建筑材料建筑钢材课堂

1、1,四川建筑职业技术学院,材料教研室,第五章,建筑钢材,2,5,1,概,述,上海宝钢,3,一、钢及其特性,钢,理论上，凡是把含碳量小于,2,含杂质比较少的铁,碳合金称为钢,含碳量超过,2,称为生铁；含碳量小于,0.08,称为,工业纯铁,钢的特点,具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能,良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差,4,二、建筑钢材的主要品种,1,型钢,简单截面型钢：圆钢、方,钢、六角钢、八角钢等,复杂截面型钢：工字钢,角钢、槽钢、钢轨等,5,二、建筑钢材的主要品种,2,线材,如钢筋、钢丝等,6,二、建筑钢材的主要品种,3,管材,无缝钢管、焊接,钢管等,7,二、建筑钢材的主要

2、品种,4,板材,光面钢板、花纹钢板,彩色涂层钢板等,压型彩钢板,8,三,钢的冶炼方法简介,按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为,1,空气转炉炼钢法,一般炼制普通碳素钢,2,氧气转炉炼钢法,炼制优质碳素钢和合金钢,3,平炉炼钢法,用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特,殊要求的专用钢,4,电炉炼钢法,白口铁,液态生铁,吹入空气或氧气,钢,浇注成钢锭,脱,氧,熔融,9,四、钢的分类,1,按冶炼方法分,2,按质量分,按,S,和,P,元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特,殊质量钢,钢,转炉钢,沸腾钢,电炉钢,平炉钢,按冶炼方法分,按脱氧程度分,半镇静钢,镇静钢,特殊镇静钢,按炉衬材料分,为酸性钢和碱,性钢,10

3、,四、钢的分类,3,按化学成分分,4,按用途分,分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如,不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等,钢,中碳钢,低合金钢,高碳钢,低碳钢,碳素钢,合金钢,中合金钢,高合金钢,C,0.25,C=0.25,0.60,C,0.60,合金总含量,5,5,10,10,11,5,2,建筑钢材的主要性能,12,标准试件,按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件,l,0,A,0,d,0,l,非标准试件,不经过加工，直接在线材上切取的试件,头部,头部,工作段,一、拉伸性能,1,低碳钢的拉伸性能,13,14,15,钢材拉伸过程的,图,OB,弹性阶段,BC,屈服阶段,CD,强化阶段,DE,

4、颈缩阶段,A,B,0,C,E,D,F,C,上,上屈服点,C,下,下屈服点,以下屈服点的应力作,为钢材的屈服强度,1,拉伸试验过程,16,钢材拉伸弹性阶段示意图,A,B,0,弹性阶段,p,比例极限,MPa,p,B,B,弹性极限,MPa,注：由于,A,B,两点相距较,近，一般认为,p,B,17,钢材拉伸屈服阶段示意图,A,B,0,C,下,C,上,C,B,C,下,C,上,C,屈服阶段,放大后,18,钢材拉伸强化阶段示意图,A,B,0,C,下,C,上,C,强化阶段,b,b,抗拉强度或,强度极限,D,19,E,钢材拉伸颈缩阶段示意图,A,B,0,C,下,C,上,C,D,DE,颈缩阶,段,20,2,拉伸过

5、程的参数,强度指标,屈服强度,抗拉强度,塑性指标,伸长率,0,A,F,s,s,0,A,F,b,b,100,0,0,1,l,l,l,21,2,硬钢（高碳钢）的拉伸性能,硬钢强度高，塑性差，拉,伸过程无明显屈服阶段,无法直接测定屈服强度,用条件屈服强度,0.2,来代,替屈服强度,条件屈服点,0.2,使硬钢,产生,0.2,塑性变形时的,应力。见左图,0,A,0.2,a,b,oa,总变形,ba,弹性变形,99.8,ob,塑性变形,0.2,22,二、冲击韧性,定义及指标,指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用,冲击韧性值,k,表示,k,越大，则冲击韧性越好,k,是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所

6、消耗的功,J/cm,2,影响因素,硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物,焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性,对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考,虑冲击韧性,23,三、工艺性能,1,冷弯性能,指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,冷弯试验的指标：弯心直径,d,与试件厚度（直径,a,的比,值,d/a,弯曲角度,90,或,180,；试样弯曲外表面无肉眼,可见裂纹则冷弯合格,通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷,它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物,等缺陷,24,三、工艺性能,2,可焊性,可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其,附近过热区是否产生裂缝及脆硬

7、影响，焊接后接头,强度是否与母体相近的性能,可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫,量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳,量小于,0.25,的非合金钢具有良好的可焊性,焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇,静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后,的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处,理等措施,25,四、钢材的冷加工强化和时效,1,冷加工强化,冷加工强化是钢材在常温下,以超过其屈服点但不超过抗,拉强度的应力对其进行的加,工,建筑钢材常用的冷加工有冷,拉、冷拔、冷轧、刻痕等,对钢材进行冷加工的目的,主要是利用时效提高强度,利用塑性节约钢材，同时也,达到调直和除锈

8、的目的,26,四、钢材的冷加工强化和时效,2,时效,钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性,冲击韧性降低的现象称为时效,时效分为自然时效和人工时效两种,自然时效是将其冷加工后，在常温下放置,15,20d,人工时效是将冷加工后的钢材加热至,100,200,保持,2h,以,上,经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及,硬度都将提高，而塑性和韧性降低,27,5,3,建筑钢材的钢种及牌号,28,一、碳素结构钢（非合金钢,1,牌号表示法,由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号,脱氧方法符号等四个部分按顺序组成,如,Q235,AF,表示为屈服点不小于,235MPa,的,A,级沸,腾钢,2,牌

