第六節(jié)建筑鋼材課件

1、第六節(jié)第六節(jié)建筑鋼材建筑鋼材鋼及其特性鋼及其特性鋼鋼 理論上，凡是把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過(guò)2%，稱為生鐵；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵。鋼的特點(diǎn)鋼的特點(diǎn)具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。建筑鋼材的主要品種建筑鋼材的主要品種型鋼型鋼簡(jiǎn)單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。線材線材如鋼筋、鋼絲等。如鋼筋、鋼絲等。管材管材無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。建筑鋼材的主要品種建筑鋼材的主要品種板材板材 光面鋼板、花紋鋼板、光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板

2、等。彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板壓型彩鋼板鋼的冶煉方法簡(jiǎn)介鋼的冶煉方法簡(jiǎn)介按照煉鋼爐的種類(lèi)，煉鋼方法可分為：1. 空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 一般煉制普通碳素鋼。2 .氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。3 .平爐煉鋼法 用來(lái)煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專(zhuān)用鋼。4.電爐煉鋼法白口鐵液態(tài)生鐵吹入空氣或氧氣鋼澆注成鋼錠脫 氧熔融鋼的分類(lèi)鋼的分類(lèi)按冶煉方法分按冶煉方法分2.按質(zhì)量分 按S和P元素含量，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼按用途分按用途分 分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能（如不銹鋼、

3、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等）。鋼鋼中碳鋼中碳鋼低合金鋼低合金鋼高碳鋼高碳鋼低碳鋼低碳鋼碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼中合金鋼中合金鋼高合金鋼高合金鋼C C0.25%0.25%C=0.25%C=0.25%0.600.60C C0.600.60合金總含量合金總含量5%5%5%5%10101010按化學(xué)成分按化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車(chē)削加工后的試件。按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車(chē)削加工后的試件。l l0 0 A A0 0d d0 0l l非標(biāo)準(zhǔn)試件非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過(guò)加工，直接在線材上切取的試件。不經(jīng)過(guò)加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部頭部頭部工作段工作段低碳鋼的拉伸性能低碳鋼的拉伸性

4、能0OBOB彈性階段彈性階段BCBC屈服階段屈服階段CDCD強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段DEDE頸縮階段頸縮階段A0BC0DCEDFEC C上上上屈服點(diǎn)上屈服點(diǎn)C C下下下屈服點(diǎn)下屈服點(diǎn)C C下下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材的屈服強(qiáng)度。鋼材的屈服強(qiáng)度。拉伸試驗(yàn)過(guò)程拉伸試驗(yàn)過(guò)程鋼材拉伸過(guò)程的鋼材拉伸過(guò)程的 - - 圖圖 0A AB B0 p p比例極限，比例極限，MPaMPa p p B B B B彈性極限，彈性極限，MPaMPa注：由于注：由于A A、B B兩點(diǎn)相距較近，兩點(diǎn)相距較近，一般認(rèn)為一般認(rèn)為 p p= = B B 。鋼材拉伸彈性階段示意圖鋼材拉伸彈性階段示意圖彈性階段彈性階段0AB0C下

5、下C上上CBC下下C上上C放大后放大后 鋼材拉伸屈服階段示意圖鋼材拉伸屈服階段示意圖屈服階段屈服階段0AB0C下下C上上CD D D D Dbb 抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限D(zhuǎn)C強(qiáng)化階段鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖0EAB0C下下C上上CDDEDE頸縮階頸縮階段段鋼材拉伸頸縮階段示意圖鋼材拉伸頸縮階段示意圖拉伸過(guò)程的參數(shù)拉伸過(guò)程的參數(shù)強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：塑性指標(biāo)塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率：0AFss0AFbb%100001lll硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能 硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過(guò)程無(wú)明顯屈服階段，無(wú)法直接測(cè)定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)度0.2來(lái)代替 屈服強(qiáng)度。 條

6、件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn) 0.20.2 ：使硬鋼：使硬鋼產(chǎn)生產(chǎn)生0.2%0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)塑性變形時(shí)的應(yīng)力。見(jiàn)左圖。力。見(jiàn)左圖。0A0.2%aboa總變形。ba彈性變形99.8%。ob塑性變形0.2%。沖擊韌性沖擊韌性定義及指標(biāo)指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值k表示。k 越大，則沖擊韌性越好。k是以試件沖擊破壞時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）。影響因素硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。工藝性能1.冷彎性能 指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。 冷彎試驗(yàn)的指標(biāo)

7、：彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90或180）；試樣彎曲外表面無(wú)肉眼可見(jiàn)裂紋則冷彎合格。 通過(guò)冷彎試驗(yàn)，更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，它能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。2. 2.可焊性可焊性 可焊性是指在一定焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬影響，焊接后接頭強(qiáng)度是否與母體相近的性能?？珊感允芑瘜W(xué)成分及含量的影響。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均會(huì)降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金鋼具有良好的可焊性。 焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐的鎮(zhèn)靜鋼。當(dāng)采用高碳鋼及合金鋼時(shí)，為了改善焊接后的硬脆性，焊接時(shí)一般要采

