智能檢測(cè)與監(jiān)測(cè)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(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)智能建造技術(shù)專業(yè)資源庫(kù)知識(shí)點(diǎn)鋼材性能檢測(cè)鋼材性能檢測(cè)單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求1鋼材的其它性能檢測(cè)要求2各種因素對(duì)鋼材性能的影響3課程目標(biāo)思政目標(biāo)嚴(yán)格執(zhí)行建筑領(lǐng)域法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，樹(shù)立法紀(jì)意識(shí)、規(guī)則意識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)了解各種因素對(duì)鋼材性能的影響，掌握鋼材的性能檢測(cè)要求知識(shí)目標(biāo)具有能正確使用方法對(duì)鋼材性能進(jìn)行檢測(cè)的能力能力目標(biāo)鋼材性能檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求（1）較高的強(qiáng)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(duì)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(jì)算理論，同時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝、使用、造價(jià)、安全等均有直接聯(lián)系。本講我們講解鋼材性能檢測(cè)。強(qiáng)度——材料抵抗外力作用時(shí)不致破壞的能力。機(jī)械性能一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)1、試驗(yàn)條件（1）試件的尺寸要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，表面光滑，沒(méi)有孔洞、刻槽等缺陷。試件的標(biāo)定長(zhǎng)度取其直徑的5或10倍。（2）荷載要分級(jí)逐次增加，直到試件破壞。（3）試驗(yàn)溫度要控制在室溫20℃左右。一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)2、鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（1）有屈服點(diǎn)鋼材s---e曲線可以分為四個(gè)階段：①?gòu)椥噪A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(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力：

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

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

屈服點(diǎn)

fy（屈服強(qiáng)度）：屈服階段曲線波動(dòng)部分的最低值。

流幅：從屈服階段的開(kāi)始到曲線再度上升的應(yīng)變幅度稱為流幅。

特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變進(jìn)入非線性的彈塑性階段，不再成正比關(guān)系，應(yīng)變?cè)黾雍芸?，?yīng)力-應(yīng)變曲線呈鋸齒形波動(dòng)，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(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)③強(qiáng)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(dá)到最高點(diǎn)E——抗拉強(qiáng)度（極限強(qiáng)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(kāi)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(diǎn)試件斷裂。一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)（2）對(duì)無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼材設(shè)計(jì)時(shí)以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.2％所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服點(diǎn)——“條件屈服點(diǎn)”或“名義屈服點(diǎn)”fy=f0.20.2%fuεp沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的鋼材在拉伸過(guò)程中沒(méi)有屈服階段，塑性變形小，破壞突然。一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)3、單向拉伸時(shí)鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)（1）屈服點(diǎn)fy

應(yīng)力應(yīng)變曲線開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力（取屈服階段波動(dòng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值的重要指標(biāo)。（作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以達(dá)到的最大應(yīng)力）（2）抗拉強(qiáng)度f(wàn)u

應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材破壞前所能承受的最大應(yīng)力。（強(qiáng)度的安全儲(chǔ)備）（3）鋼材的塑性

當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)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(zhǎng)率

表示，通過(guò)靜力拉伸試驗(yàn)得到。

一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)①伸長(zhǎng)率δ

試件斷裂前的永久變形與原標(biāo)定長(zhǎng)度的百比。

l0—原標(biāo)距長(zhǎng)

l1—拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度

d0—試件直徑試件有兩種標(biāo)距：l0/d0=5

和

l0/d0=10

相應(yīng)的伸長(zhǎng)率用δ5和δ10表示。伸長(zhǎng)率δ實(shí)際工程中以伸長(zhǎng)率

代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。一、單向拉伸時(shí)的性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)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(lái)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(cè)量試件的斷面面積時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標(biāo)仍然采用伸長(zhǎng)率作為保證要求。A0A1二、鋼材的其它性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)

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(biāo)。1.冷彎性能鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)發(fā)生裂縫的抵抗能力。鑒別指標(biāo)：當(dāng)試件彎曲至180°時(shí)，試件表和側(cè)面，無(wú)裂紋、斷裂或分層，即認(rèn)為試件冷彎性能合格。二、鋼材的其它性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)2.沖擊韌性韌性反映鋼材抵抗沖擊荷載、動(dòng)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(biāo)用沖擊韌性值表示，也叫沖擊功，用符號(hào)Akv表示，單位為J。二、鋼材的其它性能檢測(cè)要求鋼材性能檢測(cè)2.沖擊韌性沖擊韌性試驗(yàn)一般采用試件長(zhǎng)55mm，截面10×10mm2，中間一小槽。在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，沖斷試件后，讀出擺錘消耗的功。沖擊韌性試驗(yàn)沖擊韌性還與試驗(yàn)的溫度有關(guān)。我國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)中將試驗(yàn)分為四檔，即+20℃,0℃，-20℃和-40℃時(shí)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(cè)要求鋼材性能檢測(cè)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(cè)要求鋼材性能檢測(cè)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(duì)于高強(qiáng)度低合金鋼中，低合金元素大多對(duì)可焊性有不利影響，我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(lái)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(cè)鋼材性能檢測(cè)主要涉及以下指標(biāo)：1、屈服點(diǎn)fy2、抗拉強(qiáng)度f(wàn)u3、伸長(zhǎng)率δ4、斷面收縮率

5、冷彎性能6、沖擊韌性Akv

三、各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)

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(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)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(duì)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(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)（1）碳（C）：形成鋼材強(qiáng)度的主要成分，隨其含量增加，強(qiáng)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(shí)，可焊性良好。（2）硫（S）：鋼材中的有害元素，具有熱脆性（溫度達(dá)到800-1000℃時(shí)，硫化鐵會(huì)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(guò)0.05%。三、各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)（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(qiáng)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(shí)促使鋼材變脆）。因此，磷的含量也要嚴(yán)格控制，規(guī)范中規(guī)定不得超過(guò)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(qiáng)度，與S形成MnS，熔點(diǎn)1600℃，可以消除硫?qū)︿摬牡臒岽嘤绊?。三、各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)（7）硅（Si）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種強(qiáng)脫氧劑，常與錳共同除氧，生成鎮(zhèn)靜鋼。（8）釩（V）：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)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(qiáng)度，對(duì)可焊性有影響。三、各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)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(shí)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(shí)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(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)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(diǎn)提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象。時(shí)效硬化隨著時(shí)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(diǎn)和抗拉強(qiáng)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(huì)加速時(shí)效硬化的發(fā)展。在高溫作用下會(huì)快速發(fā)展（人工時(shí)效）

三、各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼材性能檢測(cè)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(chǎng)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(lán)脆現(xiàn)象。（3