建筑金屬材料培訓(xùn)資料

第2章

建筑金屬材料鋼鐵的區(qū)別鋼和鐵的主要區(qū)別是——含碳量的多少生鐵的含碳量在2.11%—4.30%，含雜質(zhì)較多鋼的含碳量在0.03%—2.11%，含雜質(zhì)較少2.1鋼材的分類1.按化學(xué)成分分類碳素鋼(含碳量在0.02%——2.06%）低碳鋼（C<0.25%）中碳鋼（0.25～0.6%）高碳鋼（C>0.6%）合金鋼：碳素鋼中加入一定量的合金元素。低合金鋼（合金<5%）中合金鋼（5～10%）高合金鋼（>10%）2.按冶煉時(shí)脫氧程度分類（１）沸騰鋼F（２）鎮(zhèn)靜鋼Z（３）半鎮(zhèn)靜鋼b（４）特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ3.按有害雜質(zhì)含量分類按鋼中有害雜質(zhì)磷（Ｐ）和硫（S）含量的多少，鋼材可分為以下四類：普通鋼(S≤0.050%;p≤0.045%)優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.035%;p≤0.035%)

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.025%;p≤0.025%)特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.015%;p≤0.025%)建筑鋼材建筑鋼材分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼。前者主要是型鋼和鋼板，后者主要是鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。建筑鋼材的原料主要為碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金鋼。2.2建筑鋼材的主要技術(shù)性能

力學(xué)性能工藝性能抗拉性能－拉伸試驗(yàn)沖擊韌性－沖擊試驗(yàn)?zāi)推谛裕谠囼?yàn)主要性能冷彎性能－冷彎試驗(yàn)焊接性能1.抗拉性能－－拉伸試驗(yàn)抗拉性能是建筑鋼材最重要的性能，表征抗拉性能的技術(shù)指標(biāo)有屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。

（1）屈服點(diǎn)：設(shè)計(jì)時(shí)，一般以屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。

通常用σs表示。對(duì)于硬鋼，取殘余變形為0.2％原始標(biāo)距長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)力作為屈服點(diǎn)，稱為條件屈服點(diǎn)，用σ0.2表示。（２）抗拉強(qiáng)度與屈強(qiáng)比對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)C的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用σb表示。設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈強(qiáng)比σs／σb有一定意義。屈強(qiáng)比愈小，反映鋼材受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性愈大，因而結(jié)構(gòu)的安全性愈高。但屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。(3)伸長(zhǎng)率量出拉斷后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度Ll，標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距L0的百分率稱為伸長(zhǎng)率。即表征了鋼材的塑性變形能力。越大越好。

