天津某大学金属材料课程

1、 五、金属材料天津市建筑工程职工大学天津市建筑工程职工大学建筑钢材建筑钢材钢：含碳低于钢：含碳低于2%的铁碳合金。（含有其他的铁碳合金。（含有其他少量合金之素：少量合金之素：Si，P， Mn）（含碳（含碳2%生铁（灰口铁、白口铁）生铁（灰口铁、白口铁） （一）钢的分类一）钢的分类 低碳钢低碳钢（C0.25%） 非合金钢非合金钢（碳素钢）（碳素钢）: 中碳钢中碳钢(C:0.25%0.6%) 高碳钢高碳钢（C0.6%）1.化学成分化学成分 低合金钢低合金钢（合金元素5%） 合金钢合金钢 ： 中合金钢中合金钢（5%合金元素10%) 高合金钢高合金钢（合金元素10%） 3.按脱氧程度：按脱氧程度：2.

2、按质量等级：按质量等级：普通质量钢普通质量钢 优质钢优质钢 特殊质量钢特殊质量钢沸腾钢（沸腾钢（F）半镇静钢半镇静钢 （b） 镇静钢（镇静钢（Z）特殊镇静钢（特殊镇静钢（TZ）4.使用范围：使用范围：钢结构用型材 钢筋混凝土用钢材圆钢；圆钢；角钢；角钢；工字钢；工字钢；钢管；钢管；钢板等钢板等钢筋；钢筋；钢绞线；钢绞线；钢丝等钢丝等（二）建筑钢材的技术性能（二）建筑钢材的技术性能1、力学性能、力学性能抗拉性能抗拉性能 冲击韧性冲击韧性硬度硬度耐疲劳性耐疲劳性屈服强度 抗拉强度伸长率3、化学性能、化学性能 主要考虑钢材化学成分对其性能的影响主要考虑钢材化学成分对其性能的影响如：如：碳（碳（C），

3、随着碳含量，强度和硬度提高，塑性和韧性下降。，随着碳含量，强度和硬度提高，塑性和韧性下降。冷弯性能冷弯性能 焊接性能焊接性能2、工艺性能、工艺性能fufpfy低碳钢（软钢）应力低碳钢（软钢）应力应变曲线应变曲线1、弹性阶段、弹性阶段(OA) “fp ” 弹性极限弹性极限2、屈服阶段、屈服阶段(AB) “ fy“屈服极限（屈服极限（设计强度设计强度 的取值依据的取值依据）3、强化阶段、强化阶段(BC) “fu ”受拉强度受拉强度4、颈缩阶段、颈缩阶段(CD) “ ” 伸长率伸长率 = oABCD00LLL1、力学性能、力学性能拉伸性能拉伸性能（曲线）曲线）5.对屈服强度不明显的中碳钢和高碳钢，屈

4、服强度采用条件屈服点。（0.2%）冲击韧性冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。：钢材抵抗冲击荷载的能力。（1）指标：指标：V型冲击功型冲击功（2）钢材的钢材的冷脆性冷脆性：钢材的冲击韧性随温度下降而缓和下降，达到一定温度时，钢材的冲击韧性随温度下降而缓和下降，达到一定温度时，突然大幅下降，突然大幅下降， 这个温度称为这个温度称为脆性临界温度脆性临界温度。 （3）时效时效：钢材随着时间的延长，其强度提高，塑性和冲击：钢材随着时间的延长，其强度提高，塑性和冲击韧性下降，这种现象称之为时效。韧性下降，这种现象称之为时效。若钢材经冷加工或反复荷载作用，时效发展迅速。变化的程若钢材经冷加工或反复荷载作用，

5、时效发展迅速。变化的程度成为度成为时效敏感性。时效敏感性。对于直接承受动荷载且可能在负温下工作的重要对于直接承受动荷载且可能在负温下工作的重要结构，必须检验结构，必须检验 冲击韧性冲击韧性。冷弯性能冷弯性能利用冷弯试验，揭示钢材内部组织不均匀、内利用冷弯试验，揭示钢材内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。应力和夹杂物等缺陷。 fy1 fy20冷拉后冷拉时效后钢材的冷加工和时效钢材的冷加工和时效 ：钢材在常温下以大于屈服应力的应力值对其轧、拉：钢材在常温下以大于屈服应力的应力值对其轧、拉或拔或拔,其屈服强度提高而其韧性和塑性有所下降的加工过程。其屈服强度提高而其韧性和塑性有所下降的加工过程。 ：

