建筑工程材料（第三版）课件 单元六 建筑用钢及其他金属材料

建筑工程材料绪论单元一建筑材料的基本性质单元二气硬性无机胶凝材料单元三水泥单元四混凝土单元五建筑砂浆单元六建筑用钢及其他金属材料单元七墙体材料单元八建筑塑料与胶粘剂单元九建筑功能材料单元十装饰材料建筑材料实验目录213421了解建筑钢材的化学成分、分类、选用。2

掌握建筑钢材主要技术性能及评定指标。3熟悉钢材的冷加工及时效处理；常用钢种的特性、保管。4

了解其他金属材料。教学目标6.1钢的基本知识6.2钢的化学成分6.3技术性能6.4钢材的热加工与冷加工处理本章内容单元六建筑用钢及其他金属材料56.5常用建筑钢材6.6建筑钢材的锈蚀和保管676.7其他金属材料3

单元六建筑用钢及其他金属材料钢结构厂房混凝土中的钢筋鸟巢澜沧江大桥（大理至瑞丽铁）4钢结构楼梯钢结构房屋索膜结构感知到的扁钢

钢丝钢筋

型材钢绞线5

单元六建筑用钢及其他金属材料感知到的

6光面钢板花纹钢板

彩色涂层钢板

单元六建筑用钢及其他金属材料感知到的钢与铁的区别

含碳量小于2%的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%的称铁。钢的特点

具有强度高、塑性好、韧性好；工艺性能良好，易于加工；

但是，钢材易锈蚀、耐火性差。金属材料类型黑色金属–指以铁元素为主的金属。有色金属--除黑色金属以外的其他金属7一、概念

单元六建筑用钢及其他金属材料6.1钢的基本知识单元六建筑用钢及其他金属材料6.1钢的基本知识二、

钢的分类高合金钢合金钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢中合金钢1.按化学成分分类碳素钢C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金总含量＜5%5%～10％＞10％2.按品质(杂质S、P含量)分普通钢优质钢高级优质钢

单元六建筑用钢及其他金属材料6.1钢的基本知识二、

钢的分类3.按冶炼时脱氧程度分沸腾钢F镇静钢Z特殊镇静钢TZ工具钢特殊钢(如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等)结构钢4.按用途分

碳C提高钢的强度和硬度；塑性和韧性下降。锰Mn提高钢材的强度和硬度;能消除热脆性。氧O2降低韧性，可焊性变差。硫S形成热脆现象。钛Ti显著提高强度和韧性。硅Si

提高钢材的强度和硬度;有益元素有害元素10单元六建筑用钢及其他金属材料6.2钢的化学成分磷P增加钢的冷脆性。显著降低钢材的塑性和韧性。1.抗拉性能11拉伸标准试件车床切削加工制得，见下图。l0

A0d0l非标准试件：直接在钢筋线材上切取。头部头部工作段

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能0OA段—弹性阶段AB段—屈服阶段BC段—强化阶段CD段—颈缩阶段AB

12拉伸的四个阶段

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能CD弹性变形；应力与应变成比例曲线锯齿波动，承载力无提高承载力再次提高试件薄弱处收缩直至断裂F1.抗拉性能低碳钢应力-应变曲线图σε0弹性阶段—σp称为弹性极限。屈服阶段—σs屈服强度，又称屈服点。强化阶段—

σb抗拉极限强度。CD下BB

13三个特征值σsσbσp

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能B上低碳钢应力-应变曲线图A1.抗拉性能σε

衡量钢材弹性的指标

钢材结构设计强度取值依据。屈强比

评价钢材安全可靠性和强度利用率的参数。伸长率评定钢材塑性的指标。弹性模量14

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能屈服强度σSσb/σs钢材重要技术指标1.抗拉性能σε高碳钢拉伸σ-ε图0σp—比例极限，MPaσb—抗拉极限，MPaσ0.2Cσ0.2—条件屈服点，MPa

硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段。用条件屈服强度σ0.2来代表屈服强度。σ0.2

为硬钢产生0.2%塑性变形所对应的应力值。15

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质高碳钢条件屈服点σpσb一、力学性能BA残余变形0.2％1.抗拉性能FD定义指钢材抵抗冲击荷载的能力。指标用冲击韧性值αk表示。单位J/cm2影响因素

硫、磷含量高，含非金属夹杂物；焊接

裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。工程应用承受冲击、震动荷载的钢材必须检验冲击韧性。16

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能2.冲击韧性冲击试验机硬度测定仪3.硬度17

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能定义钢材表面抵抗重物压入产生塑性变形的能力。指标

有布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HR)，前者常用。影响因素

强度越高，抵抗塑性变形越强，硬度值也越大工程应用

当HB<175时，

HBHB>175时，

HB4.疲劳强度定义钢材承受交变荷载反复作用，发生疲劳

破坏的指标。指

标交变荷载106

～107次时不发生破坏的最大应力

值作为疲劳强度值。影响因素

一般抗拉强度高，疲劳强度也高。工程应用承受交变荷载的钢材必须检验耐疲劳性能。18

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3技术性质一、力学性能1.冷弯性能19

钢筋冷弯性能试验

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3建筑钢材的主要技术性质二、工艺性能定义指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。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°）；试样弯曲外表面无裂纹则冷弯合格。影响因素

