21鋼材性能檢測31張課件

學(xué)習(xí)情境2.1鋼材性能檢測學(xué)習(xí)情境2.1鋼材性能檢測1能力目標(biāo)：根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)用材的要求對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼材進(jìn)行選擇根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)鋼材主要機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、冷彎試驗(yàn)、韌性、可焊性）特點(diǎn)進(jìn)行檢測能力目標(biāo)：2任務(wù)1、低碳鋼和鑄鐵的拉伸性能檢測2、低碳鋼與鑄鐵的沖擊性能檢測任務(wù)3較高的強(qiáng)度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)用材的要求？足夠的變形能力，塑性、韌性好具有良好的加工性能（包括冷加工、熱加工和可焊性）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2019）規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。對(duì)需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。規(guī)范推薦的鋼種為Q235、Q345、Q390、Q420第一步：資訊較高的強(qiáng)度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)用材的要求？足夠的變形能力，塑性、韌性4一、力學(xué)性能（機(jī)械性能）單向拉伸試驗(yàn)曲線根據(jù)鋼材單向拉伸性能曲線，工程應(yīng)用中，鋼材的性能按理想彈塑性體考慮，fy定為鋼材拉、壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。試樣拉伸時(shí)，在拉斷前所承受的最大負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力，稱作抗拉強(qiáng)度對(duì)金屬施加拉力，金屬存在著力與變形成直線比例的階段，而這個(gè)階段的最大極限負(fù)荷Pp除以試樣的原橫截面積即為比例極限，用σP表示。金屬受外力作用發(fā)生了變形，外力去掉后，能完全恢復(fù)原來的形狀，這種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性變形的最大應(yīng)力稱為彈性極限，用σe表示。一、力學(xué)性能（機(jī)械性能）試樣拉伸時(shí)，在拉斷前所承受的最大負(fù)荷5強(qiáng)度—材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。fy為強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，是設(shè)計(jì)依據(jù)；fu鋼材的最大承載強(qiáng)度，安全儲(chǔ)備。屈強(qiáng)比=屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度塑性－δ5（δ10），鋼材在外力作用下產(chǎn)生塑變時(shí)而不破壞的能力。這種能力便于內(nèi)力重分布，可吸收能量，用伸長率δ表示。強(qiáng)度—材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。fy為強(qiáng)度設(shè)計(jì)63、韌性－沖擊韌性αk，鋼材在一定溫度下塑變及斷裂過程中吸收能量的能力，用于表征鋼材承受動(dòng)力荷載的能力（動(dòng)力指標(biāo)），按常溫（20o）、零溫（0o）、負(fù)溫（-20o、-40o）區(qū)分。衡量沖擊韌性的指標(biāo)：沖擊功3、韌性－沖擊韌性αk，鋼材在一定溫度下塑變及斷裂過程中吸收74、截面收縮率ψ—試件發(fā)生縮頸拉斷后，斷口處橫截面積A1與原橫截面積A0的縮減百分比。4、截面收縮率ψ—試件發(fā)生縮頸拉斷后，斷口處橫截面積A1與原8二、工藝性能1.冷彎性能－90o、180o，常溫下承受彎曲而不破裂的能力。是判別鋼材塑性及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。2.焊接性能－表征鋼材適應(yīng)焊接方法和焊接工藝的能力。可焊性分為施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性指對(duì)產(chǎn)生裂紋的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接構(gòu)件在焊接后的力學(xué)性能是否低于母材。3.耐久性—抵抗環(huán)境影響而不發(fā)生較大性能變化的能力。耐久性需要考慮的有耐腐蝕性、“時(shí)效”現(xiàn)象、疲勞現(xiàn)象等。注意防銹涂裝時(shí)效隨著時(shí)間的增長，鋼材的力學(xué)性能有所改變稱作時(shí)效。二、工藝性能9三、影響鋼材性能的因素1、化學(xué)成份2、冶金及軋制3、冷作硬化與時(shí)效硬化4、復(fù)雜應(yīng)力5、應(yīng)力集中6、殘余應(yīng)力7、溫度8、厚度三、影響鋼材性能的因素1、化學(xué)成份101、化學(xué)成份的影響

