

和伸長率

表示，通過靜力拉伸試驗得到。

一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測①伸長率δ

試件斷裂前的永久變形與原標定長度的百比。

l0—原標距長

l1—拉斷后標距長度

d0—試件直徑試件有兩種標距：l0/d0=5

和

l0/d0=10

相應(yīng)的伸長率用δ5和δ10表示。伸長率δ實際工程中以伸長率

代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。一、單向拉伸時的性能檢測要求鋼材性能檢測②斷面收縮率

是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。

式中：

A0——試件原來的斷面面積

A1——試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積

斷面收縮率

越大，鋼材的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標仍然采用伸長率作為保證要求。A0A1二、鋼材的其它性能檢測要求鋼材性能檢測

冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標。1.冷彎性能鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫的抵抗能力。鑒別指標：當(dāng)試件彎曲至180°時，試件表和側(cè)面，無裂紋、斷裂或分層，即認為試件冷彎性能合格。二、鋼材的其它性能檢測要求鋼材性能檢測2.沖擊韌性韌性反映鋼材抵抗沖擊荷載、動力荷載的能力，是鋼材在變形和斷裂中吸收能量的度量。衡量韌性指標用沖擊韌性值表示，也叫沖擊功，用符號Akv表示，單位為J。二、鋼材的其它性能檢測要求鋼材性能檢測2.沖擊韌性沖擊韌性試驗一般采用試件長55mm，截面10×10mm2，中間一小槽。在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行試驗，沖斷試件后，讀出擺錘消耗的功。沖擊韌性試驗沖擊韌性還與試驗的溫度有關(guān)。我國鋼材標準中將試驗分為四檔，即+20℃,0℃，-20℃和-40℃時的沖擊韌性。溫度越低，沖擊韌性越低。二、鋼材的其它性能檢測要求鋼材性能檢測3.可焊性好的可焊性是指焊接安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭和焊縫的力學(xué)性能不低于母材力學(xué)性能。二、鋼材的其它性能檢測要求鋼材性能檢測影響鋼材可焊性的因素鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在0.12%～0.38%范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如Q235B）。對于高強度低合金鋼中，低合金元素大多對可焊性有不利影響，我國行業(yè)標準JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》推薦使用碳當(dāng)量來衡量低合金鋼的可焊性。當(dāng)碳當(dāng)量小于0.38%，鋼材的可焊性好(如Q235.Q345)，可不采取措施直接施焊。本節(jié)小結(jié)鋼材性能檢測鋼材性能檢測主要涉及以下指標：1、屈服點fy2、抗拉強度fu3、伸長率δ4、斷面收縮率

5、冷彎性能6、沖擊韌性Akv

三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測

化學(xué)成份的影響

冶金缺陷的影響

鋼材硬化的影響

應(yīng)力集中的影響

溫度的影響

荷載類型的影響三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測1、化學(xué)成份的影響鋼材的化學(xué)成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，從而影響鋼材的力學(xué)性能。鐵（Fe）是鋼材的基本元素，普通碳素鋼中占99%，此外還有碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）等有益元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，這些總含量不大，約1%，但對鋼材力學(xué)性能卻有很大影響。低合金鋼中有＜5%的合金元素，如銅(Cu)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉻(Cr)等。三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測（1）碳（C）：形成鋼材強度的主要成分，隨其含量增加，強度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于0.25％的為低碳鋼，介于0.25％和0.6％之間的為中碳鋼，大于0.6％的為高碳鋼。鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在0.22%以下，當(dāng)其含量在0.2％以下時，可焊性良好。（2）硫（S）：鋼材中的有害元素，具有熱脆性（溫度達到800-1000℃時，硫化鐵會熔化使鋼材變脆，從而引發(fā)熱裂紋）。規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)用鋼中硫的含量不得超過0.05%。三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測（3）氧（O）：有害雜質(zhì)，與S相似。（4）磷（P）：磷在一定程度上可提高鋼的強度和抗銹蝕的能力。鋼材中的有害元素，具有冷脆性（溫度較低時促使鋼材變脆）。因此，磷的含量也要嚴格控制，規(guī)范中規(guī)定不得超過0.045%。（5）氮（N）：有害雜質(zhì)，與P相似。（6）錳（Mn）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種弱脫氧劑，可提高鋼材強度，與S形成MnS，熔點1600℃，可以消除硫?qū)︿摬牡臒岽嘤绊?。三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測（7）硅（Si）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種強脫氧劑，常與錳共同除氧，生成鎮(zhèn)靜鋼。（8）釩（V）：合金元素。細化晶粒，提高強度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。（9）銅（Cu）：提高抗銹蝕性，提高強度，對可焊性有影響。三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測2、冶金缺陷的影響1.偏析金屬結(jié)晶后化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象。主要是硫、磷偏析，其后果是偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性、可焊性變壞。2.非金屬夾雜指鋼材中的非金屬化合物，如硫化物、氧化物，他們使鋼材性能變脆。3.裂紋鋼材中存在的微觀裂紋。4.氣泡澆鑄時由FeO和C作用所生成的CO氣體不能充分逸出而滯留在鋼錠那形成的微小空洞。5.分層澆鑄時的非金屬夾雜在軋制后可能造成鋼材的分層。三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測3、鋼材的硬化冷作硬化在冷加工或一次加載使鋼材產(chǎn)生較大的塑性變形的情況下，卸載后再重新加載，鋼材的屈服點提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象。時效硬化隨著時間的增加，純鐵體中有一些數(shù)量極少的碳和氮的固熔物質(zhì)析出，使鋼材的屈服點和抗拉強度提高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象.在交變荷載、重復(fù)荷載和溫度變化等情況下，會加速時效硬化的發(fā)展。在高溫作用下會快速發(fā)展（人工時效）

三、各種因素對鋼材性能的影響鋼材性能檢測4、溫度的影響正溫范圍：T升高（1）溫度在150℃以內(nèi)，鋼材材質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于150℃的場合。（2）溫度在250℃左右的區(qū)間內(nèi)，fu

有局部性提高，沖擊韌性降低，出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象。（3