6、冷加工后的钢材自然放置：冷加工后的钢材自然放置15152020天或加热至天或加热至100200100200保持数保持数小时小时, ,则钢材的强度进一步提高则钢材的强度进一步提高, ,而塑性和韧性进一步下降的过程。而塑性和韧性进一步下降的过程。 冷加工强化处理冷加工强化处理 人工时效人工时效(三) 钢结构用型材钢结构用型材1、角钢角钢等边角钢等边角钢 bd， b：等边角钢的单边宽度等边角钢的单边宽度 d：厚度，单位为：厚度，单位为mm例：例：203代表单边宽度为代表单边宽度为20mm，厚度为，厚度为3mm的等边角的等边角钢。钢。（等边角钢也可用单边宽度的厘米数来命名，如（等边角钢也可用单边宽度的

7、厘米数来命名，如2号角钢号角钢即代即代表单边宽度为表单边宽度为20mm的等边角钢）的等边角钢）不等边角钢不等边角钢 不等边角钢以长边宽度和短边宽度的厘米数值的比来命名不等边角钢以长边宽度和短边宽度的厘米数值的比来命名 4/2.5号角钢号角钢代表长边宽度为代表长边宽度为40mm，短边宽度这，短边宽度这25mm的的不等边角钢。不等边角钢。2、扁钢扁钢- b:扁钢宽度扁钢宽度 : 扁钢厚度，单位为扁钢厚度，单位为mm如如-20-206 6的扁钢，表示该型扁钢宽的扁钢，表示该型扁钢宽20mm20mm，厚，厚6mm6mm。3、槽钢槽钢 【 h：腹板高度腹板高度 b：翼缘宽度：翼缘宽度 d：腹板厚度：腹板

8、厚度, 单位为毫米单位为毫米 如如10010048485.35.3槽钢，表示该槽钢腹板高槽钢，表示该槽钢腹板高100mm100mm，翼缘宽，翼缘宽48mm48mm，腹板厚，腹板厚5.3mm5.3mm。 槽钢也可用腹板高度的厘米数表示其号数，如槽钢也可用腹板高度的厘米数表示其号数，如1010号槽钢即号槽钢即代表腹板高度为代表腹板高度为100mm100mm的槽钢。的槽钢。bdbh（四）钢筋混凝土用钢筋和钢丝（四）钢筋混凝土用钢筋和钢丝热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、低碳冷拔钢丝低碳冷拔钢丝 等等1、热轧钢筋热轧钢筋： 热轧钢筋的选用（热轧钢筋的选用（级越大越好）

9、 级级(235MPa) 非预应力钢筋非预应力钢筋 级级(335MPa) 、级级(400MPa)非预应力和预应力受力钢筋非预应力和预应力受力钢筋 级级(540MPa) 预应力钢筋预应力钢筋热轧钢筋分热轧钢筋分类：类：H热轧；热轧；R带肋；带肋；P 光圆；光圆；B钢筋；钢筋；热轧钢筋光园钢热轧钢筋光园钢筋筋HPB235、HPB300普通热轧钢筋普通热轧钢筋HRB335、HRB400、HRB500细晶粒热轧钢筋细晶粒热轧钢筋HRBF335、 HRBF400、 HRBF500 特点特点外观外观HPB235、HPB300钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆，光圆，其中其余均由

10、低合金高强度结构钢轧制而成，外表带其中其余均由低合金高强度结构钢轧制而成，外表带肋。肋。强度强度/塑性塑性随钢筋级别的提高，其屈服强度和极限强度逐渐增加，随钢筋级别的提高，其屈服强度和极限强度逐渐增加，而其塑性则逐步下降。而其塑性则逐步下降。 应用应用 非预应力钢筋混凝土可选用非预应力钢筋混凝土可选用HPB235、HRB335和和HRB400钢筋钢筋预应力钢筋混凝土则宜选用预应力钢筋混凝土则宜选用HRB500、HRB335和和HRB400钢筋。钢筋。现用标准现用标准2、冷拉钢筋、冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降

