《建筑業(yè)用鋼》課件

建筑業(yè)用鋼建筑業(yè)用鋼是建筑工程中不可或缺的材料。從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)到鋼結(jié)構(gòu)建筑，鋼材在建筑工程中扮演著重要角色。課程目標(biāo)了解建筑用鋼種類掌握碳素鋼、合金鋼和特殊鋼的特點(diǎn)及應(yīng)用。掌握鋼材的機(jī)械性能理解拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和沖擊韌性等性能指標(biāo)。學(xué)習(xí)鋼材的熱處理工藝了解淬火、回火、正火和退火等熱處理方法。掌握鋼材的檢驗(yàn)與驗(yàn)收學(xué)會識別鋼材的常見缺陷，進(jìn)行外觀檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)和化學(xué)成分檢驗(yàn)。鋼材種類及性能碳素鋼主要由鐵和碳組成，價(jià)格低廉、易于加工，用于建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)。合金鋼在碳素鋼的基礎(chǔ)上添加了其他元素，例如鉻、鎳和錳，提高強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性。特殊鋼具有特殊性能的鋼材，如高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損，主要用于高技術(shù)領(lǐng)域。碳素鋼11.定義碳素鋼是鐵和碳組成的合金，碳含量在0.03%到2.11%之間，最常見的鋼種。22.特點(diǎn)碳素鋼強(qiáng)度、硬度和韌性都較高，且具有良好的加工性能，價(jià)格低廉，易于獲得。33.分類根據(jù)碳含量劃分，碳素鋼分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三種。44.應(yīng)用廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、汽車、橋梁、船舶等領(lǐng)域。合金鋼定義合金鋼是指在碳鋼中加入一種或多種合金元素，例如錳、硅、鉻、鎳、鉬、釩等。這些元素可以提高鋼材的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐腐蝕性、耐熱性等性能，使其適用于各種特殊用途。分類根據(jù)合金元素的種類和含量，合金鋼可分為多種類型，例如低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼等。例如，不銹鋼是一種常用的高合金鋼，它具有耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于建筑、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。特殊鋼耐腐蝕鋼耐腐蝕鋼具有很高的耐腐蝕性，即使在潮濕的環(huán)境中也能保持其完整性。它們通常用于建筑行業(yè)，因?yàn)樗鼈兛梢缘挚褂暄┖捅挠绊憽Ｄ透邷劁撃透邷劁撃軌虺惺芨邷?，通常用于發(fā)電廠、鍋爐和其他需要高溫操作的工業(yè)領(lǐng)域。工具鋼工具鋼具有高硬度和耐磨性，適用于制造刀具、模具和其他工具，能夠承受高壓和磨損。磁性鋼磁性鋼具有磁性，廣泛應(yīng)用于電機(jī)、發(fā)電機(jī)和其他需要磁性的設(shè)備中。鋼材的機(jī)械性能拉伸強(qiáng)度鋼材抵抗拉伸斷裂的能力。屈服強(qiáng)度鋼材開始發(fā)生永久變形時(shí)的應(yīng)力。沖擊韌性鋼材在沖擊載荷下抵抗斷裂的能力。拉伸強(qiáng)度定義材料在拉伸試驗(yàn)中，試樣斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。單位兆帕(MPa)意義反映材料抵抗拉伸變形的能力，是重要的力學(xué)指標(biāo)。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是指鋼材在拉伸試驗(yàn)中，開始發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力。塑性變形是指鋼材在受力后發(fā)生永久變形，不會恢復(fù)到原來的形狀。屈服強(qiáng)度是衡量鋼材抵抗塑性變形能力的重要指標(biāo)。250MPa建筑用鋼通常要求屈服強(qiáng)度大于250MPa。350MPa一些高強(qiáng)鋼的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到350MPa或更高。450MPa屈服強(qiáng)度越高，鋼材的承載能力就越強(qiáng)。沖擊韌性沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下抵抗斷裂的能力。它是衡量材料在沖擊載荷下的韌性的指標(biāo)，對于建筑用鋼來說尤為重要。沖擊韌性測試通常采用夏比沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。測試結(jié)果以沖擊功或沖擊吸收功表示，單位為焦耳(J)。鋼材的化學(xué)成分碳含量碳含量決定鋼材的基本性能，如強(qiáng)度、硬度和韌性。硫含量硫含量過高會降低鋼材的塑性和韌性，并導(dǎo)致熱脆性。磷含量磷含量過高會降低鋼材的強(qiáng)度和韌性，并導(dǎo)致冷脆性。