钢结构基础知识系列讲座之一ppt课件

钢架基础知识系列讲座之一，钢架与结构用钢，2009.11，第一部分，钢的分类与钢板新国家标准，1 .钢的分类以不同的方式在钢中有很多分类，1.1是否按化学成分加入合金元素，碳钢与合金钢：碳钢在钢中为了脱氧而使用硅(Si )、锰(Mn )等合金元素根据碳含量的高低，可以分为低碳钢C0.25%中碳钢c0.25 %c0.60 %高碳钢C0.60%，合金钢是指除了Si、Mn等元素以外，还含有其他合金元素(铬、镍、钼、钛、钒、铜、铝、铌等和稀有的合金元素) 根据钢中所含的主要合金元素，可分为锰钢、硅钢、硼钢等，根据1.2冶炼方法不同，可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。 平炉钢技术落后几乎没有采用。 1.3不同脱氧度分类(1)沸腾钢(f )沸腾钢脱氧不完整，组织不致密，性能差。 结构一般不使用沸腾钢。 (2)镇静钢(z )脱氧完整，组织致密，成分均匀，性能好。 (3)半镇静钢的脱氧度在沸腾钢和镇静钢之间。 (新规格被废止)，按照1.4质量分类时，(1)普通钢S0.05%、P0.045%(2)优质钢S0.035%、P0.035%(3)高级优质钢S0.030%、P0.030%、1.5用途分类时，(1) 结构钢为含碳结构钢和合金结构钢碳结构钢的一般S0.055% P0.045%优质碳结构钢s，p含量均为0.040%(2)合金结构钢在优质碳钢上适当添加一种或多种合金元素，提高钢的强度、韧性和淬火性。 (3)工具钢包括碳工具钢、合金工具钢、高速钢(4)特殊性能钢，例如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等，2 .钢板带的分类板带的产量在钢材中所占的比例约为45%65%的板带的宽度b与厚度h之比较大，一般来说B/H达到5000以上。 板材-宽幅比和表面积大的扁平钢材，通常对于切成一定尺寸的长度的产品，用辊供给的称为带钢或板辊，其中宽度在600mm以上称为宽带钢，不足600mm称为窄带钢。 具有一定尺寸长度的板材被称为钢板，根据2.1规格，(1)中厚板的中板厚度为420mm厚板厚度为2060mm厚板厚度为60160mm(2)薄板(包括带钢)厚度为0.24mm极薄带材(箔材)厚度为0.0010.2mm 2.2按生产方法分类(1) 热轧钢板-钢坯加热轧制(2)冷轧钢板-钢坯不加热轧制，一般轧制极薄板，按用途分为2.3桥梁钢板、结构钢板、锅炉钢板、造船钢板、汽车钢板、装甲钢板、电磁钢板、弹簧钢板等，2.4镀锌板(热镀锌板、镀锌板) 镀锡板复合钢板按表面特性分类3 .建筑结构用钢新国家标准我国建筑结构用钢板采用以下国家标准： 碳素结构钢 建筑结构用钢板 低合金高强度结构钢3. 1碳结构钢(1)普通碳结构钢-常用钢种国标桥梁用结构钢 (GB/T700-2006 )品牌质量等级Q195-Q215A、BQ235A、b、c、DQ275A、b、c、DQ-屈服强度的“屈”字汉语拼音235-屈服强度值(MPa )定义为厚度16mm，2006基准根据1988基准，如下变更了脱氧方法。 半镇静钢在Q255品种化学成分中，将碳、锰含量区间的值改为上限值，取消各品种钢材的碳、锰含量下限值，大幅提高锰含量上限值。 q95牌号钢p、s含量分别从0.045%和0.050%下降到0.035%和0.040%，力学性能有变化和提高，碳结构钢时隔20年修订，应用时注意以下几点：设计中选用Q235-A(B )级钢时，应选用镇静钢，选用沸腾钢在保证力学性能的情况下，a级钢的碳、锰、硅含量不作为交货条件。 因此，焊接结构不适合使用235-A级钢。 厚度超过60100mm的Q235级钢的屈服强度提高了约7%，因此现行的规范中强度的馀量设计得很大。(2) 碳素结构钢 (GB/T699-1999 )一般不是建筑钢结构，而是用于一部分工具类等专用钢。 GB/T699-99中钢的分类，冶金品质类别：优质钢高级优质钢a特级优质钢e使用加工方法类别：冲压加工用钢UP切削加工用钢UC钢的品种最多为31种编号。 3.2 优质碳素结构钢 (GB/T19879-2005 )该标准是原冶金行业标准建筑结构用钢板 (YB4104-2000 )修订的国标，于2005年公布。 本标准钢板简称GJ钢板，是我国建筑钢结构专用的第一钢材品种，其综合性能优于高层建筑用钢板 (GB/T1591-1994 )。 Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ等品牌用于重要的建筑结构。 3.3 低合金高强度结构钢 (GB/T1591-2008 )自2009年10月1日起实施，与1994标准相比，主要变化如下：扩大标准适用范围增加Q500、Q550、Q620、Q690的强度等级，取消Q295等级的s， 修正了加强p等有害元素控制的钢材的碳当量和裂纹敏感系数的计算公式和增加规定的钢材交货状态，取消调质钢的规定修正了钢材力学性能值和厚度群距的规定，提高了表明屈服强度为下降伏强度的冲击吸收能量值，提高了各品牌钢的厚度方向性能要求。 品种质量等级Q345A、b、c、d、EQ390A、b、c、d、EQ420A、b、c、d、EQ460C、d、EQ500C、d、EQ550C、d、EQ620C、d、EQ690C、d、e、3.4 低合金高强度结构钢 (GB/T714-2008 )是否为2009年10月1日与2000年标准相比，修改了Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q钢级增加的钢化学成分的规定，s， 修正了严格控制p有害元素的碳当量的计算式，增加了裂纹敏感系数的规定，增加了炉外精炼的要求，修正了钢材的交货状态，提高了钢材的厚度效果规定，提高了冲击吸收能量值， 修正了解除时效冲击规定的各品牌钢厚度方向性能要求增加的检查规则，品牌质量等级Q235qC、d、EQ345qC、d、EQ370qC、d、EQ420qD、EQ460qD、EQ500qD、EQ550qD、EQ620qD、EQ690qD，e注： q为“桥”字中文3.5GB/T1591-2008和GB/T714-2008比较(1)化学成分比较CQ460以前的 714 比 1591 低0.02%， 与Q460以后同样，SiQ420以前的“714”在比“1591”高0.05%的Q420之后降低0.05%MnMn，在“714q620以前将下限1%P“714”在比“1591”低0.05%的s714”在比“1591”低0.050.10Nb、v， 将N“714”设定为比“1591”低的Ti“714”设定为比“1591”低的Mo“714”设定为比“1591”高，(2)可焊接指标的比较碳当量(CEV )热轧、控制轧制交货：不同品种，厚度“714”设定为比“1591”低0.0.0的品种， 厚度714为比1591低0.040.08%的热机械轧制(TMCP )或TMCP回火状态下交货的两个规范大致相当于焊接裂纹敏感指数(Pcm)TMCP或TMCP的回火状态交货(C0.12% )的两个规范，(3)钢的拉伸性能(=16100mm ) 714 、 1591 rel (下降伏强度) Mpa各级钢相当于超过Rm155120的变动范围即160-190MPaA(% )这两个规格，注：上屈服强度(ReH )和下降伏强度(rel )的图(4)V型冲击试验温度和冲击吸收能量=12150mm 40c“714”“1591”q 345q 460447j 34jq 500q 69047 JC、d、e级别分别为55J、47 j、31J、3.6钢材级别和质量级别的基本原则桥梁中的主体结构选定为桥梁用结构钢。 低温冲击高桥梁要求采用质量等级高的桥梁钢。 要求良好焊接性能的焊接结构选用CEV或Pcm低的钢材。 交货状态除符合钢品牌、质量等级外，还应符合结构焊接、制作工艺。 假构造和桥梁中的辅助构造选择碳构造钢和低合金高强度构造钢，根据制作选择质量等级，一般选择a、b、c级。第二部分，碳钢基础知识，1 .金属和合金结构的基本概念，无定形和晶体的所有物质都由原子构成，固体物质按其结构分为无定形和晶体。 原子是不规则的排列，被称为非晶质，例如玻璃、塑料等。 原子有规律地排列叫晶体，金属都是晶体。 1.1晶粒和晶界金属的金相组织中所见的金属由许多小块构成，这些小块称为晶粒，晶粒和晶粒的边界称为晶界。 金属晶粒越细，强度、塑性韧性越高。 1.2合金根据结构不同，称为固溶体的两种或两种以上元素在固体时能够相互溶解的固溶体，例如碳溶解于铁中。 化合物的两种以上元素按一定比例化合为新化合物。 铁和碳的化合物Fe3C等。 机械混合物的两种或更多种元素在固态时不溶解，也不化合，形成紧密的混合物。 例如20号钢由75%铁素体和25%珠光体组成，1.3铁碳合金状态图碳钢和铸铁为铁碳合金，铁碳合金图为铁碳合金缓慢加热和冷却时组织性能的变化规律。 