基本成份為Fe，炭鋼中含量占99％，C、Si、Mn為雜質(zhì)元素，S、P、N、O為冶煉過程中不易除盡的有害元素。C：含C↑使強(qiáng)度↑塑性、韌性、可焊性↓，應(yīng)控制在≤0.22%，焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)控制在≤0.20%。Si：含Si適量使強(qiáng)度↑其它影響不大，有益，應(yīng)控制≤0.1~0.3%Mn：含Mn適量使強(qiáng)度↑降低S、O的熱脆影響，改善熱加工性能，對(duì)其它性能影響不大，有益。S：含量↑使強(qiáng)度↑塑性、韌性、性能冷彎、可焊性↓；高溫時(shí)使鋼材變脆－熱脆現(xiàn)象。P：低溫時(shí)使鋼材變脆－冷脆現(xiàn)象；其它同SO、N：O同S；N同P，控制含量≤0.008%1、化學(xué)成份的影響112、冶金與軋制的影響冶金的影響主要為脫氧方法：沸騰鋼用Mn為脫氧劑，時(shí)間快，價(jià)格低，質(zhì)量差；鎮(zhèn)靜鋼用Si為脫氧劑，時(shí)間慢，價(jià)格高，質(zhì)量好。反復(fù)的軋制可以改善鋼材的塑性。常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋等。3、冷作硬化與時(shí)效硬化由于某種因素的影響而使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，增加脆性的現(xiàn)象稱之為硬化現(xiàn)象。當(dāng)加載超過材料比例極限卸載后，出現(xiàn)殘余變形，再次加載則屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，也稱“應(yīng)變硬化”鋼材中的C、N，隨著時(shí)間的增長和溫度的變化，而形成碳化物和氮化物，使鋼材變脆的“老化”現(xiàn)象稱之為時(shí)效硬化。2、冶金與軋制的影響124、復(fù)雜應(yīng)力的影響鋼材在多向同號(hào)應(yīng)力場作用下，一向的變形受到另一向的限制，而使鋼材強(qiáng)度增加，塑性、韌性下降，異號(hào)應(yīng)力場時(shí)則相反。5、應(yīng)力集中的影響鋼構(gòu)件由于截面的改變以及孔洞、凹槽、裂紋等原因而使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中實(shí)際為：局部應(yīng)力增大并多為同號(hào)應(yīng)力場。6、殘余應(yīng)力的影響鋼材在軋制、焊接、切割等過程中會(huì)產(chǎn)生在構(gòu)件內(nèi)部自相平衡的內(nèi)力,殘余應(yīng)力雖對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度無影響，但對(duì)構(gòu)件的變形（剛度）、疲勞以及穩(wěn)定承載力產(chǎn)生不利影響。構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免截面突變和尖銳角的情況4、復(fù)雜應(yīng)力的影響構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免截面突變和尖銳角的情況137、溫度的影響

溫度的影響，一般可分正溫與負(fù)溫影響兩部分。1.正溫范圍

100℃以內(nèi)對(duì)鋼材性能無影響；

100℃以上隨溫度升高，總的趨勢是強(qiáng)度、彈性模量降低，

塑性增大

250℃左右 抗拉強(qiáng)度略有提高，塑性和韌性降低，脆性增加——藍(lán)脆現(xiàn)象。該溫度區(qū)段稱為“藍(lán)脆區(qū)”。

250～350℃ 在應(yīng)力不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形——徐變現(xiàn)象。

