普通建筑材料_07建筑钢材

1、 目目 录录 概概 述述按化学成分可分为按化学成分可分为: : 黑色金属和有色金属黑色金属和有色金属 高炉熔融精炼炉种的影响及氧化程度见表炉种的影响及氧化程度见表7.2.1 和表和表7.2.2。冶炼中为除去杂质而进行的氧化冶炼中为除去杂质而进行的氧化部分铁不可避免的被氧化部分铁不可避免的被氧化 使钢锭内生成许多气泡使钢锭内生成许多气泡降低了钢的质量降低了钢的质量为了使为了使 FeO 和和 Fe2O3 还原为还原为Fe, 在炼钢的在炼钢的后阶段必须脱氧。后阶段必须脱氧。 表表7.2.2 7.2.2 脱氧程度及钢材质量脱氧程度及钢材质量分分 类类表表7.2.3 碳素结构钢的化学成分碳素结构钢的化学

2、成分 （GB70088）分分 类类工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的钢材的基本性能有：钢材的基本性能有：机械性能机械性能n拉伸性能拉伸性能 n冲击韧性冲击韧性 n疲劳强度疲劳强度工艺性能工艺性能n冷弯性能冷弯性能 n焊接性能焊接性能拉伸性能录像拉伸性能录像拉伸性能是建筑钢材的主要性能拉伸性能是建筑钢材的主要性能钢材受拉后的钢材受拉后的技术性能指标技术性能指标可以用低碳钢可以用低碳钢的应力的应力应变图来反映。应变图来反映。 n屈服强度屈服强度n抗拉强度抗拉强度n伸长率伸长率拉伸性能拉伸性能BCDAbSUPSL0定义定义 屈服强度屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵

3、抗是指钢材开始丧失随变形的抵抗能力能力, ,并开始产生大量变形的能力。并开始产生大量变形的能力。意义意义是弹性变形转变为塑性的转折点是弹性变形转变为塑性的转折点当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变形，钢材内部的应力自动分配至低应力部形，钢材内部的应力自动分配至低应力部位位所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值的依据的依据0AFsss屈服强度Fs屈服应力 Ao试件截面积对屈服不明显的钢对屈服不明显的钢, ,规定以产生规定以产生0.2%0.2%残残余变形时的应力余变形时的应力f f0202作为屈服强度作为屈服强度0202，见见图

4、图7.2.30.2%Os s/ /b b反映了钢材的可利用率和安全性的反映了钢材的可利用率和安全性的大小大小屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是重要的。重要的。( (表表7.3.1, 7.3.1, 图图7.3.3)7.3.3)s s/ /b b低低s s/ /b b高高可利用率可利用率安全性安全性塑塑 性性101LLLnn伸长率L0the 原标点间距L1 拉断后标点间距n=5d or 10d d钢筋直径 d0L0L1图图7.3.4 伸长率的测定伸长率的测定010AAA 断面收缩率A0原断面面积 A1拉断后断面面积 冲击韧性冲击韧性试件破坏时的冲试件破坏时的冲

5、击功击功试件槽口处截面试件槽口处截面积积 AAkk/冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性脆性断裂脆性断裂T Tepep：TAk图图7.3.5 脆性断裂、韧性断裂脆性断裂、韧性断裂及脆性临界温度范围及脆性临界温度范围F图图7.3.6 冷拉示意图冷拉示意图 由于钢材在加工时产生塑性变形所至，当晶体在外由于钢材在加工时产生塑性变形所至，当晶体在外力作用下，在弹性阶段金属原子偏离平衡位置产生力作用下，在弹性阶段金属原子偏离平衡位置产生的变形，在外里去除后可以恢复的变形，在外里去除后可以恢复-弹性变形；弹性变形；当外力继续增大，使晶格的歪曲程度超过弹性变形当外力继续增大，使晶格的歪曲程度超过弹性变形之后，晶