内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。工程应用常温下承受弯曲荷载的钢材必须检验冷弯性能。20

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3建筑钢材的主要技术性质二、工艺性能1.冷弯性能定义指钢材适应通常的方法与工艺进行焊接连接的性能。影响因素

含碳、硫量高、合金含量高时，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。工程应用焊接结构应选择含碳量较低的镇静钢。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。212.焊接性能

单元六建筑用钢及其他金属材料6.3建筑钢材的主要技术性质二、工艺性能22退

火

将钢加热到723℃以上，然后随炉冷却。退火可消除前工序(铸、锻、焊)的组织缺陷，提高力学性能；调整硬度以利于切削。正

火

钢件加热到30～50℃后，在空气中匀速冷却。正火与退火的差别在于冷却速度较快，获得的珠光体型组织较细，钢的强度、硬度也较高。淬

火

将钢加热到30～50℃后快速冷却的热处理工艺。目的是得到良好的强度、塑性、韧性等力学性能。回

火

钢件淬火后，将其加热到30

℃以下的温度，然后冷却到室温。主要是降低脆性，防止工件变形或开裂。

单元六建筑用钢及其他金属材料6.4钢材的热加工与冷加工处理一、钢材的热处理定义

冷加工是钢材在常温下，进行冷拉、冷拔、冷轧等的加工过程。

时效是经过冷加工后的钢材，放置一段时间，其屈服强度、抗拉强度及硬度明显提高，而塑性及韧性下降的过程。23

单元六建筑用钢及其他金属材料6.4钢材的热加工与冷加工处理二、钢材冷加工及时效钢材冷加工及时效σ-ε图目的

提高屈服强度和抗拉极限强度，但塑性和韧性则相应降低。见右图。24钢筋冷拔横截面的控制

单元六建筑用钢及其他金属材料6.4钢材的热加工与冷加工处理二、钢材冷加工及时效25牌号表示

由屈服点字母Q、屈服点数值(195、215、235、275)、质量等级符号

（A、B、C、D）、脱氧方法符号(特殊镇静钢TZ、镇静钢Z、沸腾钢F)等四个部分按顺序组成。

如：Q235－AF

表示屈服点不小于235MPa的A级沸腾钢。

技术要求

化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T700-2006规定。工程应用

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，用途最广。常轧制盘条、钢筋、型钢等。

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。

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材一、主要钢种1.碳素结构钢牌号表示

由屈服强度字母Q、最小上屈服强度数值、交货状态代号、质量等级

符号(B、C、D、E)四个部分组成。

如:Q355ND表示上屈服点不小于355MPa、交货状态为正火或正火轧制、质量等级为D级。当需方要求钢板具有厚度方向性能时,则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向(Z向)性能级别的符号,如:Q355NDZ25。技术要求

化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591规定工程应用

主要用于轧制型钢、钢板，建造桥梁、高层及大跨度建筑.重要钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构，主要应用低合金钢加工成的热轧带肋钢筋。262.低合金高强度结构钢

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材一、主要钢种2.低合金高强结构钢生产

热轧钢筋采用钢锭经加热轧制、自然冷却而成。分类

热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。27

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种1.钢筋28

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种光圆钢筋的分级、牌号含义1.钢筋产品名称牌号牌号构成英文字母含义公称直径/mm热轧光圆钢筋HPB300HPB+屈服强度HRB——热轧光圆钢筋的英文（Hot

rolledPlainBars）缩写。681012141618202225光圆钢筋的技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1-2024的标准要求。29

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种1.钢筋带肋钢筋的分级、牌号含义类别牌号牌号构成英文字母含义公称直径/mm普通热轧钢筋HRB400HRB+屈服强度HRB——热轧带肋钢筋的英文（HotrolledRibbedBars）缩写。E——地震的英文（Earthquake）缩写6810121416182022252832364050HRB500HRB600HRB400EHRB+屈服强度+EHRB500E细晶粒热轧钢筋HRBF400HRBF+屈服强度HRBF——在热轧带肋钢筋的英文缩

写后加“细”的英文

（Fine）首位字母。E——地震的英文（Earthquake）缩写HRBF500HRBF400EHRBF+屈服强度+EHRBF500E带肋钢筋的技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2-2024的标准要求。

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种1.钢筋

标牌31

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种2.型钢

钢结构常用的型钢有H形钢、T形钢、工字钢、槽钢、角钢、Z形钢、U形钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。32

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种2.型钢冷弯薄壁型钢

通常是用2～6mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等

空心薄壁型钢。主要用于轻型钢结构，其表示方法与热轧型钢相同。型钢主要采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢。33

单元六建筑用钢及其他金属材料6.5常用建筑钢材二、主要品种2.型钢钢材的锈蚀防止锈蚀措施1.化学锈蚀2.电化学锈蚀1.保护层2.制成合金钢3.混凝土配筋的防锈措施34

单元六建筑用钢及其他金属材料6.6建筑钢材的锈蚀和保管一、锈蚀及防治35

单元六建筑用钢及其他金属材料6.6建筑钢材的锈蚀和保管二、标志、验收、保管

1.钢筋应在每捆表面轧上牌号标志，还可依次轧上厂名（或商标）和公称直径毫米数字。2.型钢、钢筋的包装、标志和质量证明书应符合GB/T2101的规定。

标志

按不同品种、规格分别堆放