第六节建筑钢材课件

1、第六节第六节建筑钢材建筑钢材钢及其特性钢及其特性钢钢 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。建筑钢材的主要品种建筑钢材的主要品种型钢型钢简单截面型钢：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。线材线材如钢筋、钢丝等。如钢筋、钢丝等。管材管材无缝钢管、焊接钢管等。无缝钢管、焊接钢管等。建筑钢材的主要品种建筑钢材的主要品种板材板材 光面钢板、花纹钢板、光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板

2、等。彩色涂层钢板等。压型彩钢板压型彩钢板钢的冶炼方法简介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 氧熔融钢的分类钢的分类按冶炼方法分按冶炼方法分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按用途分按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能（如不锈钢、

3、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等）。钢钢中碳钢中碳钢低合金钢低合金钢高碳钢高碳钢低碳钢低碳钢碳素钢碳素钢合金钢合金钢中合金钢中合金钢高合金钢高合金钢C C0.25%0.25%C=0.25%C=0.25%0.600.60C C0.600.60合金总含量合金总含量5%5%5%5%10101010按化学成分按化学成分标准试件标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l l0 0 A A0 0d d0 0l l非标准试件非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部头部头部工作段工作段低碳钢的拉伸性能低碳钢的拉伸性

4、能0OBOB弹性阶段弹性阶段BCBC屈服阶段屈服阶段CDCD强化阶段强化阶段DEDE颈缩阶段颈缩阶段A0BC0DCEDFEC C上上上屈服点上屈服点C C下下下屈服点下屈服点C C下下屈服点的应力作为屈服点的应力作为钢材的屈服强度。钢材的屈服强度。拉伸试验过程拉伸试验过程钢材拉伸过程的钢材拉伸过程的 - - 图图 0A AB B0 p p比例极限，比例极限，MPaMPa p p B B B B弹性极限，弹性极限，MPaMPa注：由于注：由于A A、B B两点相距较近，两点相距较近，一般认为一般认为 p p= = B B 。钢材拉伸弹性阶段示意图钢材拉伸弹性阶段示意图弹性阶段弹性阶段0AB0C下

5、下C上上CBC下下C上上C放大后放大后 钢材拉伸屈服阶段示意图钢材拉伸屈服阶段示意图屈服阶段屈服阶段0AB0C下下C上上CD D D D Dbb 抗拉强度或强度极限DC强化阶段钢材拉伸强化阶段示意图钢材拉伸强化阶段示意图0EAB0C下下C上上CDDEDE颈缩阶颈缩阶段段钢材拉伸颈缩阶段示意图钢材拉伸颈缩阶段示意图拉伸过程的参数拉伸过程的参数强度指标强度指标屈服强度：抗拉强度：塑性指标塑性指标伸长率：0AFss0AFbb%100001lll硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢（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

6、件屈服点条件屈服点 0.20.2 ：使硬钢：使硬钢产生产生0.2%0.2%塑性变形时的应塑性变形时的应力。见左图。力。见左图。0A0.2%aboa总变形。ba弹性变形99.8%。ob塑性变形0.2%。冲击韧性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消耗的功（J/cm2）。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。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

7、：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。2. 2.可焊性可焊性 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

8、用焊前预热及焊后热处理等措施。冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高 钢材强度，节约钢筋。冷加工对钢材性能的影响。热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。 钢筋的冷加工钢筋的冷加工o冷拉控制应力(N/mm2)冷拉率残余变形oabccdd冷拉无时效冷拉经时效(a)(b)d1d2Pd2d1(a) 为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。(b) 为冷拔，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳 丝接近，塑性要好一些。建筑钢材的钢种及牌号建筑钢材的钢种及牌号 碳素结构钢

9、（非合金钢）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：Q235AF表示为屈服点不小于235MPa的A级沸腾钢。 2.牌号共有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。4. 4.应用应用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

10、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。低合金高强度结构钢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4. 4.应用应用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

11、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。 钢钢 筋筋 热轧钢筋热轧钢筋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）

12、三个词英文首位字母。 推荐公称尺寸：光圆：8、10、12、16、20 ；带肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm 4. 4.热轧钢筋的力学性能、工艺性能热轧钢筋的力学性能、工艺性能 应符合下表的规定。应符合下表的规定。表面形表面形状状强度等级代强度等级代号号公称公称直径直径屈服点屈服点s，MPa抗拉强度抗拉强度b，MPa伸长率伸长率5，%冷弯冷弯d弯心直径弯心直径a钢筋公称钢筋公称直径直径不小于不小于光圆光圆HPB23582023537025180d=a月牙肋月牙肋HRB335625285033549016180d=3a180d=4aHRB400625285040057

13、014180d=4a180d=5aHRB500625285050063012180d=6a180d=7a低碳热轧圆盘条低碳热轧圆盘条1.概述低碳热轧圆盘条的公称直径为5.530mm，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。 4. 4.力学性能和工艺性能力学性能和工艺性能 5. 5.应用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。 牌牌 号号力学性能力

14、学性能冷弯试验冷弯试验180180d d= =弯心直径弯心直径a a= =试样直径试样直径屈服点屈服点 s s，MPaMPa抗拉强度抗拉强度 b b，MPaMPa伸长率伸长率 5 5，%不小于不小于Q215Q2152152153753752727d d=0=0Q235Q2352352354104102323d d=0.5=0.5a a冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 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

15、围为412mm，推荐的公称直径为5、6、7、8、9、10mm 4. 4.力学性能和工艺性能力学性能和工艺性能应符合GB13788的相关规定 。5. 5.应用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。 钢丝及钢绞线钢丝及钢绞线 钢丝钢丝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