6、格产生滑移，造成永久性变形。由于晶粒之后，晶格产生滑移，造成永久性变形。由于晶粒表面的畸变及滑动平面的细小碎屑，使晶体在该平表面的畸变及滑动平面的细小碎屑，使晶体在该平面上继续滑动产生困难，抵抗变形的能力增大，因面上继续滑动产生困难，抵抗变形的能力增大，因而屈服极限及硬度提高。而屈服极限及硬度提高。由于塑性变形后钢材可能产生滑移的区域几乎均已由于塑性变形后钢材可能产生滑移的区域几乎均已滑动，因此塑性降低。滑动，因此塑性降低。OO1BD1CDC1K1K屈服点屈服点 B B冷拉冷拉屈服点屈服点: : s s塑性和韧性降低塑性和韧性降低图图7.4.1 冷加工和时效强化示意图冷加工和时效强化示意图 可

7、提高强度，冷拉后屈服强度可提高可提高强度，冷拉后屈服强度可提高20-20-30%30%，时效处理后还可使抗拉强度提高。，时效处理后还可使抗拉强度提高。 可节约钢材可节约钢材20-30%20-30%。 对于受动荷载或经常处于中温条件工作的对于受动荷载或经常处于中温条件工作的钢结构，如桥梁、钢轨、锅炉等，为避免钢结构，如桥梁、钢轨、锅炉等，为避免过大脆性，出现突然断裂，要求采用时效过大脆性，出现突然断裂，要求采用时效敏感小的钢材。敏感小的钢材。钢结构用钢材钢结构用钢材牌号及其表示方法如牌号及其表示方法如: 屈服强度是屈服强度是 235 MPa, A 级级, 沸腾沸腾钢钢钢结构用钢材钢结构用钢材请点

8、击右键选择请点击右键选择“播放播放”观看观看FlashFlash动画动画碳素结构钢的技术要求碳素结构钢的技术要求化学成分力学性质冶炼方法交货状态表面质量下面重点介绍前两个性质。下面重点介绍前两个性质。各种不同牌号的碳素结构钢的化学成分应符合GB700-88的要求。牌号牌号 质量等级质量等级 化学成分（化学成分（%） C Mn Si S 不大于不大于 Q195 0.060.12 0.250.50 0.30 0.050 0.045 Q215 A B 0.090.15 0.250.55 0.30 0.050 0.0450.045 Q235 A B C D 0.140.22 0.120.20 0.18

9、 0.17 0.350.80 0.30 0.050 0.045 0.0400.0350.045 0.045 0.040 0.035 Q255A B0.180.28 0.400.70 0.30 0.050 0.0450.045 Q275 0.280.38 0.500.80 0.350.050 0.045 碳素结构钢的拉伸和冲击试验指标应符合碳素结构钢的拉伸和冲击试验指标应符合下表规定：下表规定： 碳素结构钢的力学性能指标（碳素结构钢的力学性能指标（GB700-88GB700-88） 碳素结构钢的冷弯试验指标（碳素结构钢的冷弯试验指标（GB700-88GB700-88）牌号牌号 等级等级 拉伸试验

10、拉伸试验 冲击试验冲击试验 屈服点屈服点(N/mm) 抗拉强度抗拉强度 b(N/mm) 伸长率（伸长率（%） 温度温度 （） V型冲型冲击功击功 （纵向）（纵向）J 钢材厚度钢材厚度 （直径）（直径）mm 钢材厚度钢材厚度 （直径）（直径）mm16 1640 16 1640 Q195 (195) (185)3153903332Q215AB215 205335410313020 27Q235ABCD235225375460262520 -20 272727Q255AB255245410510242320 27Q275 2752654906102019牌号 试样方向 冷弯试验B=2a180 钢材厚

11、度（直径）（mm） 60 60100 100200 弯心直径d Q195 纵 横 0 0.5a Q215 纵 横0.5aa 1.5a2a 2a2.5a Q235 纵横 a1.5a 2a2.5a 2.5aa Q255 2a 3a3.5aQ275 3a 2a 4.5a 在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素，合金元素的总含量小于几种合金元素，合金元素的总含量小于5%5%的的结构钢。结构钢。常用的合金元素有：常用的合金元素有：SiSi、MnMn、TiTi、NbNb、V V和和C C等。等。现行国家标准现行国家标准低合金结构钢低合金结构钢（GB1591

