天津某大学金属材料课程

五、金属材料天津市建筑工程职工大学第一页，共26页。建筑钢材(gāngcái)钢：含碳低于2%的铁碳合金。（含有其他少量合金之素：Si，P，Mn…）（含碳>2%→生铁（灰口铁、白口铁））第二页，共26页。（一）钢的分类

低碳钢（C≤0.25%）非合金(héjīn)钢（碳素钢）:中碳钢(C:0.25%~0.6%)高碳钢（C>0.6%）1.化学成分低合金(héjīn)钢（合金(héjīn)元素＜5%）合金(héjīn)钢：中合金(héjīn)钢（5%≤合金(héjīn)元素≤10%)高合金(héjīn)钢（合金(héjīn)元素＞10%）

合金(héjīn)元素第三页，共26页。3.按脱氧(tuōyǎng)程度：2.按质量(zhìliàng)等级：普通(pǔtōng)质量钢优质钢特殊质量钢沸腾钢（F）

半镇静钢（b）镇静钢（Z）

特殊镇静钢（TZ）

第四页，共26页。4.使用(shǐyòng)范围：钢结构用型材(xínɡcái)

钢筋混凝土用钢材圆钢；角钢(jiǎogāng)；工字钢；钢管；钢板等钢筋；钢绞线；钢丝等第五页，共26页。（二）建筑钢材的技术(jìshù)性能1、力学性能抗拉性能冲击韧性硬度(yìngdù)耐疲劳性屈服强度(qiángdù)抗拉强度(qiángdù)伸长率3、化学性能主要考虑钢材化学成分对其性能的影响如：碳（C），随着碳含量，强度和硬度提高，塑性和韧性下降。冷弯性能焊接性能2、工艺性能第六页，共26页。σεδfufpfy低碳钢（软钢）应力(yìnglì)—应变曲线1、弹性阶段(OA)“fp”弹性极限2、屈服(qūfú)阶段(AB)“fy“屈服(qūfú)极限（设计强度的取值依据）3、强化阶段(BC)“fu”受拉强度4、颈缩阶段(CD)“δ”－伸长率δ=

oABCD1、力学性能拉伸(lāshēn)性能（σ－ε曲线）5.对屈服强度不明显的中碳钢和高碳钢，屈服强度采用条件屈服点。（0.2%）第七页，共26页。冲击韧性：钢材(gāngcái)抵抗冲击荷载的能力。（1）指标：V型冲击功（2）钢材(gāngcái)的冷脆性：钢材(gāngcái)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，这个温度称为脆性临界温度。（3）时效：钢材(gāngcái)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。若钢材(gāngcái)经冷加工或反复荷载作用，时效发展迅速。变化的程度成为时效敏感性。对于直接承受(chéngshòu)动荷载且可能在负温下工作的重要结构，必须检验冲击韧性。第八页，共26页。2、工艺性能冷弯性能利用冷弯试验(shìyàn)，揭示钢材内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。焊接性能(xìngnéng)注意冷拉钢筋的焊接在冷拉之前第九页，共26页。Δfy1Δfy20冷拉后冷拉时效(shíxiào)后σε钢材(gāngcái)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、拉或拔,其屈服强度(qiángdù)提高而其韧性和塑性有所下降的加工过程。：冷加工后的钢材自然放置15～20天或加热至100~200℃保持数小时,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。

冷加工强化处理

人工时效第十页，共26页。(三)钢结构用型材1、角钢等边角钢∟b×d，b：等边角钢的单边宽度d：厚度(hòudù)，单位为mm例：∟20×3代表单边宽度为20mm，厚度(hòudù)为3mm的等边角钢。（等边角钢也可用单边宽度的厘米数来命名，如2号角钢即代表单边宽度为20mm的等边角钢）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代表长边宽度为40mm，短边宽度这25mm的不等边角钢。第十一页，共26页。2、扁钢-b:扁钢宽度:扁钢厚度，单位为mm如-20×6的扁钢，表示该型扁钢宽20mm，厚6mm。3、槽钢(cáoɡānɡ)【h：腹板高度b：翼缘宽度d：腹板厚度,单位为毫米如100×48×5.3槽钢(cáoɡānɡ)，表示该槽钢(cáoɡānɡ)腹板高100mm，翼缘宽48mm，腹板厚5.3mm。槽钢(cáoɡānɡ)也可用腹板高度的厘米数表示其号数，如10号槽钢(cáoɡānɡ)即代表腹板高度为100mm的槽钢(cáoɡānɡ)。第十二页，共26页。（四）钢筋(gāngjīn)混凝土用钢筋(gāngjīn)和钢丝热轧钢筋(gāngjīn)、冷拉钢筋(gāngjīn)、冷轧带肋钢筋(gāngjīn)、低碳冷拔钢丝等1、热轧钢筋(gāngjīn)：

