建筑鋼材課件

第六章建筑鋼材一.鋼的分類二.鋼材的技術(shù)性質(zhì)三.鋼材的冷加工時(shí)效和焊接四.鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用五.建筑鋼材的腐蝕與防護(hù)第六章建筑鋼材一.鋼的分類教學(xué)目的和要求1、了解建筑鋼材的分類、性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用原則；

2、掌握鋼材的主要力學(xué)性質(zhì)和工藝性能；建筑用鋼材的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用；工程中常用鋼材的牌號(hào)表示方法；工程中所用鋼筋的種類及性能；3、熟悉鋼材防腐的原理和方法。教學(xué)內(nèi)容1、鋼的分類、技術(shù)性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用2、鋼材的冷加工時(shí)效和焊接3、建筑鋼材的腐蝕與防護(hù)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：鋼的分類、技術(shù)性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用；鋼材的冷加工時(shí)效和焊接。教學(xué)難點(diǎn)：鋼材的冷加工時(shí)效和焊接。教學(xué)目的和要求建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡(jiǎn)單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。建筑鋼材的主要品種1.型鋼建筑鋼材的主要品種2.線材如鋼筋、鋼絲等。建筑鋼材的主要品種2.線材建筑鋼材的主要品種3.管材無縫鋼管、焊接鋼管等。建筑鋼材的主要品種3.管材建筑鋼材的主要品種4.鋼板光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板建筑鋼材的主要品種4.鋼板壓型彩鋼板第一節(jié)鋼的分類1.按冶煉方法分2.按質(zhì)量分按S和P元素含量，分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼“F”電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼“b”鎮(zhèn)靜鋼“Z”特殊鎮(zhèn)靜鋼“TZ”按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼第一節(jié)鋼的分類1.按冶煉方法分鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼“F”電爐鋼3.按化學(xué)成分分4.按用途分分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼（如不銹鋼、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等。鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼高合金鋼C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含量＜5%5%～10％＞10％3.按化學(xué)成分分鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合第二節(jié)鋼材的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能強(qiáng)度塑性彈性耐磨性工藝性能（可加工性）冷彎可焊性第二節(jié)鋼材的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能強(qiáng)度塑性彈性耐磨性工藝性能（可標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車削加工后的試件。l0

A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段低碳鋼的拉伸性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車削加工后的試件。l0第6章建筑鋼材課件一、抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的力學(xué)性能。

拉伸過程分四個(gè)階段：

OA：彈性階段

AB：屈服階段

BC：強(qiáng)化階段

CD：頸縮階段以下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材的屈服強(qiáng)度。鋼材拉伸過程的σ-ε圖一、抗拉性能拉伸過程分四個(gè)階段：以下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材A彈性階段σp—彈性極限，MPa。σpoσε鋼材拉伸彈性階段示意圖此階段表現(xiàn)為彈性變形。應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其數(shù)值為常數(shù)，即彈性模量E，是反映鋼材抵抗變形的能力。A彈性階段σp—彈性極限，MPa。σpoσε鋼材拉伸彈性階段σε

鋼材拉伸屈服階段示意圖AB下B上AB上B下屈服階段放大后σsσs—屈服強(qiáng)度，MPa。o此階段開始產(chǎn)生塑性變形。應(yīng)變?cè)黾雍芸?，而?yīng)力基本不變?chǔ)姚配摬睦烨A段示意圖AB下B上AB上B下屈服階段放大σε

鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖AB上C強(qiáng)化階段σbσb—抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，MPa。B下oσε鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖AB上C強(qiáng)化階段σbσb—抗拉σεD鋼材拉伸頸縮階段示意圖AB上CB下頸縮階段o當(dāng)應(yīng)力達(dá)到最高點(diǎn)后，試件薄弱處的橫截面顯著縮小，產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象”，由于試件斷口區(qū)域局部橫截面急劇縮小，此部位塑性變形迅速增加，拉力也隨著下降，最后試件拉斷。σεD鋼材拉伸頸縮階段示意圖AB上CB下頸縮階段o當(dāng)應(yīng)力達(dá)到拉伸過程的參數(shù)強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：鋼材開始喪失對(duì)變形的抵抗能力，并開始產(chǎn)生大量塑性變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力屈強(qiáng)比越小，屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度相差越大，鋼材在應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度工作時(shí)的可靠性越大，安全性越高?？煽啃詤?shù)

值越小可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪費(fèi)增大。鋼材所能承受的最大拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，鋼材完全喪失了對(duì)變形的抵抗能力而斷裂拉伸過程的參數(shù)強(qiáng)度指標(biāo)鋼材開始喪失對(duì)變形的抵抗能力，并開始產(chǎn)意義：值越大，塑性增強(qiáng)，可避免結(jié)構(gòu)過早破壞；加工性增強(qiáng)，安全性增強(qiáng)。值有兩種：5表示l0=5d0；10表示l0=10d0，d0——鋼材直徑。式中：lo——試件原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm；l1——試件拉斷后測(cè)定出伸長(zhǎng)后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度，mm。塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率：

