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第八章 建筑钢材

第八章 建筑钢材. 钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1 ．轻质高强 2 ．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3 ．可焊接、铆接、易于装配 4 ．外表轻巧、华美、具有光泽 5 ．易腐 6 ．耐火性差. §1 钢的冶炼及分类. 一．钢的冶炼. 钢材. 钢锭. 钢坯. 铁 水 （块）. 钢水. 铁 矿 石. 合金钢水. 二．分类. （一）按钢种分. 1 ．按冶炼方法分. 平炉钢. 按炼钢炉类型分. 氧气转炉钢. 电弧炉钢. 半镇静钢 bZ. 按脱氧程度分. 沸腾钢 F. 镇静钢 Z.

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第八章 建筑钢材

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  1. 第八章 建筑钢材 钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差

  2. §1 钢的冶炼及分类 一．钢的冶炼 钢材 钢锭 钢坯 铁 水 （块） 钢水 铁 矿 石 合金钢水

  3. 二．分类 （一）按钢种分 1．按冶炼方法分 平炉钢 按炼钢炉类型分 氧气转炉钢 电弧炉钢 半镇静钢bZ 按脱氧程度分 沸腾钢 F 镇静钢 Z

  4. 低碳钢 C≤0.25% 中碳钢C: 0.25～0.6% 普通碳素结构钢 2 ．按化学成份分 高碳钢 C >0.6% 碳素钢 优质碳素结构钢 低合金钢 合金元素总含量<5.0% 合金钢 中合金钢 合金元素总含量5.0～10% 高合金钢 合金元素总含量>10%

  5. 3．按钢的品质（质量）分 普通钢 P≤0.045%,S≤0.050% 优质钢 P≤0.035%, S≤0.035% 高级优质钢 P≤0.025%, S≤0.025% 特级优质钢 P≤0.025%, S≤ 0.015%

  6. （二）按用途分 碳素结构钢 结构钢 合金结构钢 碳素工具钢 工具钢 合金工具钢 高速工具钢 特殊性能钢

  7. (三)按钢材分 盘圆 光圆 带肋 螺纹 钢绞线 角钢 槽钢 工字钢 圆钢 方钢 六角钢 2．钢筋 1．型钢 厚板 中板 薄板 普通钢管 无缝钢管 4．钢管 3．钢板

  8. §2 钢材的主要技术性能 屈服强度及抗拉强度 强度 疲劳强度 力学性能 冲击韧性 钢 材 的 主 要 技 术 性 能 硬度 使用性能 弹性变形 变形性 物理性能 塑性变形 化学性能 冷弯性 工艺性能 可焊性 热处理

  9. 一．力学性能 （一）强度（拉伸）

  10. 1．o→p→e段——弹性阶段 1）o→p 比例阶段 σp——比例极限 E——弹性模量 2）p→e 弹性阶段 σe——弹性极限 2．e→s上→s下段——屈服阶段 σs下——屈服强度 S—屈服点

  11. σ0.2——条件屈服强度 3．s下→b段——增强阶段 σb——极限抗拉强度 屈强比 反映钢材利用率和安全可靠程度的指标 合理屈强比： Fsb=0.60—0.75 4．b→c段——断裂阶段（颈缩阶段）

  12. （二）塑性 1．塑性变形：表示钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 2．表示方法——伸长率δ、断面收缩率ψ 1）伸长率δ 2）断面收缩率ψ

  13. （三）冲击韧性 1．定义：钢材抵抗冲击荷载的能力 2．表示方法——冲击韧性值

  14. 3．影响因素 • 化学成分 • 冶炼质量 • 试件表面质量 • 冷加工及时效 • 温度 冷脆性 脆性转变温度

  15. （四）疲劳强度 1．定义： 疲劳破坏：钢材在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于其屈服强度时就发生脆性断裂而破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏。 疲劳强度：钢材在交变应力作用下，于规定的循环次数（周期基数）内不发生断裂所能承受的最大应力。 疲劳极限强度：钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值。