12、-GB1591-9494）共有）共有5 5个牌号：个牌号：Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460。牌号由以下四部分组牌号由以下四部分组成成(如如 flash 所示所示)请点击右键选择请点击右键选择“播放播放”观看观看FlashFlash动画动画比采用碳素结构钢节省钢材，而且可以减比采用碳素结构钢节省钢材，而且可以减轻自重，延长使用寿命，轻自重，延长使用寿命，尤其适用于大跨度结构和桥梁工程等。尤其适用于大跨度结构和桥梁工程等。 牌号 质量等级 化学成分（%） C Mn Si P SV Nb Ti Al CrNiQ295 AB0.160.160.8

13、0 1.50 0.80 1.500.55 0.550.0450.0400.0450.0400.02 0.15 0.02 0.150.015 0.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 续表续表Q345 ABCDE0.020.020.200.180.181.001.601.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.020.15 0.020.15 0.020.15 0.020.15 0.020.15 0.

14、0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.015 0.015 0.015 续表续表Q390 ABCDE0.200.200.200.200.201.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20

15、 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.0150.0150.300.300.300.300.300.700.700.700.700.70续表续表Q420 ABCDE0.200.200.200.200.201.001.70 1.001.70 1.001.70 1.001.70 1.001.70 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400

16、.0350.0300.0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.0150.0150.400.400.400.400.400.700.700.700.700.70Q460 CDE0.200.200.201.001.70 1.001.70 1.001.70 0.550.550.550.0350.0300.0250.0350.0300.

17、0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.015 0.015 0.015 0.700.700.700.700.700.70牌号 质量等级 拉伸试验 180弯曲试验 d=弯心直径 a=试验厚度 （直径） 屈服点(MPa) 抗拉强度 bMpa伸长率 5% 冲击功（纵向） （J）厚度 （直径、边长） mm 15 1635 +20 0 钢材厚度 (直径)（mm） 16 16100 Q295 A B295295275275390570 390570 232334d

18、=2a d=2a d=3a d=3a Q345 ABCDE345 345 345 345 345 325 325 325 325 325 470630 470630 470630 470630 470630 21 21 22 22 22 34 34 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a Q390 ABCDE390 390 390390390 370 370 370 370 370490650 490650 490650 490650 490650 19 19 20202034 34 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a

19、d=3ad=3ad=3ad=3ad=3a续续 表表Q420 ABCDE420 420 420 420 420 380 380 380 380 380 520680 520680 520680 520680 520680 18 18 19 19 193434d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a Q460 CDE460 460 460 420420420550720 550720 550720 17171734d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a 续续 表表可以分为：可以分为：热轧钢筋热轧钢筋冷拉钢筋冷拉钢筋冷拔低

20、碳钢丝冷拔低碳钢丝钢绞线钢绞线包括热轧光圆钢筋包括热轧光圆钢筋(Tab.7.5.6)及热轧变及热轧变形钢筋。形钢筋。热轧钢筋按屈服强度及抗拉强度分为四热轧钢筋按屈服强度及抗拉强度分为四个等级个等级。其品种、牌号、力学性能及其应用见下其品种、牌号、力学性能及其应用见下表表7.5.7。牌号牌号 公称直公称直径径（mm）屈服强屈服强度度s （MPa）抗拉强度抗拉强度b（MPa）伸长率伸长率5(%)冷弯试验冷弯试验180d弯心直径弯心直径a试样直径试样直径HRB335 625 2850 33549016 d3a d4aHRB400625 2850 40057014 d4ad5aHRB500625 2850 50063012 d6ad7a级别代号级别代号抗拉强度抗拉强度 b(MPa)不不小于小于 伸长率不小伸长率不小于于(%) 冷弯冷弯180 D弯心直弯心直径径 d钢筋公钢筋公称直径称直径 应力松驰应力松驰 com=0.7b 反复反复弯曲弯曲次数次数 10 1001000h (%) 10h (%) CRB550CRB650CRB800CRB970CRB1270 55065080097011708 4444 D=3dD=3dD=3dD=3dD=3d 888