《建筑业用钢》课件

建筑业用钢建筑业用钢是建筑工程中不可或缺的材料。从钢筋混凝土结构到钢结构建筑，钢材在建筑工程中扮演着重要角色。课程目标了解建筑用钢种类掌握碳素钢、合金钢和特殊钢的特点及应用。掌握钢材的机械性能理解拉伸强度、屈服强度和冲击韧性等性能指标。学习钢材的热处理工艺了解淬火、回火、正火和退火等热处理方法。掌握钢材的检验与验收学会识别钢材的常见缺陷，进行外观检验、力学性能检验和化学成分检验。钢材种类及性能碳素钢主要由铁和碳组成，价格低廉、易于加工，用于建筑基础结构、钢筋混凝土和钢结构。合金钢在碳素钢的基础上添加了其他元素，例如铬、镍和锰，提高强度、韧性和耐腐蚀性。特殊钢具有特殊性能的钢材，如高强度、耐高温、耐磨损，主要用于高技术领域。碳素钢11.定义碳素钢是铁和碳组成的合金，碳含量在0.03%到2.11%之间，最常见的钢种。22.特点碳素钢强度、硬度和韧性都较高，且具有良好的加工性能，价格低廉，易于获得。33.分类根据碳含量划分，碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三种。44.应用广泛应用于建筑、机械、汽车、桥梁、船舶等领域。合金钢定义合金钢是指在碳钢中加入一种或多种合金元素，例如锰、硅、铬、镍、钼、钒等。这些元素可以提高钢材的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、耐热性等性能，使其适用于各种特殊用途。分类根据合金元素的种类和含量，合金钢可分为多种类型，例如低合金钢、中合金钢、高合金钢等。例如，不锈钢是一种常用的高合金钢，它具有耐腐蚀、耐高温等优异性能，广泛应用于建筑、化工、医疗等领域。特殊钢耐腐蚀钢耐腐蚀钢具有很高的耐腐蚀性，即使在潮湿的环境中也能保持其完整性。它们通常用于建筑行业，因为它们可以抵抗雨雪和冰霜的影响。耐高温钢耐高温钢能够承受高温，通常用于发电厂、锅炉和其他需要高温操作的工业领域。工具钢工具钢具有高硬度和耐磨性，适用于制造刀具、模具和其他工具，能够承受高压和磨损。磁性钢磁性钢具有磁性，广泛应用于电机、发电机和其他需要磁性的设备中。钢材的机械性能拉伸强度钢材抵抗拉伸断裂的能力。屈服强度钢材开始发生永久变形时的应力。冲击韧性钢材在冲击载荷下抵抗断裂的能力。拉伸强度定义材料在拉伸试验中，试样断裂前所能承受的最大拉伸应力。单位兆帕(MPa)意义反映材料抵抗拉伸变形的能力，是重要的力学指标。屈服强度屈服强度是指钢材在拉伸试验中，开始发生明显塑性变形时的应力。塑性变形是指钢材在受力后发生永久变形，不会恢复到原来的形状。屈服强度是衡量钢材抵抗塑性变形能力的重要指标。250MPa建筑用钢通常要求屈服强度大于250MPa。350MPa一些高强钢的屈服强度可以达到350MPa或更高。450MPa屈服强度越高，钢材的承载能力就越强。冲击韧性冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力。它是衡量材料在冲击载荷下的韧性的指标，对于建筑用钢来说尤为重要。冲击韧性测试通常采用夏比冲击试验机进行。测试结果以冲击功或冲击吸收功表示，单位为焦耳(J)。钢材的化学成分碳含量碳含量决定钢材的基本性能，如强度、硬度和韧性。硫含量硫含量过高会降低钢材的塑性和韧性，并导致热脆性。磷含量磷含量过高会降低钢材的强度和韧性，并导致冷脆性。合金元素合金元素可以改善钢材的性能，如强度、耐腐蚀性和耐热性。碳含量对钢材性能的影响碳含量是影响钢材性能的关键因素之一。碳含量越高，钢材的强度和硬度越高，但塑性和韧性越低。