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1、第七章第七章.建筑钢材建筑钢材一.定义 土木工程中使用的各种钢材及制品。钢结构用型钢、钢板 包括 钢筋混凝土结构用各种钢筋、钢丝和钢绞线 围护结构和装修工程用深加工钢板和复合板 优点强度高、塑性韧性好、能承受冲击和振动荷载、易于加工二.特点 和装配 缺点易生锈、耐火性差、维护费用大 第一节第一节.钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类一.钢和铁的定义 钢和铁主要是Fe C合金，另有少量的杂质(Si,Mn,S,P,)含碳量大于2.06%的Fe C合金，称为（生）铁；含碳量小于2.06%的Fe C合金，称为钢；氧气转炉法钢质好、冶炼速度快、成本低二.钢的冶炼方法 平炉法钢质好、冶炼速度慢、成本低 电炉法钢质
2、好、能耗高、成本高三.钢的分类 按化学成分 分类 按有害杂质 普通钢、优质钢、高级优质钢等 按用途 结构钢、工具钢、特殊钢等 定义脱氧不彻底(充分)，钢水浇入锭模时,会有大量的CO气 沸腾钢 F 体从钢水中溢出,引起钢水呈沸腾状,故名沸腾钢.特性组织不够致密，成分不太均匀，S、P等杂质偏析较严 重，冲击韧性和可焊性差。但成本低、产量高。镇静钢Z 定义脱氧彻底(充分)，钢水浇入锭模时,平静的冷却凝固 特性钢质均匀密实，品质好，可用于冲击荷载的重要 结构但成本高。半镇静钢 b 介于二者之间碳素钢 低碳钢、中碳钢、高碳钢合金钢 低合金钢、中合金钢、高合金钢沸腾钢 F半镇静钢 b镇静钢Z特殊镇静钢TZ
3、按脱氧程度第二节第二节.钢材的技术性能钢材的技术性能钢材性能 软钢-曲线bs 0b0.2 0 硬钢-曲线强度塑性冲击韧性硬度冷弯性能焊接性能（可焊性）冷加工热处理一.力学性能 (机械性能)二.工艺性能一一.力学性能力学性能(一).强度 屈服强度(屈服点)s 结构设计中,钢材强度取值依据1.软钢 抗拉强度 b 钢材强度极限值 屈强比 s/b 能反映结构安全可靠程度及钢材利用率 s/b小钢材利用率低，但结构安全可靠程度高；s/b大，则相反。2.硬钢 条件(名义)屈服点0.2产生0.2%l l0 0残余(永久、塑性)变形时应力 抗拉强度 b(二).塑性 1.指标 伸长率 2.5、10表示 ll0 0
4、=5d、10d 时的伸长率 5 与 10之间的关系为5(、=)10(三).冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力 指标冲击韧性 ak(四).硬度钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力 指标布氏硬度 HB 二二.工艺性能工艺性能(一一).).冷弯性能冷弯性能 1.1.定义钢材在常温下承受弯曲变形的能力 2.2.指标弯曲角度()，弯心直径(d=na)3.3.合格标志弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能 但但：伸长率反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能反映钢材在不利变形条件下的塑性性能 5.5.冷弯试验的作用 揭露钢材内在缺陷，评定塑性
5、好坏 评定焊接接头质量(二二).).焊接性能焊接性能(可焊性）可焊性）钢材在一定焊接工艺条件下，在焊接及其附近过热区是否产生裂缝及脆 硬倾向，焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。(三).冷加工处理1.冷加工强化 定义定义钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，使其产生塑性变形，提高屈服强度的过程。作用作用s明显提高，b不变；而塑性、韧性 及弹性模量明显降低。2.(冷加工)时效处理(强化)定义定义 将经过冷加工的钢筋，于常温下存放1520d(自然时效)；或加热到 100 200并保持一定时间(人工时效)，此过程称为时效处理(强化)。作用作用s进一步提高,b略有提高；塑性、韧性进一步降低；弹性模量得以恢
6、复3.冷加工与时效处理的目的 提高钢筋的屈服强度，节约钢材(四).热处理1.定义将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和显微结 构组织，获得需要性能的一种综合工艺。2.方法退火、正火、淬火及回火等第三节第三节.钢的组织与化学成分钢的组织与化学成分一.钢的晶体组织 1.钢是以铁为主的Fe C合金，其中Fe和C有以下三种结合形式 固溶体铁(Fe)中固溶着微量的碳(C)化合物铁和碳结合成化合物Fe3C 机械混合物固溶体和化合物的混合物。2.钢的组织 以上三种形式的Fe C合金于一定条件下形成具有一定形态的聚合体 钢的基本组织及性能二.钢的化学成分 钢的化学成分对钢材性能的影响组织