  16. （五）硬度 1．定义 钢材表面抵抗硬物压入产生局部变形的能力，即对局部塑性变形的能力。 2．测定方法 1）布氏法：以压痕面积来计算硬度 2）洛氏法：以压痕深度来计算硬度

  17. 二．工艺性能 （一）冷弯性 1．定义：钢材在常温下承受弯曲变形而不破坏的能力。 2．表示：弯曲角， 弯心直径：

  18. 3．实际意义：

  19. （二）焊接性能 1．焊接的基本方法 1）电弧焊 2）接触对焊 2．影响因素 1）钢材本身的焊接性能 2）焊接工艺 3）焊条材料 3．焊接后检验

  20. §3 影响钢材性能的主要因素 一、钢材的化学成分及其对钢材性能的影响

  21. 二．钢材的组织及其对钢材性能的影响 （一）钢材的晶体结构

  22. （二）显微组织 1、纯铁在不同温度下的晶体结构 2、钢的显微组织 C溶于α-Fe—铁素体 固溶体（Fe中固溶着微量C） C溶于 γ-Fe—奥氏体 化合物（Fe和C结合成Fe3 C） —渗碳体 机械混合物（固溶体和化合物的混合物） —珠光体

  23. §4 钢材的冷加工时效与热处理 一、冷加工强化与时效处理的概念 1、冷加工强化 将钢材于常温下进行冷加工，使之产生一定的塑性变形，屈服强度明显提高，塑性和韧性有所降低，弹性模量降低，这个过程称为钢材的冷加工强化。 2、时效处理 将经过冷加工的钢材，于常温下放置15-20天（自然时效）或加热到100-200℃并保持一定时间后（人工时效），钢材的屈服强度将进一步提高，极限抗拉强度也提高，塑性和韧性降低，弹性模量恢复，这个过程称为时效处理。

  24. 二、钢材冷加工时效在工程中的应用与效果 1、冷拉控制参数（冷拉率、冷拉应力）、时效方式 2、提高经济效益 3、简化施工工序 4、注意事项

  25. 三、钢材的热处理 1、定义 按照一定的制度，将钢材加热到一定的温度，在此温度下保持一定的时间，再以一定的速度和方式进行冷却，以使钢材内部晶体组织和显微结构按要求进行改变，或消除钢中的内应力，从而获得人们所需要的机械力学性能，这一过程就称为钢材的热处理。

  26. 2、热处理方式

  27. 温度 保温 正火 退火 加热 淬火 回火 时间 Back

  28. §5 建筑钢材常用钢种 一、普通碳素结构钢（简称普通碳素钢） GB700-1988 1、碳素结构钢的牌号和表示方法 1）牌号 Q195，Q215，Q235，Q255，Q275 2）质量等级 A，B，C，D 3）脱氧程度 F，bZ ，Z，TZ 4）表示方法 屈服点等级——质量等级•脱氧程度 如：Q235—A •F 2、碳素结构钢的技术要求及用途

  29. 1）化学成分 2）力学性质 3）工艺性质 应用： 沸腾钢在下述情况下是限用的： • 在直接承受动荷载的焊接结构 。 • 非焊接结构而计算温度低于或等于－20℃时。 • 受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等于或低于－30℃时的焊接结构。

  30. 二、优质碳素结构钢（GB/T699-1999） 1、表示方法： 平均含碳量（以 0.01%为单位）含锰量标注 脱氧程度代号 如： 45（含碳量0.45%，普通含Mn量的镇静钢） 45 Mn（含碳量0.45%，高含Mn量的镇静钢） 2、牌号（ 31个） • 普通含锰量（Mn ＜0.8% ）：20个牌号 08F，10F，15F，08，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85 • 较高含锰量（Mn ＞ 0.8%）：11个牌号 15 Mn ， 20 Mn ，25 Mn ，30 Mn ，35 Mn ，40 Mn ，45 Mn ，50 Mn ，55 Mn ，60 Mn ，65 Mn ，70 Mn 高级优质钢牌号后加A，特级优质钢牌号后加E，