1高碳钢高强度，低韧性2中碳钢强度和韧性均衡3低碳钢低强度，高韧性建筑行业常用中碳钢，兼具强度和韧性，满足结构要求。硫磷含量对钢材性能的影响硫含量的影响硫会降低钢材的塑性和韧性，使其在高温下变脆，易产生热脆。磷含量的影响磷会降低钢材的强度和韧性，使其在低温下变脆，易产生冷脆。控制硫磷含量为了保证钢材的质量，需要严格控制硫磷含量，通常要求硫含量低于0.05%，磷含量低于0.04%。合金元素对钢材性能的影响1提高强度例如，加入铬可提高抗拉强度和屈服强度。2改善韧性例如，加入镍可提高钢材的冲击韧性。3增强耐腐蚀性例如，加入钼可提高钢材的耐酸性和耐碱性。4提升耐热性例如，加入钨可提高钢材的耐高温性能。合金元素改变钢材的晶体结构，从而影响其物理和机械性能。不同合金元素对钢材性能的影响有所不同，需要根据具体应用场景选择合适的合金元素组合。钢材的热处理热处理在特定的温度下对钢材进行加热、保温和冷却，改变其组织结构和性能的工艺。目的提高钢材的强度、硬度、韧性、耐磨性等性能，使其满足不同的使用要求。类型淬火、回火、正火、退火，每种热处理工艺都对应不同的温度和冷却方式。淬火11.加热将钢材加热到奥氏体化温度以上，使钢材内部组织发生转变。22.冷却快速冷却至室温，使钢材内部组织发生相变，提高硬度和强度。33.淬火介质常用的淬火介质包括水、油和盐浴。回火定义将淬火后的钢件加热到低于淬火温度的某一温度，保温一定时间后，再缓慢冷却的热处理工艺。回火是为了降低淬火钢的硬度和脆性，提高钢的韧性。目的改善钢材的性能，例如提高韧性，降低硬度，减少内应力等。分类根据回火温度的不同，可分为低温回火、中温回火和高温回火。正火正火工艺将钢材加热到奥氏体化温度，保温一段时间，然后以适宜速度冷却至室温的热处理工艺。正火目的改善钢材的机械性能，如提高强度和韧性，同时细化晶粒，提高钢材的加工性能。正火应用广泛应用于各种钢材的热处理，例如碳素钢、合金钢等，可以提高钢材的综合性能。退火加热将钢材加热到一定温度，并保持一段时间，以使钢材组织发生变化。缓慢冷却从加热温度缓慢冷却，通常是在炉内冷却。组织变化退火可以使钢材组织变得更加均匀，从而改善钢材的性能。钢材常见缺陷及预防1表面缺陷表面缺陷常见于钢材生产过程中，例如裂纹、气孔、夹杂等。这些缺陷会影响钢材的强度和耐腐蚀性，降低其使用寿命。2内部缺陷内部缺陷指的是钢材内部的缺陷，例如空洞、夹层、裂纹等。这些缺陷会降低钢材的强度和延展性，并影响其加工性能。3变形钢材的变形是指在加工或使用过程中发生的形状变化。变形会影响钢材的外观和强度，使其无法满足设计要求。4预防措施严格控制生产工艺，采用先进的检测技术，并做好钢材的运输和保管工作，可以有效预防钢材缺陷的产生。表面缺陷裂纹表面出现细小的裂缝，影响钢材的强度和韧性。气孔表面出现小孔洞，影响钢材的致密性和强度。氧化皮表面出现氧化层，影响钢材的表面光洁度和防腐性能。夹渣表面出现杂质，影响钢材的均匀性和强度。内部缺陷裂纹钢材内部的裂纹会导致强度降低，可能导致结构失效。气孔气孔会降低钢材的密度和强度，影响其机械性能。夹杂物夹杂物会影响钢材的韧性和塑性，降低其耐腐蚀性能。疏松疏松是指钢材内部存在空洞或疏松的区域，会降低钢材的强度和韧性。变形原因钢材在加工、运输或施工过程中受到外力，导致其形状发生改变。类型常见的变形类型包括弯曲、扭曲、拉伸和压缩。影响变形会降低钢材的强度和稳定性，影响建筑结构的安全性和美观。预防可以通过合理的设计、工艺控制和质量检验等措施来预防变形。焊接对钢材性能的影响晶体结构改变焊接过程会改变金属的晶体结构，影响钢材的强度、韧性和硬度。