7、名称 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体含碳量(%)0.02 0.8 6.67 0.8结构特征 固溶体 固溶体 化合物 机械混合物 性能强度、硬度低，塑性、韧性很好强度、硬度不高，塑性大抗拉强度低，硬脆，耐磨，塑性几乎为零强度高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体化学成分 C Si Mn S P O N H 影 响随C,强度硬度,塑性韧性 强度强度热脆性冷脆性强度 塑性韧性 备 注 有益元素 有害元素第四节第四节.建筑用钢材的品种建筑用钢材的品种一.碳素结构钢 1.牌号 依据屈服强度划分为五牌号，即Q Q195、Q Q215、Q Q235、Q Q255、Q Q275 2.质量等级 依据冲击韧性（即S、P
8、含量）划分四级，即A、B、C、D 3.脱氧程度 F F、b、Z、TZ(特殊镇静钢)，注：Z、TZ通常省略 4.牌号表示方法：例如：Q235-BF表示屈服强度为 235 MPa 的 B 级沸腾钢 5.特性：碳素结构钢（尤其是Q Q235）既有较高的强度，又有良好的塑性和 韧性，可焊性也好，适宜于各种加工，广泛用于制作钢结构用 钢、钢筋和钢板等。二.优质碳素结构钢 1.牌号 共31个牌号 2.特性：对S、P含量控制更严格，质量稳定，综合性能好，但成本较高。屈服点代号Q Q屈服点数值/MPa质量等级脱氧程度三.低合金高强度结构钢 1.定义 是一种在碳素结构钢基础上添加了不大于5%合金元素的钢材。2.
9、牌号 依据屈服强度划分为五牌号，即Q Q295、Q Q345、Q Q390、Q Q420、Q Q460 3.质量等级 依据冲击韧性（即S、P含量）划分五级，即A、B、C、D、E 4.牌号表示方法：例如：Q345 D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q Q345）具有高的强度，又有 较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。四.钢材的选用原则 荷载类型 静荷载
10、、动荷载 依据 连接方式 焊接、铆接、螺栓连接 环境温度 常温、低温（尤其是负温下：如-20、-30）屈服点代号Q Q屈服点数值/MPa质量等级第五节第五节.钢结构用钢材钢结构用钢材 钢结构用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢等；薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢等；钢材所用母材主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢一.热轧型钢 主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。二.冷弯薄壁型钢 主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。三.棒材 主要有：热轧六角钢和八角钢、热轧扁钢、热轧圆钢和方钢等三大类。四.钢管 主要有：结构用无缝管、焊接钢管等两大类。五
11、.板材 主要有：（厚、薄）钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板、彩色涂层钢板等 四大类。第六节第六节.钢筋混凝土用钢材钢筋混凝土用钢材 砼抗压强度高，但抗拉强度很低；而钢筋抗拉和抗压强度均很高；将二者复合成钢筋砼，可以充分发挥各自的特长。此外砼的碱性环境保护钢筋不锈蚀。一.热轧钢筋 热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，其外形分光圆和带肋两种。热轧钢筋等级、性能和用途 注：H(热轧)、P(光圆)、R(带肋)、B(钢筋)二.冷轧带肋钢筋 定义定义采用普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条，经冷轧或冷拔减径后在其表 面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。牌号牌号按抗拉强度最小值分为CRB550、CRB650、CR
12、B800、CRB970、CRB1170 五个牌号。C、R、B分别代表冷轧、带肋、钢筋。钢筋级别强度等级代号 外 形钢 种分级依据 用 途 HPB235 光 圆低碳钢 s b 冷弯非预应力筋 HRB335带肋月牙肋低碳低合金钢非预应力筋 预应力筋 HRB400 HRB500等高肋中碳低合金钢 预应力筋三.预应力砼用热处理钢筋 四.预应力砼用钢丝和钢绞线 五.钢筋的选用 普通受力钢筋宜采用HB235、HRB335、HRB400级热轧钢筋和CRB550级冷轧带肋钢筋。预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。六.例题 直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN，极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。问：该钢筋属哪级？该钢筋的屈强比是多少？解：由题知，A=82 s=F/A=72.2103/82=359.1 Mpa b=F/A=104.5103/82=519.74 Mpa =(ll1 1-ll0 0)/ll0 0 100%=(94.4-80)/80 100%=18%查表知该钢筋属热轧级钢筋（即HRB335）屈强比s/b=359.1/519.74=0.69 演讲完毕，谢谢观看！