11、低经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低 。冷拉钢筋可同时完成冷拉、除锈、调直，可冷拉钢筋可同时完成冷拉、除锈、调直，可节约钢材又可制作预应力钢筋。节约钢材又可制作预应力钢筋。3、冷轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋它是利用低碳钢它是利用低碳钢 热轧盘条经冷轧或冷拔缩颈热轧盘条经冷轧或冷拔缩颈后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。直径一般有：直径一般有：5mm、7mm、8mm、9mm、10mm。4、低碳冷拔钢丝、低碳冷拔钢丝 由直径由直径6.58mm的的低碳钢盘条低碳钢盘条经经冷拔冷拔缩径而成。缩径而成。特点：强度特点：强度硬度硬度塑、韧性塑、韧性选用：选用：甲级（直径甲级（直

12、径4(5)mm）预应力预应力乙级：（直径乙级：（直径35mm）非预应力非预应力冷拉冷拉可提高屈服度节约材料，将热轧钢筋可提高屈服度节约材料，将热轧钢筋用冷拉设备加力进行张拉用冷拉设备加力进行张拉,经冷拉时效后使经冷拉时效后使之伸长之伸长.冷拉后冷拉后,屈服强度可提高屈服强度可提高20%-25%,可节约钢材可节约钢材10%-20%, 冷拔冷拔是利用外力将金属从孔型中拉拔成材是利用外力将金属从孔型中拉拔成材的加工方法。经过一次或多次冷拔后得到的加工方法。经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝其屈服点可提高的冷拔低碳钢丝其屈服点可提高40%60%，抗拉强度高，塑性低，脆性大，具有硬质抗拉强度高，塑性

13、低，脆性大，具有硬质钢材特点钢材特点冷轧冷轧是用轧辊将温度在再结晶温度以下的是用轧辊将温度在再结晶温度以下的板坯轧制成需求厚度的冷加工方法；板坯轧制成需求厚度的冷加工方法； （五）钢材牌号（五）钢材牌号1、碳素结构钢的牌号、碳素结构钢的牌号技术性能技术性能：钢号：钢号含碳量含碳量强度、硬度强度、硬度塑性韧性塑性韧性表示方法表示方法：按按屈服强度屈服强度（MPa）分为：）分为：195、215、235、255、275 5种种按按硫、磷的含量硫、磷的含量由多到少分为：由多到少分为：A、B、C、D 四个四个强度等级强度等级按按脱氧脱氧程度程度不同分为：特殊镇静钢（不同分为：特殊镇静钢（TZ）、镇静钢）

14、、镇静钢（Z）、半镇静钢（）、半镇静钢（b）、沸腾钢（）、沸腾钢（F） 四种四种 、低合金结构钢的牌号、低合金结构钢的牌号低合金高强度结构钢以屈服点等级为主，划分成五个低合金高强度结构钢以屈服点等级为主，划分成五个牌号，其表示方法如下：牌号，其表示方法如下：屈服点等级屈服点等级质量等级质量等级屈服点等级：屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460质量等级：质量等级：E、D、C、B、A 轻钢龙骨铝合金及制品铝合金及制品花纹板是采用防锈铝合金作为坯料用特制的花纹花纹板是采用防锈铝合金作为坯料用特制的花纹轧辊轧制成的板材。轧辊轧制成的板材。花纹图案分为方格形、扁豆形、菱形、五条形等花纹图案分为方格形、扁豆形、菱形、五条形等数种。数种。将纯铝或铝合金在波纹机上轧制或压型机上压制将纯铝或铝合金在波纹机上轧制或压型机上压制可形成波纹板和压型板。可形成波纹板和压型板。由于这两种板材断面为曲线或折线形，使其由于这两种板材断面为曲线或折线形，使其抗弯