600℃左右

彈性模量趨于零，承載能力幾乎完全喪失。7、溫度的影響1.正溫范圍100℃以內(nèi)對(duì)鋼材性142.負(fù)溫范圍當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，鋼材的脆性傾向隨溫度降低而增加。T1～T2之間溫度轉(zhuǎn)變脆性區(qū)，沖擊功急劇下降。而且不同的鋼材其脆性轉(zhuǎn)變區(qū)溫度不同，必須通過試驗(yàn)確定。使用溫度必須高于T1，但不一定高于T2。2.負(fù)溫范圍當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，鋼材的脆T1～T2158、厚度的影響隨著厚度的增加，鋼材的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪強(qiáng)度均下降。8、厚度的影響16想一想是否能夠根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)鋼材主要機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、冷彎試驗(yàn)、韌性、可焊性）特點(diǎn)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼材進(jìn)行選擇?想一想是否能夠根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)鋼材主要機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、冷彎試17四、結(jié)構(gòu)用鋼材的分類鋼材的牌號(hào)表示方法及結(jié)構(gòu)用鋼的種類（鋼材牌號(hào)由：“Q、屈服點(diǎn)值、質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法”四部分組成。Q：表示“屈”字拼音首位字母，意為“屈服強(qiáng)度”；質(zhì)量等級(jí)：分A~E五級(jí)（字序越高質(zhì)量越好）；脫氧方法：F－沸騰鋼；Z－鎮(zhèn)靜鋼（一般省略）；B－半鎮(zhèn)靜鋼；TZ－特殊鎮(zhèn)靜鋼（一般省略）。注：碳素結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D四級(jí)（Q195、Q215、Q235、Q255、Q275），含所有脫氧方法；低合金結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D、E五級(jí)（Q295、Q345、Q390、Q420、Q460），只有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q235-A、Q235-BF、Q235-D、Q235-E建筑結(jié)構(gòu)用鋼，宜選碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235及低合金鋼中的Q345、Q390、Q420四種鋼材。四、結(jié)構(gòu)用鋼材的分類鋼材的牌號(hào)表示方法及結(jié)構(gòu)用鋼的種類18五、建筑鋼材的品種、規(guī)格鋼板和鋼帶普通型鋼熱軋H型鋼和焊接H型鋼熱軋剖分T型鋼冷彎型鋼厚度方向性能鋼板結(jié)構(gòu)用鋼管五、建筑鋼材的品種、規(guī)格鋼板和鋼帶191、鋼板和鋼帶特點(diǎn)：薄板<4mm；中板20~60mm；厚板>60mm。表示方法：鋼板—厚度x寬度x長度鋼帶—厚度x寬度軋制方法：冷軋、熱軋2、普通型鋼工字鋼—規(guī)格為腰高x腿寬x腰厚的毫米數(shù)型號(hào)為腰高厘米數(shù)Ⅰ20a槽鋼—規(guī)格同工字鋼型號(hào)[32b角鋼—等邊角鋼邊寬x邊寬x邊厚毫米數(shù)L125×10不等邊角鋼長邊寬x短邊寬x邊厚毫米數(shù)L125×80×101、鋼板和鋼帶2021鋼材性能檢測31張課件213、熱軋H型鋼和焊接H型鋼熱軋分類：寬翼緣H型鋼HW；中翼緣H型鋼HM；窄翼緣H型鋼HN規(guī)格表示：高度x寬度x腹板厚度x翼緣厚度焊接分類：焊接H型鋼HA；焊接H型鋼鋼柱HGZ；輕型焊接H型鋼HAQ規(guī)格表示：高度x寬度4、熱軋剖分T型鋼由H型鋼剖分而得，分寬翼緣剖分T型鋼TW；中翼緣剖分T型鋼TM；窄翼緣剖分T型鋼TN。規(guī)格表示：高度x寬度x腹板厚度x翼緣厚度3、熱軋H型鋼和焊接H型鋼225、冷彎型鋼分類：通用冷彎開口型鋼；結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼6、厚度方向性能鋼板高層和超高層建筑中，當(dāng)鋼材較厚，需要鋼材沿厚度方向有良好抗層狀撕裂性能，即“Z向鋼”7、結(jié)構(gòu)用鋼管分類：熱軋無縫鋼管；焊接鋼管5、冷彎型鋼23六、鋼材的材質(zhì)檢驗(yàn)和驗(yàn)收鋼材的選擇要求（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；（2）荷載的種類（靜荷載或動(dòng)荷載）；（3）應(yīng)力特征；（4）連接方法（焊接或非焊接）；（5）工作條件（溫度，腐蝕等）；（6）鋼材厚度；原則：安全、經(jīng)濟(jì)、適用。六、鋼材的材質(zhì)檢驗(yàn)和驗(yàn)收鋼材的選擇要求（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要24《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2019）規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。對(duì)需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2019）規(guī)定：25驗(yàn)收項(xiàng)目層次檢驗(yàn)批分項(xiàng)工程分部工程質(zhì)量等級(jí)合格與優(yōu)良主控項(xiàng)目、一般項(xiàng)目、允許偏差項(xiàng)目驗(yàn)收項(xiàng)目層次26材料的選擇材料的檢測材料的應(yīng)用材料的選擇材料的檢測材料的應(yīng)用27小組討論列出：參考資料計(jì)劃、任務(wù)實(shí)施方法、任務(wù)實(shí)施步驟計(jì)劃、確定本小組計(jì)劃工