• FeO + C → Fe + CO↑
气泡含量较多，组织不 够致密 • 特点： 均匀 化学偏析较大，成分不 成本较低 用于普通结构
• （2）镇静钢：脱氧充分，钢水浇注后，不产生气泡，在 锭模内平静凝固，用“Z”表示。
结构致密 • 特点： 化学成分均匀 成本较高
――用于结构中要求较高的部位。
低碳钢C O.25% 中碳钢 0.25 0.6% 高碳钢 0.6 2.06%
低合金钢 合金总量 5% 中合金钢 510 % 高合金钢 ＞ 1一、力学性能 • （一）抗拉性能 • 低碳钢受力拉至拉断，全过程分为四个阶段：弹性阶段、 屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段，P166图8.1 。
• • • • • • • •
2、应用 通常抗拉强度越大,抵抗塑性变形能力越大，硬度也越大。 对于碳素钢：当HB＜175时，抗拉强度бb≈3.6HB 当HB＞175时，抗拉强度бb≈3.5HB 可直接在钢结构上测出HB，估算抗拉强度бb 二、冷弯性能 1、含义：指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 用弯曲角度α、弯心直径d与钢材厚度a比值 d/a表示.
钢材的介绍
第一节 钢的的冶炼与分类
• 一、钢的冶炼 • （一）炼铁 炼铁炉中铁矿石还原 • 铁矿石 生铁 ＋ 矿渣 • Fe2O3、Fe3O4 → Fe
•
• • • •
生铁：C含量2.06-6.67% ，P、S等杂质等含量也较高。 生铁的特点：硬而且脆，无塑性和韧性，很少直接使用。 （二）炼钢 I 早期初炼 炼钢炉中杂质氧化 生铁 钢水＋矿渣
S→SO2 P→P2 O5 部分Fe → FeO
• C→CO2
•
• 钢水： C<2%
p.s等杂质也降到允许范围内
• II 后期精炼
• •
加脱氧剂使氧化铁还原 为铁 钢水 金属铁水
FeO → Fe
• III
浇注轧钢
浇注，产生化学偏析 热压加工 金属铁水 钢锭 轧制成
• （3）半镇静钢：脱氧程度、钢的质量介于镇静钢、沸腾 钢之间，用“b”表示。
普通钢 优质钢 • 1、按质量（主要S、P含量） 高级优质钢 • 2、按化学成分
• 二、钢的分类
• （1）碳素钢:以铁为主，其次是碳，含碳量为0.02-2.06 ％，还有极少量的的Si、Mn、S、P等。 • （2）合金钢：指在炼钢过程中，有意识地加入一种或几 种改善钢材性能的合金元素而制得的钢。
• 1、化学偏析
• 在钢锭冷却过程中，某些元素在液相中的溶解度高于固相， 这些元素向凝固较晚的钢锭中心集中，导致化学成分在钢 锭截面上分布不均匀——化学编析。 • 2、热压加工 • 将钢锭加热呈塑性状态，施加压力改变其形状，使内部气 泡焊合、疏松组织密实、成分均匀。
• 3、钢锭的划分
• （1）沸腾钢：脱氧不完全，钢水浇注后，产生大量CO 气体逸出，使钢水沸腾，用“F”表示。
性越好； 越大，钢材的抗冲击韧 性越差。 越小，钢材的抗冲击韧
• 2、影响因素 • ①成分：P、S等杂质含量增加，成分不匀、微裂纹等缺陷 增多时，抗冲击韧性变差； • ②温度： T升高，抗冲击韧性变好； • T降低，抗冲击韧性变差。 • 当下降到一定温度时, 钢材呈脆性—— 冷脆性。 • 这时的温度——脆性临界温度。 • ――负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温 度低的钢材。 • ③时间：随着时间的延长，强度提高，塑性、抗冲击韧性 下降――时效。
• Ⅰ 弹性阶段OA――弹性变形
• 与A点对应的应力－－弹性极限 以бp表示 • 应力与应变的比值－－弹性模量 •
E
E大，变形小 ――工程上选择弹性模量大的钢材。 E小，变形大
• Ⅱ 屈服阶段AB――塑性变形
• 与B下点对应的应力－－屈服强度，бs表示。
• Ⅲ 强化阶段BC――塑性变形
随时间下降越快，时效 敏感性越大。 随时间下降越慢，时效 敏感性越小。
• ――对于承受动荷载的重要结构，应当选用时效敏感性小 的钢材。
• （三）疲劳强度 • 疲劳破坏：指钢材在交变荷载反复作用下，可在最大应力 远低于抗拉强度的情况下突然破坏。 • 疲劳强度：钢材在交变荷载反复作用下，不发生疲劳破坏 的最大应力值。 • 测定：钢材在荷载交变107次时不发生疲劳破坏的最大应力 值作为钢材的疲劳强度。 • （四）硬度（不讲） • 指材料抵抗硬物压入表面能力。用布氏硬度HB表示。 • 1、硬度的测定――压入法 P156图8.6 • 用一定直径的淬火钢球，用规定的荷载P、 在规定的时间 内加压。 • HB：布氏硬度（不带单位） P HB ＝ • P：所受的荷载，N A • A：钢球压入金属表面的压痕面积，mm2
• Ⅳ 颈缩阶段－－钢材被破坏 • 超过C点后，钢材迅速变形，试件被拉长，在最薄弱处发生 颈缩直至断裂——颈缩阶段。图8.2
• 伸长率：试件拉断的伸长值与原长度之比。
•
•
•
L 1 L 0 100 % L 0
L0 ――钢材的原长度 L1――钢材拉断前的长度
• 通常以δ5（ L 0=5d0）和δ10（L0=10d0）为基准，对不同钢 材进行比较。 • （二）冲击韧性 • 1、含义：指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。 • 以试件冲断时缺口处单位面积上所消耗的功表示。
• 超过屈服强度后，钢材内部组织得到强化，抵抗变形的能力 又重新提高——强化阶段。
• 对应于最高点C的应力值——极限抗拉强度，简称抗拉强度， 它是钢材所能承受的最大应力值бb。 • －－工程上，据屈强比的大小可以判断钢材的结构安全可靠 性和有效使用率。
屈强比小，结构可靠性 大，防止破坏的 ； 屈服强度 屈强比＝ 用率太低，产 但太小，钢材的有效利 抗拉强度 合理的屈强比为 0 .60 .75 。