STRU-02-第二章 金属结构的材料

1、第二章第二章 起重运输机金属结构的材料起重运输机金属结构的材料 第一节 金属结构常用材料的分类和性能第二节 轧制钢材 第三节 铝合金的应用 第四节 起重运输机金属结构的选材原则第二章 作业起重机金属结构工作的特点起重机金属结构工作的特点： 工作繁重、承受动载及冲击载荷、工作环境恶劣。工作繁重、承受动载及冲击载荷、工作环境恶劣。对金属结构材料的要求：对金属结构材料的要求： 满足设计要求，同时考虑加工性、可焊性、低温满足设计要求，同时考虑加工性、可焊性、低温脆断、时效性、防腐性等。脆断、时效性、防腐性等。学习本章的目的：学习本章的目的： 能正确选择金属结构的材料，保证起重机安全、能正确选择金属结构

2、的材料，保证起重机安全、正常地工作，并且经济合理。正常地工作，并且经济合理。第一节第一节 金属结构常用材料的分类和性能金属结构常用材料的分类和性能 起重运输机金属结构常用材料起重运输机金属结构常用材料主要构件主要构件：碳素结构钢：碳素结构钢( (普通、优质普通、优质) )、低合金、低合金结构钢结构钢支座支座：铸钢：铸钢一、结构钢的分类及特性一、结构钢的分类及特性1.1.按冶炼方法分类按冶炼方法分类平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢( (分为酸性和碱性分为酸性和碱性) )电炉钢电炉钢2. 按脱氧程度分类按脱氧程度分类镇静钢镇静钢（符号（符号Z，省略），省略）沸腾钢沸腾钢（符号符号F）半镇静钢半镇静钢（符号

3、（符号b）3. 碳素结构钢的分类及表示方法碳素结构钢的分类及表示方法按屈服点（按屈服点（s）数值，碳素结构钢划分为）数值，碳素结构钢划分为： Q195，Q215，Q235，Q255，Q275按化学成分按化学成分Q235分为分为A、B、C、D四个质量等级。四个质量等级。钢牌号表示方法钢牌号表示方法： 屈服点数值屈服点数值(MPa) 脱氧方法符号（省略时为脱氧方法符号（省略时为 Z或或TZ) 如：如：Q 235 A F 代表代表“屈服点屈服点” 质量等级代号质量等级代号(A、B、C或或D）4. 常用低合金结构钢及表示方法常用低合金结构钢及表示方法 主要承载结构常用主要承载结构常用Q345(16Mn

4、) 、15MnTi。钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母(Q)、屈服点、屈服点数值、质量等级符号数值、质量等级符号(A、B、C、D、E)三个部分按三个部分按顺序排列。顺序排列。 Q295，Q345，Q390，Q420，Q460 由低合金钢制成的结构稳定性差，而结构的刚度由低合金钢制成的结构稳定性差，而结构的刚度与碳素钢相同，所以只有在强度是控制条件时，采用与碳素钢相同，所以只有在强度是控制条件时，采用低合金钢替代碳素结构钢才最合理。低合金钢替代碳素结构钢才最合理。 钢牌号表示方法：钢牌号表示方法： 如：如： ZG 230 - 450 铸钢铸钢 屈服限屈服限 抗拉

5、强度抗拉强度(MPa) 二、铸钢二、铸钢 金属结构的联接分为金属结构的联接分为焊接焊接和和螺栓联接螺栓联接二大类。二大类。 手工焊手工焊 自动焊自动焊1. 1. 焊条焊条( (手工焊用手工焊用) )或或焊丝焊丝( (自动焊用自动焊用) )、焊剂焊剂的型号的型号见表见表2-12-1。 焊接材料的强度应与主体金属强度相适应。焊接材料的强度应与主体金属强度相适应。 焊接 方法 三、连接件的材料三、连接件的材料 表表2-1 起重机金属结构常用焊条、焊丝及焊剂起重机金属结构常用焊条、焊丝及焊剂 焊接类别焊条或焊丝型号用途正配焊剂E43，E50等系列焊接重要的低碳结构钢E50，E55等系列焊接低合金钢和重

6、型结构H08A,H08E等普通碳素结构钢一般焊接构件 HJ430，HJ431，HJ433等H08MnA、H10Mn2、H10Mnsi等16Mn等强度在300MPa400Mpa的焊接构件HJ430，HJ431，HJ433等气体保护焊H08Mn2si等焊接低碳钢及490Mpa级低合金高强钢结构手工焊埋弧自动焊如如 E 50焊条焊条熔敷金属（由焊条材料及被焊结构材料在焊熔敷金属（由焊条材料及被焊结构材料在焊缝处熔合在一起构成）的抗拉强度为缝处熔合在一起构成）的抗拉强度为50kgf/mm50kgf/mm2 2，即，即 b b=500MPa=500MPa。 2. 2. 螺栓联接螺栓联接 普通螺栓联接普通