斷面收縮率：

式中：A1——試樣拉斷后頸縮處的截面積，mm2；

A0——表示鋼材的原始截面積，mm2。伸長(zhǎng)率和斷面收縮率均表示鋼材斷裂前經(jīng)受塑性變形的能力。意義：值越大，塑性增強(qiáng)，可避免結(jié)構(gòu)過早破壞；加工性增強(qiáng)，硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈服階段，無法直接測(cè)定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)度σ0.2來代替屈服強(qiáng)度。條件屈服點(diǎn)σ0.2

：以殘余變形為原標(biāo)距長(zhǎng)度的0.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度。σεA0.2%aboa——總變形。ba——彈性變形99.8%。ob——塑性變形0.2%。O硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈二、沖擊韌性沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk

越大，則沖擊韌性越好。式中：αk——以試件沖擊破壞時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）

W——試件沖斷時(shí)所吸收的沖擊能（J）A——試件槽口處最小橫截面積（cm2）。影響因素：硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。二、沖擊韌性沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大三、工藝性能1.冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎試驗(yàn)的指標(biāo)：彎心直徑d和彎曲角度（90°或180°）。試樣彎曲外表面無肉眼可見裂紋則冷彎合格。通過冷彎試驗(yàn)，更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，它能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。三、工藝性能1.冷彎性能2.可焊性焊接方式：搭接、對(duì)接焊接要求：①焊接處（焊縫及其附近過熱區(qū)）不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向。②焊接處與母材一致，即拉伸試驗(yàn)，強(qiáng)度不低于原鋼材強(qiáng)度。影響因素：碳、合金元素等雜質(zhì)元素越多，可焊性越小。2.可焊性一、鋼材的冷加工將鋼材于常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔、冷軋、冷扭等，使之產(chǎn)生一定的塑性變形，強(qiáng)度和硬度明顯提高，塑性和韌性有所降低，這個(gè)過程稱為剛才的冷加工（冷加工強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化）常見的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、刻痕等。特點(diǎn)：鋼材經(jīng)冷加工產(chǎn)生塑性變形，從而提高其屈服強(qiáng)度，增加了鋼筋長(zhǎng)度，是節(jié)約鋼材的一種措施。鋼材經(jīng)冷加工后屈服階段縮短，伸長(zhǎng)率減小，材質(zhì)變硬。第三節(jié)鋼材的冷加工時(shí)效和焊接一、鋼材的冷加工第三節(jié)鋼材的冷加工時(shí)效和焊接

二、鋼材的時(shí)效處理將冷加工后的鋼材于常溫下存放15～20d，或加熱到100～200℃并保持一段時(shí)間,這個(gè)過程稱為時(shí)效處理。作用:

鋼筋冷拉以后再經(jīng)過時(shí)效處理，其屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高，抗拉強(qiáng)度亦有所提高，塑性

和韌性則相應(yīng)降低。

二、鋼材的時(shí)效處理作用:鋼筋冷拉以后再經(jīng)過一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1.牌號(hào)表示法由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成；如：Q235－AF表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。2.牌號(hào)共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。第四節(jié)鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1.牌號(hào)表示法第四節(jié)鋼材的技術(shù)標(biāo)4.應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。4.應(yīng)用二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1.牌號(hào)表示方法由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級(jí)鋼。

2.牌號(hào)共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591的規(guī)定二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1.牌號(hào)表示方法4.應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對(duì)強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級(jí)鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強(qiáng)度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。4.應(yīng)用三、熱軋鋼筋1.生產(chǎn)采用鋼錠經(jīng)加熱軋制自然冷卻而成。2.分類鋼筋混凝土用熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。

