DOC《第十五章 钢结构》

焊接结构≤0.050%. 5.磷(P):有害元素,使钢材 冷脆 . 磷与纯铁体结成不稳定的固溶体,有增大纯铁体晶粒的害处.磷可使钢的强度提高,但大大降低塑性和韧性,使钢在低温时变得很脆,即 冷脆 ,一般含量≤0.050%,焊接结构≤0.045%. 6.氧(O):残留杂质,作用与硫s相似, 热脆 . 7.氮(N):残留杂质,作用与磷P相似, 冷脆 . 硫、磷含量严重影响钢材质量: 普通碳素钢:硫S≤0.055%;

磷P≤0.045%. 优质碳素钢:硫S≤0.040%一0.030%;

磷P≤0.040%一0.035%. 高级优质碳素钢:硫S≤0.030%一0.020%;

磷P≤0.035%一0.030%. 为了改善钢材的力学性能,可以掺入一定数量的合金元素,这种钢称为合金钢.钢材 中掺入的合金元素含量较少,称为低合金钢,它可提高钢材强度,对其他性能均无不利影 响.

(二)钢材生产过程的影响 结构用钢需经过冶炼、浇铸、轧制和矫正等工序才能成材,分述如下: 1.冶炼 目前冶炼方法根据炼钢炉种不同有三种冶炼方法: 氧气顶吹转炉――质量好,成本低,投资少、生产效率高、建厂快 平炉――质量好、成本高、建厂投资大,目前逐渐被氧气顶吹转炉代替 电炉――质量好、成本最高、冶炼低合金钢 冶炼方法中还有侧吹空气转炉和底吹空气转炉.因冶炼质量差,国内已不使用. 2.浇注 钢液出炉后,将铸成钢锭,它是一种脱氧工艺.钢液放在钢罐中使用的脱氧剂种类有:锰、硅、铝(钛).脱氧能力为1:5:90. 根据加入脱氧剂的不同,形成如下四种类型的钢: 沸腾钢:仅用锰脱氧、脱氧不充分、氧、氮和一氧化碳等气体从钢中逸出,呈沸腾现 象.冷却快,有害气体来不及逸出,钢的构造不均匀,晶粒粗细不匀、质地差、偏析度大.生产率高、成本低. 镇静钢:除用锰外,再加入硅、铝等补充脱氧.脱氧完全、冷却较慢,各种有害物质易于逸出、品质较纯,构造均匀,晶粒组织紧密坚实.偏析度小.切头损耗大(约20%),收得率低,成本高. 半镇静钢:介于二者之间,用以代替沸腾钢,国内甚少. 特殊镇静钢:用TZ表示,它是在采用锰和硅脱氧之后,再用铝或钛进行补充脱氧,钢材质量比镇静钢还好. 四种类型钢材的质量,由低到高依次为: 沸腾钢(F),半镇静钢(b),镇静钢(z),特殊镇静钢(TZ). 3.轧制 轧制是将钢锭热轧成钢板或型钢,它可改善钢材的内部组织,改善钢材的力学性能. 一般来讲,钢材愈薄强度愈高.

(三)时效的影响 随着时间的增长钢材变脆的现象,称为时效.时效的后果是钢材的强度(屈服点和抗拉强度)提高,但塑性(伸长率)降低,特别是冲击韧性大大降低.在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下,容易引起时效.

(四)冷作硬化的影响 钢结构的冷加工包括剪、冲、辊、压、折、钻、刨、铲、撑、敲等,使钢材内部发生冷作硬化现象.后果是强度提高,但是降低了塑性和冲击韧性,增加了出现脆性破坏的危险性.

(五)温度的影响 当温度从常温下降时,钢材的强度略有提高而塑性和韧性降低(变脆),特别是当温度下降到某一数值时,钢材的冲击韧性急剧下降,这种现象称为低温冷脆现象.这个转变温度叫冷脆转变温度(或叫冷脆临界温度).钢材在整个使用过程中,可能出现的最低工作温度,应高于钢材的冷脆转变温度.

(六)应力集中的影响 在钢结构构件中不可避免地存在着孔洞,槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等,此时钢材中的应力不再保持均匀分布,而是在某些区域产生局部高峰应力,在另一些区域则应力降低,形成所谓应力集中现象. 靠近高峰应力的区域总是存在着同号平面或立体应力场,因而促使该区域钢材转变为脆性状态,而另一些区域可能提早出现塑性变形.