8、用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷軋。冷加工的目的：改變鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高 鋼材強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋。冷加工對(duì)鋼材性能的影響。熱處理是對(duì)某些特定型號(hào)的熱軋鋼進(jìn)行淬火和回火處理。 鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工o冷拉控制應(yīng)力(N/mm2)冷拉率殘余變形oabccdd冷拉無(wú)時(shí)效冷拉經(jīng)時(shí)效(a)(b)d1d2Pd2d1(a) 為冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼材的抗拉強(qiáng)度，但其屈服臺(tái)階變短。(b) 為冷拔，可同時(shí)提高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度。塑性降低很多。 冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，強(qiáng)度與冷拔低碳 絲接近，塑性要好一些。建筑鋼材的鋼種及牌號(hào)建筑鋼材的鋼種及牌號(hào) 碳素結(jié)構(gòu)鋼

9、（非合金鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1.牌號(hào)表示法由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成；如：Q235AF表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。 2.牌號(hào)共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。4. 4.應(yīng)用應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤(pán)條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤(pán)條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型

10、鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 1.牌號(hào)表示方法由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級(jí)鋼。 2.牌號(hào)共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591 的規(guī)定4. 4.應(yīng)用應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑

11、工程中對(duì)強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級(jí)鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強(qiáng)度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。 鋼鋼 筋筋 熱軋鋼筋熱軋鋼筋1.生產(chǎn)采用鋼錠經(jīng)加熱軋制自然冷卻而成。2.分類(lèi)鋼筋混凝土用熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。 3.牌號(hào)熱軋直條光圓鋼筋 ：HPB235熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500 H、R、B分別為熱軋（Hotrolled）、帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）

12、三個(gè)詞英文首位字母。 推薦公稱尺寸：光圓：8、10、12、16、20 ；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm 4. 4.熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能 應(yīng)符合下表的規(guī)定。應(yīng)符合下表的規(guī)定。表面形表面形狀狀強(qiáng)度等級(jí)代強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)號(hào)公稱公稱直徑直徑屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)s，MPa抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b，MPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率5，%冷彎冷彎d彎心直徑彎心直徑a鋼筋公稱鋼筋公稱直徑直徑不小于不小于光圓光圓HPB23582023537025180d=a月牙肋月牙肋HRB335625285033549016180d=3a180d=4aHRB400625285040057

13、014180d=4a180d=5aHRB500625285050063012180d=6a180d=7a低碳熱軋圓盤(pán)條低碳熱軋圓盤(pán)條1.概述低碳熱軋圓盤(pán)條的公稱直徑為5.530mm，大多通過(guò)卷線機(jī)成盤(pán)卷供應(yīng)，因此稱為盤(pán)條、盤(pán)圓或線材。2.分類(lèi)按用途分為：供拉絲用盤(pán)條（代號(hào)L）、供建筑和其他一般用途用盤(pán)條（代號(hào)J）兩種。 3.牌號(hào)低碳熱軋圓盤(pán)條的牌號(hào)表示方法由屈服點(diǎn)符號(hào)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)、用途類(lèi)別符號(hào)等五個(gè)內(nèi)容表示。 4. 4.力學(xué)性能和工藝性能力學(xué)性能和工藝性能 5. 5.應(yīng)用應(yīng)用大量用作建筑工程中鋼筋混凝土的配筋外，還適用于供拉絲、包裝及其它用途。 牌牌 號(hào)號(hào)力學(xué)性能力

14、學(xué)性能冷彎試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)180180d d= =彎心直徑彎心直徑a a= =試樣直徑試樣直徑屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) s s，MPaMPa抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b b，MPaMPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率 5 5，%不小于不小于Q215Q2152152153753752727d d=0=0Q235Q2352352354104102323d d=0.5=0.5a a冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋 1.生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤(pán)條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后，在表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。鋼筋冷軋后允許進(jìn)行低溫回火處理。2.牌號(hào)按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個(gè)牌號(hào)。 3.規(guī)格直徑范

15、圍為412mm，推薦的公稱直徑為5、6、7、8、9、10mm 4. 4.力學(xué)性能和工藝性能力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合GB13788的相關(guān)規(guī)定 。5. 5.應(yīng)用應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與熱軋圓盤(pán)條相比，強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與低碳冷拔絲比，伸長(zhǎng)率高，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力較大，適用于中、小預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也適用于焊接鋼筋網(wǎng)。 鋼絲及鋼絞線鋼絲及鋼絞線 鋼絲鋼絲1.生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤(pán)條為原料，經(jīng)淬火、酸洗、冷拉制成的用作預(yù)應(yīng)力混凝土骨架的鋼絲。 2.分類(lèi)按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種；按外形分為光面鋼絲和刻痕鋼絲兩種。3.力學(xué)性能應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。鋼絲主要用作橋梁、吊車(chē)梁、電桿、樓板、大口徑管道等預(yù)應(yīng)力混凝土