热轧钢筋(gāngjīn)的选用（级越大越好）Ⅰ级(235MPa)－非预应力钢筋(gāngjīn)Ⅱ级(335MPa)、Ⅲ级(400MPa)－非预应力和预应力受力钢筋(gāngjīn)Ⅳ级(540MPa)－预应力钢筋(gāngjīn)GB13013-91第十三页，共26页。热轧钢筋分类：H—热轧；R—带肋；P—光圆；B—钢筋；热轧钢筋光园钢筋HPB235、HPB300普通热轧钢筋HRB335、HRB400、HRB500细晶粒热轧钢筋HRBF335、HRBF400、HRBF500特点外观HPB235、HPB300钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆，其中其余均由低合金高强度结构钢轧制而成，外表带肋。强度/塑性随钢筋级别的提高，其屈服强度和极限强度逐渐增加，而其塑性则逐步下降。应用

非预应力钢筋混凝土可选用HPB235、HRB335和HRB400钢筋预应力钢筋混凝土则宜选用HRB500、HRB335和HRB400钢筋。现用标准(biāozhǔn)H（Hotrolled）、p（plain）

R（Ribbed）、B（Bars）第十四页，共26页。2、冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸(lāshēn)而成，钢筋经冷拉后，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，可节约钢材又可制作预应力钢筋。3、冷轧带肋钢筋它是利用低碳钢热轧(rèzhá)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。直径一般有：5mm、7mm、8mm、9mm、10mm。第十五页，共26页。4、低碳冷拔钢丝由直径(zhíjìng)6.5~8mm的低碳钢盘条经冷拔缩径而成。特点：强度↑硬度↑塑、韧性↓选用：甲级（直径(zhíjìng)4(5)mm）→预应力乙级：（直径(zhíjìng)3~5mm）→非预应力第十六页，共26页。冷拉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,经冷拉时效后使之伸长.冷拉后,屈服强度可提高20%-25%,可节约钢材10%-20%,

冷拔是利用外力将金属从孔型中拉拔成材(chéngcái)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40%~60%，抗拉强度高，塑性低，脆性大，具有硬质钢材特点．冷轧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；第十七页，共26页。（五）钢材牌号1、碳素结构钢的牌号技术性能：钢号↑含碳量↑强度、硬度↑塑性韧性↓表示方法：按屈服(qūfú)强度（MPa）分为：195、215、235、255、2755种按硫、磷的含量由多到少分为：A、B、C、D四个强度等级按脱氧程度不同分为：特殊镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）、沸腾钢（F）四种举例(jǔlì)：Q235－A·F第十八页，共26页。２、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，划分成五个牌号，其表示方法(fāngfǎ)如下：

屈服点等级—质量等级

屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

质量等级：E、D、C、B、A

第十九页，共26页。塑钢门窗色泽鲜艳(xiānyàn)、耐腐蚀、抗老化、保温、防水、隔声、放虫蛀、不助燃第二十页，共26页。轻钢龙骨(lónggǔ)吊顶龙骨隔断(géduàn)龙骨轻钢龙骨按用途有吊顶龙骨和隔断龙骨，按断面形式有V型、C型、T型、L型龙骨等。轻钢龙骨的标记顺序为：产品名称、代号(dàihào)、断面形状的宽度、高度、钢板厚度和标准号。ＤＣ５０×１５×１．５表示：断面形状为“C”型，宽度为50mm，高度为15mm，钢板厚度为1.5mm的吊顶承载龙骨。第二十一页，共26页。铝合金及制品(zhìpǐn)1、铝合金门窗优点(yōudiǎn)：质量轻、强度高、密封性好、耐腐蚀、施工方便等第二十二页，共26页。2、铝合金板材(bǎncái)（1）花纹板花纹板花纹板是采用防锈铝合金作为坯料(pīliào)用特制的花纹轧辊轧制成的板材。花纹图案分为方格形、扁豆形、菱形、五条形等数种。第二十三页，共26页。（2）波纹(bōwén)板和压型板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。由于这两种板材断面为曲线(qūxiàn)或折线形，使其抗弯能力大大加强，