合金元素合金元素可以改善鋼材的性能，如強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐熱性。碳含量對鋼材性能的影響碳含量是影響鋼材性能的關(guān)鍵因素之一。碳含量越高，鋼材的強(qiáng)度和硬度越高，但塑性和韌性越低。1高碳鋼高強(qiáng)度，低韌性2中碳鋼強(qiáng)度和韌性均衡3低碳鋼低強(qiáng)度，高韌性建筑行業(yè)常用中碳鋼，兼具強(qiáng)度和韌性，滿足結(jié)構(gòu)要求。硫磷含量對鋼材性能的影響硫含量的影響硫會降低鋼材的塑性和韌性，使其在高溫下變脆，易產(chǎn)生熱脆。磷含量的影響磷會降低鋼材的強(qiáng)度和韌性，使其在低溫下變脆，易產(chǎn)生冷脆。控制硫磷含量為了保證鋼材的質(zhì)量，需要嚴(yán)格控制硫磷含量，通常要求硫含量低于0.05%，磷含量低于0.04%。合金元素對鋼材性能的影響1提高強(qiáng)度例如，加入鉻可提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。2改善韌性例如，加入鎳可提高鋼材的沖擊韌性。3增強(qiáng)耐腐蝕性例如，加入鉬可提高鋼材的耐酸性和耐堿性。4提升耐熱性例如，加入鎢可提高鋼材的耐高溫性能。合金元素改變鋼材的晶體結(jié)構(gòu)，從而影響其物理和機(jī)械性能。不同合金元素對鋼材性能的影響有所不同，需要根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇合適的合金元素組合。鋼材的熱處理熱處理在特定的溫度下對鋼材進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變其組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。目的提高鋼材的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性等性能，使其滿足不同的使用要求。類型淬火、回火、正火、退火，每種熱處理工藝都對應(yīng)不同的溫度和冷卻方式。淬火11.加熱將鋼材加熱到奧氏體化溫度以上，使鋼材內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變。22.冷卻快速冷卻至室溫，使鋼材內(nèi)部組織發(fā)生相變，提高硬度和強(qiáng)度。33.淬火介質(zhì)常用的淬火介質(zhì)包括水、油和鹽浴。回火定義將淬火后的鋼件加熱到低于淬火溫度的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，再緩慢冷卻的熱處理工藝?；鼗鹗菫榱私档痛慊痄摰挠捕群痛嘈?，提高鋼的韌性。目的改善鋼材的性能，例如提高韌性，降低硬度，減少內(nèi)應(yīng)力等。分類根據(jù)回火溫度的不同，可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。正火正火工藝將鋼材加熱到奧氏體化溫度，保溫一段時(shí)間，然后以適宜速度冷卻至室溫的熱處理工藝。正火目的改善鋼材的機(jī)械性能，如提高強(qiáng)度和韌性，同時(shí)細(xì)化晶粒，提高鋼材的加工性能。正火應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種鋼材的熱處理，例如碳素鋼、合金鋼等，可以提高鋼材的綜合性能。退火加熱將鋼材加熱到一定溫度，并保持一段時(shí)間，以使鋼材組織發(fā)生變化。緩慢冷卻從加熱溫度緩慢冷卻，通常是在爐內(nèi)冷卻。組織變化退火可以使鋼材組織變得更加均勻，從而改善鋼材的性能。鋼材常見缺陷及預(yù)防1表面缺陷表面缺陷常見于鋼材生產(chǎn)過程中，例如裂紋、氣孔、夾雜等。這些缺陷會影響鋼材的強(qiáng)度和耐腐蝕性，降低其使用壽命。2內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷指的是鋼材內(nèi)部的缺陷，例如空洞、夾層、裂紋等。這些缺陷會降低鋼材的強(qiáng)度和延展性，并影響其加工性能。3變形鋼材的變形是指在加工或使用過程中發(fā)生的形狀變化。變形會影響鋼材的外觀和強(qiáng)度，使其無法滿足設(shè)計(jì)要求。4預(yù)防措施嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，采用先進(jìn)的檢測技術(shù)，并做好鋼材的運(yùn)輸和保管工作，可以有效預(yù)防鋼材缺陷的產(chǎn)生。表面缺陷裂紋表面出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，影響鋼材的強(qiáng)度和韌性。氣孔表面出現(xiàn)小孔洞，影響鋼材的致密性和強(qiáng)度。氧化皮表面出現(xiàn)氧化層，影響鋼材的表面光潔度和防腐性能。夾渣表面出現(xiàn)雜質(zhì)，影響鋼材的均勻性和強(qiáng)度。內(nèi)部缺陷裂紋鋼材內(nèi)部的裂紋會導(dǎo)致強(qiáng)度降低，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。氣孔氣孔會降低鋼材的密度和強(qiáng)度，影響其機(jī)械性能。夾雜物夾雜物會影響鋼材的韌性和塑性，降低其耐腐蝕性能。疏松疏松是指鋼材內(nèi)部存在空洞或疏松的區(qū)域，會降低鋼材的強(qiáng)度和韌性。變形原因鋼材在加工、運(yùn)輸或施工過程中受到外力，導(dǎo)致其形狀發(fā)生改變。