也是研究铁碳合金和加工的理论基础和重要工具。 介绍碳钢(碳含量不足2.11% )的状态图。 (1)铁-碳合金状态图、(2)铁-碳合金状态图各地域的组织AC线为液相线. 各成分的合金温度是比AC线整体高的液体，冷却到AC线开始结晶析出为止。 AE线是固体线。 当温度下降到AE线时，组织中的液体都变成奥氏体。 AESG区域内的组织奥氏体GS线也称为A3线，碳量0.8%，GS线以上全部奥氏体PSK线也称为A1线，是温度723的水平线，该温度是奥氏体和珠光体相互转化的温度，作为1.4碳钢组织的基本组成物的铁素体碳溶解于铁中常用的表示。 其组织性能接近纯铁，具有较低的强度和硬度，具有良好的塑性韧性。 奥氏体碳溶解在r铁中形成的固溶体。 其强度、硬度低，具有优良的塑性，温度越高，强度和硬度越低，塑性越好。 由渗碳体铁和碳构成的化合物Fe3C。 钢中碳含量越高，Fe3C的数量越多，其性能越硬越脆。 由珠光体铁氧体和渗碳体组成的密机械混合物。 随碳含量的增加而增加，强度和硬度增加，塑性韧性降低。 1.5碳钢室温组织亚共析钢的碳含量低于0.8%，碳含量等于0.8%，过共析钢的碳含量超过0.8%，2 .钢热处理钢的目的是通过改变或改善钢的性能，在热处理过程中实现钢的组织转化。 中厚板生产中常用的热处理作业为退火、正火、淬火和回火。 2.1退火是在A3或A1温度以上加热到2030后，保温一定时间后，慢慢冷却到室温的过程。 目的通过降低钢的硬度，使加工变得容易。 晶粒微细化和内部应力的去除，为以后的热处理做准备。 2.2正火将钢加热至A3或Acm以上的3050，保温使钢完全奥氏体化后，在空气中冷却。 正火珍珠岩比退火细，硬度和强度比退火略高。 经常使用正火代替退火。 正火又称常化。 2.3将淬火钢加热至A3或A1线以上3050，保温后投入水或油中使其迅速冷却的过程。 目的通过提高钢的硬度，以快速冷却速度淬火后的钢可以得到高硬度的马氏体。 淬火含碳量低的钢，硬度有限。 2.4回火-淬火回火钢淬火后虽然提高了硬度和强度，但同时也降低了冲击韧性，淬火后的钢都必须回火。 将淬火后的钢再次加热至A1线(723)以下，保温一段时间后冷却的方法称为回火。 回火温度越高，钢的强度和硬度越低，塑性韧性越高。 根据回火加热温度，可分为三种回火。(1)低温回火温度为150200左右，降低脆性，提高冲击韧性，硬度降低少，用于高硬度，高耐磨用钢(2)的中温回火温度为300450左右，钢的硬度降低，韧性提高，弹簧类用钢(3)的高温回火温度为500650左右，淬火钢的内部应力几乎为钢材淬火后进行高温回火又称为调质处理。 3、碳钢中的化学元素及其对性能的影响(1)常驻元素在炼钢原料的含有和冶炼过程中不可避免地是为了脱氧目的而添加的。 (2)有共存元素的炉钢中意外含有的元素(例如废钢中混合了不同的合金钢)是非常常见的。 (3)合金元素为某个目的而添加的元素。碳(c )的含碳量对钢的性能影响最大，含碳量增高，钢的强度、硬度增加，塑性和韧性降低，焊接性变差。 硅(Si )最基本的脱氧剂。 硅溶于铁素体，增加钢的强度硬度，但降低塑性韧性，不宜硅含量过高。 锰(Mn )锰去氧，形成MnS，降低s对钢的有害作用，减少脆性。 锰是轧制过程中非常重要的元素，能使晶粒微细化，提高强度，提高韧性，但含量过高容易变成贝氏体，不利于韧性。 硫(S)S在钢中形成MnS后，低温轧制时易沿晶粒开裂，钢各向异性大，不利于塑性、韧性，含量越低越好。 磷(p )可溶于铁素体，增加钢的强度硬度，降低冲击韧性，低温时特别严重。 这种有害元素越少越好。 另外，在钼(Mo )中添加Mo是为了进一步提高强度镍(Ni )、铬(Cr )、铜(Cu )，Ni在0.5%以下可以改善钢韧性铝(Al )的最终脱氧剂。 钢中存在可溶铝时，有利于性能，形成AlN使晶粒微细化，固定n可提高钢的韧性。铌(Nb )、钒(v )、钛(Ti )等微合金化元素的作用控制轧制过程，加入Nb、v、Ti元素在钢中形成碳、氮或碳氮化合物，抑制晶粒生长，发挥分散强化作用，在获得强度和韧性的同时提高强度和韧性。 第三部分结构在钢新国标解读，GB/T1591-2008和GB/T714-20082008-12-06发表实施2009-10-01，1 .焊接可能性指标1.1碳当量(CEV )由熔炼分析成分按下式计算： CEV=C Mn/6