热影响区焊接过程中产生的热量会造成热影响区，改变钢材的组织结构，导致性能下降。焊接缺陷焊接过程中可能产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷，影响钢材的强度和耐久性。焊接方法1手工电弧焊是最常用的焊接方法之一，使用电弧产生高温熔化金属，连接金属部件。2气体保护焊利用惰性气体保护焊缝区域，防止氧化，提高焊接质量。3埋弧焊利用埋弧焊丝与焊件之间产生的电弧进行焊接，适合大厚度钢板的焊接。4激光焊接利用激光束的高能量密度熔化金属，焊接速度快，精度高。焊接工艺焊接顺序焊接顺序影响焊接应力分布。应遵循由薄到厚，由小到大，由中心向边缘的原则。焊接过程中应尽量避免冷热不均，防止产生变形和裂纹。焊接参数焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径等参数对焊接质量有直接影响。合理选择参数可确保焊接熔池稳定、焊缝成形良好、焊接接头牢固。焊接方法常用的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等，选择合适的方法可提高焊接效率和质量。根据钢材类型、厚度、焊接位置等选择合适的焊接方法。焊接质量控制焊接过程中要严格控制焊缝的形状、尺寸、位置，防止出现焊接缺陷。对焊接接头进行必要的检测，确保焊接质量符合设计要求。焊接缺陷裂纹焊接过程中热应力或冷却速度过快，导致焊缝或热影响区出现裂纹。气孔焊接时气体无法逸出，形成气孔，影响焊缝强度和密封性。夹渣熔渣未完全清除，夹杂在焊缝中，降低强度和韧性。咬边焊缝边缘熔化不足，造成焊缝与母材之间未熔合，影响强度。钢材的运输和保管运输注意事项运输过程中避免剧烈震动防止雨淋和日晒钢材捆绑牢固，防止滑落储存注意事项干燥通风的环境防止雨水浸泡地面平整，避免堆放过高运输中的注意事项安全措施钢材运输应采取安全措施，防止货物在运输过程中发生滑落、倾翻或碰撞，确保运输安全。钢材运输应注意选择合适的运输工具，并进行安全捆扎，避免钢材在运输过程中损坏。防雨防潮钢材在运输过程中容易受到雨水和潮气的侵蚀，应采取相应的防雨防潮措施，防止钢材生锈。运输钢材时，应选择合适的包装，并注意运输路线，尽量避免经过潮湿或雨水较多的地区。储存中的注意事项干燥通风避免潮湿环境，防止钢材生锈。应选择通风良好的场地，或在钢材堆放区设置通风设备。垫高防潮将钢材垫高放置，避免直接接触地面，防止钢材受潮。防雨防尘使用塑料布或油布覆盖钢材，避免雨水和灰尘污染。钢材的检验与验收外观检验检查钢材表面是否有裂纹、气孔、夹杂物等缺陷。力学性能检验通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等方法测定钢材的强度、塑性和韧性。化学成分检验通过化学分析方法测定钢材中各元素的含量，确保符合设计要求。外观检验11.表面缺陷检查表面是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。22.尺寸和形状检查尺寸和形状是否符合标准要求。33.外观颜色检查表面是否有氧化皮、锈蚀或其他异常颜色。44.表面清洁度检查表面是否清洁、无油污、杂物等。力学性能检验拉伸强度拉伸强度是材料在断裂前所能承受的最大拉伸应力。屈服强度屈服强度是材料开始发生永久变形时的应力。冲击韧性冲击韧性是材料抵抗冲击载荷的能力，反映了材料的脆性程度。化学成分检验11.碳含量碳是钢材中最主要的合金元素，含量越高，钢材强度越高，但塑性和韧性越低。22