類型常見的變形類型包括彎曲、扭曲、拉伸和壓縮。影響變形會降低鋼材的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和美觀。預(yù)防可以通過合理的設(shè)計(jì)、工藝控制和質(zhì)量檢驗(yàn)等措施來預(yù)防變形。焊接對鋼材性能的影響晶體結(jié)構(gòu)改變焊接過程會改變金屬的晶體結(jié)構(gòu)，影響鋼材的強(qiáng)度、韌性和硬度。熱影響區(qū)焊接過程中產(chǎn)生的熱量會造成熱影響區(qū)，改變鋼材的組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致性能下降。焊接缺陷焊接過程中可能產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，影響鋼材的強(qiáng)度和耐久性。焊接方法1手工電弧焊是最常用的焊接方法之一，使用電弧產(chǎn)生高溫熔化金屬，連接金屬部件。2氣體保護(hù)焊利用惰性氣體保護(hù)焊縫區(qū)域，防止氧化，提高焊接質(zhì)量。3埋弧焊利用埋弧焊絲與焊件之間產(chǎn)生的電弧進(jìn)行焊接，適合大厚度鋼板的焊接。4激光焊接利用激光束的高能量密度熔化金屬，焊接速度快，精度高。焊接工藝焊接順序焊接順序影響焊接應(yīng)力分布。應(yīng)遵循由薄到厚，由小到大，由中心向邊緣的原則。焊接過程中應(yīng)盡量避免冷熱不均，防止產(chǎn)生變形和裂紋。焊接參數(shù)焊接電流、電壓、焊接速度、焊絲直徑等參數(shù)對焊接質(zhì)量有直接影響。合理選擇參數(shù)可確保焊接熔池穩(wěn)定、焊縫成形良好、焊接接頭牢固。焊接方法常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊等，選擇合適的方法可提高焊接效率和質(zhì)量。根據(jù)鋼材類型、厚度、焊接位置等選擇合適的焊接方法。焊接質(zhì)量控制焊接過程中要嚴(yán)格控制焊縫的形狀、尺寸、位置，防止出現(xiàn)焊接缺陷。對焊接接頭進(jìn)行必要的檢測，確保焊接質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。焊接缺陷裂紋焊接過程中熱應(yīng)力或冷卻速度過快，導(dǎo)致焊縫或熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。氣孔焊接時(shí)氣體無法逸出，形成氣孔，影響焊縫強(qiáng)度和密封性。夾渣熔渣未完全清除，夾雜在焊縫中，降低強(qiáng)度和韌性。咬邊焊縫邊緣熔化不足，造成焊縫與母材之間未熔合，影響強(qiáng)度。鋼材的運(yùn)輸和保管運(yùn)輸注意事項(xiàng)運(yùn)輸過程中避免劇烈震動防止雨淋和日曬鋼材捆綁牢固，防止滑落儲存注意事項(xiàng)干燥通風(fēng)的環(huán)境防止雨水浸泡地面平整，避免堆放過高運(yùn)輸中的注意事項(xiàng)安全措施鋼材運(yùn)輸應(yīng)采取安全措施，防止貨物在運(yùn)輸過程中發(fā)生滑落、傾翻或碰撞，確保運(yùn)輸安全。鋼材運(yùn)輸應(yīng)注意選擇合適的運(yùn)輸工具，并進(jìn)行安全捆扎，避免鋼材在運(yùn)輸過程中損壞。防雨防潮鋼材在運(yùn)輸過程中容易受到雨水和潮氣的侵蝕，應(yīng)采取相應(yīng)的防雨防潮措施，防止鋼材生銹。運(yùn)輸鋼材時(shí)，應(yīng)選擇合適的包裝，并注意運(yùn)輸路線，盡量避免經(jīng)過潮濕或雨水較多的地區(qū)。儲存中的注意事項(xiàng)干燥通風(fēng)避免潮濕環(huán)境，防止鋼材生銹。應(yīng)選擇通風(fēng)良好的場地，或在鋼材堆放區(qū)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備。墊高防潮將鋼材墊高放置，避免直接接觸地面，防止鋼材受潮。防雨防塵使用塑料布或油布覆蓋鋼材，避免雨水和灰塵污染。鋼材的檢驗(yàn)與驗(yàn)收外觀檢驗(yàn)檢查鋼材表面是否有裂紋、氣孔、夾雜物等缺陷。力學(xué)性能檢驗(yàn)通過拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等方法測定鋼材的強(qiáng)度、塑性和韌性。化學(xué)成分檢驗(yàn)通過化學(xué)分析方法測定鋼材中各元素的含量，確保符合設(shè)計(jì)要求。外觀檢驗(yàn)11.表面缺陷檢查表面是否有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。22.尺寸和形狀檢查尺寸和形狀是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。33.外觀顏色檢查表面是否有氧化皮、銹蝕或其他異常顏色。44.表面清潔度檢查表面是否清潔、無油污、雜物等。力學(xué)性能檢驗(yàn)拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度是材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是材料開始發(fā)生永久變形時(shí)的應(yīng)力。沖擊韌性沖擊韌性是材料抵抗沖擊載荷的能力，反映了材料的脆性程度?；瘜W(xué)成分檢驗(yàn)11.碳含量碳是鋼材中最主要的合金元素，含量越高，鋼材強(qiáng)度越高，但塑性和韌性越低。22