7、螺栓联接 高强度螺栓联接。高强度螺栓联接。普通螺栓普通螺栓联接材料：联接材料： 碳素结构钢或优质碳素结构钢碳素结构钢或优质碳素结构钢高强度螺栓高强度螺栓联接所用材料见下表：联接所用材料见下表： 表表2-2 2-2 起重机用高强度螺栓、螺母及垫圈起重机用高强度螺栓、螺母及垫圈类别性能等级推荐材料材料标准号适用规格20MnTiBGB3077-88M2440BGB3077-88M2435VBGB1231-84M3045GB699-88M2235GB699-881645,35GB699-8815MnVBGB1591-888H35GB699-88垫圈HRC354545,35,65MnGB699-88螺栓

8、、螺母、垫圈的使用组合螺栓10.9S螺栓10.9S8.8S8.8S螺母10H8H螺母10H垫圈HRC3545HRC35451. 力学性能强度 衡量指标衡量指标：屈服点屈服点s、 抗拉强度抗拉强度b（MPa）塑性 %1000ll%1000AA四、结构钢的性能四、结构钢的性能衡量指标：伸长率衡量指标：伸长率、截面收缩率、截面收缩率(%)韧性 衡量指标：冲击吸收功AK（J）韧性试验韧性试验2. 2. 工艺性能工艺性能可焊性可焊性 可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝和附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后接头和附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后

9、接头强度是否与母体相近的性能。（强度是否与母体相近的性能。（碳当量碳当量） 可焊性主要受化学成分极其含量的影响。可焊性主要受化学成分极其含量的影响。冷弯性能冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。反映了钢指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。反映了钢材的冷加工性能。材的冷加工性能。 衡量指标衡量指标：冷弯试验值冷弯试验值 d/ad/a d d弯心直径；弯心直径；a a 试件厚度。试件厚度。化学成分的影响化学成分的影响 C C、MnMn、Si Si 含量增加，钢的强度、硬度增大；含量增加，钢的强度、硬度增大；塑性、韧性、可焊性降低。塑性、韧性、可焊性降低。 对焊接结构：对焊接结构：C C0.2%

10、0.2%； 对碳素结构钢：对碳素结构钢： MnMn=(0.3=(0.30.7)%0.7)%，Si0.3%Si0.3%； 对低合金钢：对低合金钢： MnMn=(1.2=(1.21.6)%1.6)%， Si =(0.2Si =(0.20.55)%0.55)% 控制控制S S、P P、OO、N N等有害成分。等有害成分。五、影响钢材性能的主要因素五、影响钢材性能的主要因素温度温度冷加工冷加工焊接焊接复杂应力状态复杂应力状态第二节第二节 轧制钢材轧制钢材 轧制钢材（钢板、型钢）是制造起重机金属结构轧制钢材（钢板、型钢）是制造起重机金属结构最基本的元件。最基本的元件。 金属结构常用轧制钢材截面 轧制钢材

11、在工程图上的表示方法：轧制钢材在工程图上的表示方法：钢板钢板：厚厚宽宽长，如长，如: : 202060060010001000角钢角钢：边长：边长边长边长边厚边厚长，长， 如：如： 等边角钢：等边角钢：100100101010001000 不不等边角钢：等边角钢：8080100100101010001000槽钢槽钢：匚型号：匚型号长，或长，或 匚高匚高宽宽翼板厚翼板厚长长 如：匚如：匚40b40b10001000，或匚，或匚40040010210212.512.510001000工字钢工字钢：工型号：工型号长，或长，或 工工 高高宽宽腹板厚腹板厚长长 如：工如：工20a20a10001000，

12、或，或 工工2002001001007 710001000钢管钢管：直径直径壁厚壁厚长，如：长，如：100100101010001000第三节第三节 铝合金的应用铝合金的应用 铝合金的特点：铝合金的特点：优点优点：容重小（：容重小（=265002800N/m3）、低温冲击）、低温冲击韧性好、耐腐蚀等。韧性好、耐腐蚀等。缺点缺点：弹性模数小（：弹性模数小（E=0.71105MPa）,故弹性变故弹性变形大。线膨胀系数高（形大。线膨胀系数高（=22 10-624 10-6）,故故温度增高时易变形。温度增高时易变形。 可焊性较差，疲劳强度低，价格贵。可焊性较差，疲劳强度低，价格贵。 第四节第四节 起重

13、运输机金属结构的选材原则起重运输机金属结构的选材原则 1. 1. 金属结构的类型金属结构的类型 2. 2. 载荷性质载荷性质 3. 3. 工作温度工作温度 4. 4. 工作环境工作环境 第二章第二章 作业作业 2-1 碳素结构钢的性能包括哪些内容？碳素结构钢的性能包括哪些内容？ 2-2 普通碳素结构钢如何分类？各类钢的应用范围如何？普通碳素结构钢如何分类？各类钢的应用范围如何？ 2-3 起重机金属结构选择材料应考虑哪些因素？起重机金属结构选择材料应考虑哪些因素？ 2-4 一台起重量为一台起重量为200t的门式起重机，工作级别为的门式起重机，工作级别为A2，最低，最低工作温度为工作温度为 40 C，试确定该起重机的金属结构应选用什么，试确定该起重机的金属结构应选用什么钢材制造？钢材制造？ 2-5 在何种情况下选用低合金钢取代碳素结构钢是合理的、在何种情况下选用低合金钢取代碳素结构