3.牌號(hào)熱軋直條光圓鋼筋：HPB235熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500H、P、R、B分別為熱軋（Hotrolled）、光圓（Plain）、帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）三個(gè)詞英文首位字母。推薦公稱尺寸：光圓：8、10、12、16、20mm；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm三、熱軋鋼筋1.生產(chǎn)H、P、R、B分別為熱軋（Hotroll4.熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能應(yīng)符合下表的規(guī)定。表面形狀強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)公稱直徑屈服點(diǎn)σsMPa抗拉強(qiáng)度σbMPa伸長(zhǎng)率δ5%冷彎d—彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a4.熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能應(yīng)符合下表的規(guī)定。表面形狀強(qiáng)四、低碳熱軋圓盤條1.概述低碳熱軋圓盤條的公稱直徑為5.5～30mm，大多通過卷線機(jī)成盤卷供應(yīng)，因此稱為盤條、盤圓或線材。2.分類按用途分為：供拉絲用盤條（代號(hào)L）、供建筑和其他一般用途用盤條（代號(hào)J）兩種。3.牌號(hào)低碳熱軋圓盤條的牌號(hào)表示方法由屈服點(diǎn)符號(hào)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)、用途類別符號(hào)等五個(gè)內(nèi)容表示。四、低碳熱軋圓盤條1.概述4.力學(xué)性能和工藝性能5.應(yīng)用大量用作建筑工程中鋼筋混凝土的配筋外，還適用于供拉絲、包裝及其它用途。牌號(hào)力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)180°d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點(diǎn)σsMPa抗拉強(qiáng)度σbMPa伸長(zhǎng)率δ5%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳熱軋圓盤條的力學(xué)性能和工藝性能4.力學(xué)性能和工藝性能牌號(hào)力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)180°屈服五、冷軋帶肋鋼筋1.生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后，在表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。鋼筋冷軋后允許進(jìn)行低溫回火處理。2.牌號(hào)按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個(gè)牌號(hào)。3.規(guī)格直徑范圍為4～12mm，推薦的公稱直徑為5、6、7、8、9、10mm。

五、冷軋帶肋鋼筋1.生產(chǎn)4.力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合GB13788的相關(guān)規(guī)定。5.應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與熱軋圓盤條相比，強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與低碳冷拔絲比，伸長(zhǎng)率高，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力較大，適用于中、小預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也適用于焊接鋼筋網(wǎng)。4.力學(xué)性能和工藝性能六、熱處理鋼筋1.概述熱處理鋼筋是經(jīng)過淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和無縱肋兩種，其外形分別見右圖。代號(hào)為RB150。2.規(guī)格公稱直徑6、8.2、10mm。3.牌號(hào)有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個(gè)。有縱肋無縱肋六、熱處理鋼筋1.概述有縱肋無縱肋4.力學(xué)性能5.特點(diǎn)及應(yīng)用熱處理鋼筋具有很高的強(qiáng)度外，還具有較好的塑性和韌性，特別適合于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。但其對(duì)應(yīng)力腐蝕及缺陷敏感性強(qiáng)，應(yīng)防止產(chǎn)生銹蝕及刻痕等現(xiàn)象。熱處理鋼筋不適用于焊接和點(diǎn)焊的鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的力學(xué)性能公稱直徑mm牌號(hào)σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr1325147064.力學(xué)性能預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的力學(xué)性能公稱直徑牌七、鋼絲1.生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條為原料，經(jīng)淬火、酸洗、冷拉制成的用作預(yù)應(yīng)力混凝土骨架的鋼絲。2.分類按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種；按外形分為光面鋼絲和刻痕鋼絲兩種。3.力學(xué)性能應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。鋼絲主要用作橋梁、吊車梁、電桿、樓板、大口徑管道等預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋。七、鋼絲1.生產(chǎn)八、鋼絞線1.生產(chǎn)由多根圓形斷面鋼絲捻制而成。鋼絞線按左捻制成并經(jīng)回火處理消除內(nèi)應(yīng)力。2.規(guī)格鋼絞線按應(yīng)力松弛性能分為兩級(jí)：Ⅰ級(jí)松弛（代號(hào)Ⅰ）、Ⅱ級(jí)松弛（代號(hào)Ⅱ）。公稱直徑有9.0、12.0、15.0mm三種規(guī)格。3.特點(diǎn)及應(yīng)用鋼絞線與其他配筋材料相比，具有強(qiáng)度高、柔性好、質(zhì)量穩(wěn)定、成盤供應(yīng)不需接頭等優(yōu)點(diǎn)。適用于作大型建筑、公路或鐵路橋梁、吊車梁等大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，廣泛地應(yīng)用于大跨度、重荷載的結(jié)構(gòu)工程中。八、鋼絞線1.生產(chǎn)

一、鋼材的銹蝕鋼材表面與其周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭到的破壞，稱為鋼材的銹蝕?；瘜W(xué)銹蝕電化學(xué)銹蝕鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生銹蝕，多數(shù)是由氧化作用在鋼材表面形成疏松氧化物。在干燥環(huán)境中反應(yīng)緩慢，但溫度和濕度較高，銹蝕則發(fā)展迅速。鋼材本身組成上的原因和雜質(zhì)的存在，在表面介質(zhì)的作用下，各成分電極電位的不同，形成微電池，鐵元素失去了電子成為Fe2+進(jìn)入介質(zhì)溶液，與溶液中的OH-離子結(jié)合生成Fe（OH）2。銹蝕的結(jié)果：在鋼材表面形成疏松的氧化物，使鋼結(jié)構(gòu)斷面減小，降低鋼材的性能，因而承載力降低。第五節(jié)建筑鋼材的腐蝕與防護(hù)一、鋼材的銹蝕化學(xué)銹蝕鋼材直接與