  31. 3、性能与应用 1）屈服点强度 ①普通含锰量： 175 ～ 980Mpa ② 较高含锰量：245 ～ 450 Mpa 2）抗拉强度 　 ①普通含锰量： 410 ～ 1130Mpa ② 较高含锰量：410 ～ 785 Mpa 性能主要取决于含碳量 30，35，40，45号钢可用作高强度螺栓，45号钢还用于作预应力钢筋的锚具 65，70，75，80号钢可生产预应力混凝土用的碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等。

  32. 三、低合金高强度结构钢GB/T 1591一94 低合金高强度结构钢是普通低合金结构钢的简称，是在普通碳素钢的基础上添加少量的一种或多种合金元素如硅、锰、钒、铌、铬、镍及稀土元素等元素（总量一般小于5%），以提高其强度、耐腐蚀性、耐磨性或耐低温冲击韧性的钢。 1、牌号及表示方法 按含碳量和屈服点强度不同划分为5个牌号： Q295，Q345，Q390，Q420，Q460 质量等级：E，D，C，B，A 表示方法：屈服点等级——质量等级

  33. 2、与碳素钢相比： • 强度高，塑性、耐冲击韧性好 • 耐锈蚀、耐低温性好 • 减轻结构自重，延长使用寿命，节省钢材 3、技术性能及应用

  34. §6 建筑用钢材 钢结构用钢材 钢筋混凝土用钢材 建筑用钢材 一、钢结构用钢材 主要是型钢和钢板 型钢有热轧和冷成型两种，钢板也有热轧（厚度为0.35～200mm）和冷轧（厚度为0.2～ 5mm） 两种。 （一）热轧型钢 主要钢种：碳素钢，低合金高强度钢

  35. 标记方法： 常用的热轧型钢有： 1、热轧普通工字钢，H型钢，部分T型钢 2、热轧普通槽钢 3、热轧L型钢 4、热轧角钢（等边与不等边）

  36. （二）冷弯薄壁型钢 通常是用2 ～6mm薄钢板冷弯或模压而成，有： 1）角钢、槽钢等开口薄壁型钢。 2）方形、矩形等空心薄壁型钢 主要用于轻型钢结构。

  37. （三）棒材 1、六角钢和八角钢 是指截面为六角形和八角形的长条钢材。 规格：以对边距离表示 应用：建筑钢结构的螺栓的坯材 2、扁钢 是指截面为矩形并稍带钝边的长条钢材 规格：厚度×宽度 应用：扶梯、桥梁、栅栏等 3、圆钢和方钢 是指截面为圆形和正方形的长条钢材 规格：直径，边长 应用：圆钢用做一般杆件和连接件。

  38. （四）钢管 1、结构用无缝钢管 2、焊缝钢管

  39. （五）板材 1、钢板 以平板状态供货——钢板 以卷状供货——钢带 分热轧、冷轧两种 热轧分：厚板（厚度大于4mm） 薄板（0.35～ 4mm） 冷轧板只有薄板（厚度为0.2～ 4mm） 厚板——用于焊接结构 薄板——屋面或墙面等围护结构，或作为涂层钢板的原料，如制作压型板等。

  40. 2、花纹钢板GB/T 3277一91 指表面轧有防滑凸纹的钢板，主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花纹有菱形、扁豆形和圆豆形。

  41. 3、建筑用压型钢板（简称压型钢板） GB/T 12755一91 指薄钢板经辊压冷弯，其截面成v形、u形、梯形或类似这几种形状的波形，在建筑上用作屋面板、楼板、墙板及装饰板，也可被选为其他用途的钢板。 1）代号YX 2）型号表示方法： 代号波高—波距—板宽 如：YX28—200—600

  42. 3）标记 如： 用牌号为275-PT-Z，厚度为1. 2 mm的热镀锌钢带制成的，长度为6 000 mm的YX 28-150-900(IV) 压型钢板，其标记为：

  43. 4、彩色涂层钢板（彩涂板） 是指表面涂有各类有机涂料的薄钢板。

  44. 轻质夹芯板材 岩棉夹芯板 聚苯夹芯板

  45. §7 钢筋混凝土用钢材 钢筋 母材：碳素结构钢 优质碳素钢 低合金高强度结构钢 钢丝和钢铰线

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