9、号,共有,Q195,Q215,Q235,Q255,Q275,五个牌号,3,技术要求,化学成分、力学性能、冷弯性能应符合,GB700,规定,29,一、碳素结构钢（非合金钢,4,应用,Q195,Q215,含碳量低，强度低，塑性、韧性、加,工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制,造铆钉、地脚螺栓等,Q235,含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接,等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条,或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢,槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中,Q255,Q275,强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性,和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的,结构及加工机械零件,30

10、,二、低合金高强度结构钢,1,牌号表示方法,由代表屈服点的拼音字母,Q,屈服点数值、质量,等级符号,A,B,C,D,E,三部分按顺序组成,如,Q345A,表示屈服点不小于,345MPa,的,A,级钢,2,牌号,共有,Q295,Q345,Q390,Q420,Q460,五个牌号,3,技术要求,其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合,GB/T1591,的规定,31,二、低合金高强度结构钢,4,应用,Q295,钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但,有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于,建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构,Q345,Q390,综合力学性能好，焊接性能、冷热加,工性能和耐蚀性能

11、均好,C,D,E,级钢具有良好的,低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构,Q420,Q460,强度高，特别是在热处理后有较高的,综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度,高、荷载大的轻型结构,32,5,4,钢,筋,33,一、热轧钢筋,1,生产,采用钢锭经加热轧制自然,冷却而成,2,分类,钢筋混凝土用热轧钢筋分,为光圆钢筋和带肋钢筋两,种,3,牌号,热轧直条光圆钢筋,HPB235,热轧带肋钢筋,HRB335,HRB400,HRB500,H,R,B,分别为热轧,Hotrolled,带肋,Ribbed,钢筋,Bars,三个,词英文首位字母,推荐公称尺寸,光圆,8,10,12,16,20,带肋,

12、6,8,10,12,16,20,25,32,40,和,50mm,34,一、热轧钢筋,4,热轧钢筋的力学性能、工艺性能,应符合下表的规定,表面,形状,强度等级代,号,公称,直径,屈服点,s,MPa,抗拉强度,b,MPa,伸长率,5,冷弯,d,弯心直径,a,钢筋公称,直径,不小于,光圆,HPB235,8,20,235,370,25,180,d,a,月牙,肋,HRB335,6,25,28,50,335,490,16,180,d,3,a,180,d,4,a,HRB400,6,25,28,50,400,570,14,180,d,4,a,180,d,5,a,HRB500,6,25,28,50,500,63

13、0,12,180,d,6,a,180,d,7,a,35,二、低碳热轧圆盘条,1,概述,低碳热轧圆盘条的公称直径为,5.5,30mm,大多通过,卷线机成盘卷供应，因此称为盘条、盘圆或线材,2,分类,按用途分为：供拉丝用盘条（代号,L,供建筑和其,他一般用途用盘条（代号,J,两种,3,牌号,低碳热轧圆盘条的牌号表示方法由屈服点符号、屈,服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号、用途类,别符号等五个内容表示,36,二、低碳热轧圆盘条,4,力学性能和工艺性能,5,应用,大量用作建筑工程中钢筋混凝土的配筋外，还适用,于供拉丝、包装及其它用途,牌,号,力学性能,冷弯试验,180,d,弯心直径,a,试样直径,屈

14、服点,s,MPa,抗拉强度,b,MPa,伸长率,5,不小于,Q215,215,375,27,d,0,Q235,235,410,23,d,0.5,a,低碳热轧圆盘条的力学性能和工艺性能,37,三、冷轧带肋钢筋,1,生产,冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后,在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后,允许进行低温回火处理,2,牌号,按抗拉强度分为,CRB550,CRB650,CRB800,CRB970,CRB1170,共五个牌号,3,规格,直径范围为,4,12mm,推荐的公称直径为,5,6,7,8,9,10mm,38,三、冷轧带肋钢筋,4,力学性能和工艺性能,应符合,GB13788,的相

15、关规定,5,应用,冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条相,比，强度提高,17,左右，可节约钢材,30,左右,用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高，钢,筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应,力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网,39,四、热处理钢筋,1,概述,热处理钢筋是经过淬火和,回火调质处理的螺纹钢筋,分有纵肋和无纵肋两种,其外形分别见右图。代号,为,RB150,2,规格,公称直径,6,8.2,10mm,3,牌号,有,40Si2Mn,48Si2Mn,和,45Si2Cr,三个,有纵肋,无纵肋,40,四、热处理钢筋,4,力学性能,5,特点及应用,热处理钢筋具有很高的强度外，还具

16、有较好的塑性和韧性，特,别适合于预应力构件,但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生锈蚀及刻痕等现,象。热处理钢筋不适用于焊接和点焊的钢筋,预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能,公称直径,mm,牌,号,0.2,b,10,不小于,MPa,不小于,6,8.2,10,40Si,2,Mn,48Si,2,Mn,45Si,2,Cr,1325,1470,6,41,5,5,钢丝及钢绞线,42,一、钢丝,1,生产,以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷,拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝,2,分类,按交货状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种,按外形分为光面钢丝和刻痕钢丝两种,3,力学性能,应符合相应标准规定,钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径,管道等预应力混凝土构件中的预应力筋,43,二、钢绞线,1,生产,由多根圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左捻制成并经回火处,理消除内应力,2,规格,钢绞线按应力松弛性能分为两级,级松弛（代号,级,松弛（代号,。公称直径有,9.0,12.0,15.0mm,三种规格,3,特点及应用,钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质量稳定,成盘供应不需接头等优点,适用