2.沖擊韌韌性沖擊韌韌性是是指鋼鋼材抵抵抗沖沖擊荷荷載的的能力力。對(duì)直接接承受受動(dòng)荷荷載而而且可可能在在負(fù)溫溫下工工作的的重要要結(jié)構(gòu)構(gòu)，必必須進(jìn)進(jìn)行沖沖擊韌韌性檢檢驗(yàn)。。鋼材沖沖擊韌韌性與與溫度度關(guān)系系沖擊韌韌性隨隨溫度度的降降低而而下降降。當(dāng)當(dāng)達(dá)到到某一一溫度度范圍圍時(shí)，，沖擊擊值突突然大大幅度度下降降，材材料無(wú)無(wú)明顯顯塑性性變形形而發(fā)發(fā)生脆脆性斷斷裂，，這種種性質(zhì)質(zhì)稱為為鋼材材的冷脆性性，這時(shí)時(shí)的溫溫度稱稱為脆脆性臨界溫溫度。。在負(fù)溫溫下使使用的的結(jié)構(gòu)構(gòu)，應(yīng)應(yīng)當(dāng)選選用臨臨界溫溫度比比使用用溫度度低的的鋼材材。3.耐疲勞勞性在反復(fù)復(fù)荷載載作用用下，，鋼材材在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于于抗拉拉強(qiáng)度度時(shí)突突然發(fā)發(fā)生斷斷裂，，稱為為疲勞破壞壞。疲勞破破壞的危危險(xiǎn)應(yīng)力力用疲勞強(qiáng)度度極限表示，其其含義是是：試件件在2×106次應(yīng)力循循環(huán)作用用下工作作而不至至引起斷斷裂的最最大應(yīng)力力。疲勞破壞壞是在低低應(yīng)力狀狀態(tài)下突突然發(fā)生生的，所所以危害害極大，，往往造造成災(zāi)難難性的事事故。4.冷彎性能能冷彎性能能指鋼材材在常溫溫下承受受彎曲變變形的能能力。試試件按規(guī)規(guī)定條件件彎曲，，若彎曲曲處的外外表面無(wú)無(wú)裂斷、、裂縫或或起層，，即認(rèn)為為冷彎性性能合格格。它表征在在惡劣變變形條件件下鋼材材的塑性，能揭示示內(nèi)應(yīng)力力，雜質(zhì)質(zhì)等缺陷陷，可用用于焊接接質(zhì)量的的檢驗(yàn)，，能揭示示焊件在在受彎表表面裂紋紋，雜質(zhì)質(zhì)等缺陷陷。注意：伸伸長(zhǎng)率和和冷彎性性能所體體現(xiàn)鋼材材塑性的的不不同5.可焊性定義：指指焊接后后在焊縫縫處的性性質(zhì)與母母材性質(zhì)質(zhì)的一致致程度。。影響鋼材材可焊性性的主要要因素是是化學(xué)成成分及含含量。如如硫產(chǎn)生生熱脆性性，使焊焊縫處產(chǎn)產(chǎn)生硬脆脆及熱裂裂紋。又又如，含含碳量超超過(guò)0.25％，可焊焊性顯著著下降等等。2.3鋼材的化化學(xué)成分分對(duì)性能能的影響響1．碳(C)；當(dāng)含碳碳量小于于0.8％時(shí)，C含量增加加將使抗抗拉強(qiáng)度度及硬度度提高，，但塑性性與韌性性將降低低，焊接接性能、、耐腐蝕蝕性能也也下降。。2．硅(Si)：當(dāng)小于于等于1％時(shí)，Si含量的增增加可顯顯著提高高強(qiáng)度及及硬度，，而對(duì)塑塑性及韌韌性無(wú)顯顯著影響響。3．錳(Mn)：在一定定限度內(nèi)內(nèi)，隨Mn含量的增增加可顯顯著提高高強(qiáng)度并并可消減減因氧與與硫引起起的熱脆脆性。改改善熱加加工性能能。4．硫(S)：為有害害元素，，有強(qiáng)烈烈的偏析析作用，，使機(jī)械械性能、、焊接性性能下降降（引起起熱裂紋紋）。5．磷(P)；為有害害元素，，含量的的增加可可提高強(qiáng)強(qiáng)度，塑塑性及韌韌性顯著著下降。。有強(qiáng)強(qiáng)烈的偏偏析作用用，引起起冷脆性性，焊接接性下降降。但可可提高耐耐磨性及及耐腐蝕蝕性。2.4鋼材的強(qiáng)強(qiáng)化與加加工1.冷加工強(qiáng)強(qiáng)化將鋼材于于常溫下下進(jìn)行冷冷拉、冷冷拔或冷冷軋使其其產(chǎn)生塑塑性變形形，從而而提高屈屈服強(qiáng)度度，降低低塑性韌韌性，這這個(gè)過(guò)程程稱為冷冷加工強(qiáng)強(qiáng)化處理理。2.時(shí)效處理理將冷加工工處理后后的鋼筋筋，在常常溫下存存放15～20d，或加熱熱至100～200℃℃后保持一一定時(shí)間間（2～3h），其屈屈服強(qiáng)度度進(jìn)一步步提高，，且抗拉拉強(qiáng)度也也提高，，同時(shí)塑塑性和韌韌性也進(jìn)進(jìn)一步降降低，彈彈性模量量則基本本恢復(fù)。。這個(gè)過(guò)過(guò)程稱為為時(shí)效處處理。時(shí)效效處理方方法有兩兩種：在在常溫下下存放15～20d，稱為自自然時(shí)效效，適合合用于低低強(qiáng)度鋼鋼筋；加加熱至100～200℃℃后保持一一定時(shí)間間（2～3h），稱人人工時(shí)效效，適合合于高強(qiáng)強(qiáng)鋼筋。。3.熱處理熱處理是是將鋼材材按規(guī)定定的溫度度，進(jìn)行行加熱、、保溫和和冷卻處處理，以以改變其其組織，，得到所所需要的的性能的的一種工工藝?；痉椒ǚǎ和嘶鸹稹⒄鸹?、淬火火、回火火目的：通通過(guò)改變變鋼材組組織，得得到滿足足工程建建設(shè)要求求的鋼材材。2.5土木工程程常用建建筑鋼材材2.5.1建筑鋼材材的主要要鋼種2.5.2建筑工程程中鋼材材主要用途途2.5.1建筑鋼材材的主要要鋼種牌號(hào)表示示方法應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素素鋼低合金高高強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼1.碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼按國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB700-2006規(guī)定，我我國(guó)碳素素結(jié)構(gòu)鋼鋼分四個(gè)個(gè)牌號(hào)，，即Ｑ195、Q215、Q235和Q275。各牌號(hào)號(hào)鋼又按按其硫、、磷含量量由多至至少分為為Ａ、ＢＢ、Ｃ、、Ｄ四個(gè)個(gè)質(zhì)量等等級(jí)。碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的牌牌號(hào)表示示:Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)級(jí)符號(hào)+脫氧程度度符號(hào)組組成A、B、C、DF、B、Z、TZ例如Q235-A.F.，它表示示屈服點(diǎn)點(diǎn)為235N／ｍｍ2的Ａ級(jí)沸沸騰碳素素結(jié)構(gòu)鋼鋼。當(dāng)為鎮(zhèn)靜靜鋼或特特殊鎮(zhèn)靜靜鋼時(shí)，，則牌號(hào)號(hào)表示“Ｚ”與“ＴZ”符號(hào)可予予以省略略。碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的具具體牌號(hào)號(hào)Q195-Q195F、Q195b、Q195Q215-Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215BQ235-Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235DQ275-Q275隨著牌號(hào)號(hào)的增大大，含碳碳量由小小到大，，抗拉強(qiáng)強(qiáng)度逐漸漸提高，，而伸長(zhǎng)長(zhǎng)率及冷冷彎性能能則隨著著牌號(hào)的的增大而而降低。。隨鋼材材質(zhì)量等等級(jí)的提提高（A→D），S、P含量越低低，鋼的的質(zhì)量越越好，其其焊接性性能和低低溫抗沖沖擊性能能都得到到提高。。應(yīng)用建筑工程程中主要要應(yīng)用的的碳素鋼鋼是Q235號(hào)鋼，可可軋制各各種型鋼鋼、鋼板板、鋼管管與鋼筋筋。Q235號(hào)鋼廣泛泛用于一一般鋼結(jié)結(jié)構(gòu)。其其中C、D級(jí)可用在在重要的的焊接結(jié)結(jié)構(gòu)。Q195、Q215號(hào)鋼材強(qiáng)強(qiáng)度較低低，但塑塑性、韌韌性較好好，易于于冷加工工，可制制作鉚釘釘、鋼筋筋。Q275號(hào)鋼材強(qiáng)度度高，但塑塑性、韌性性、可焊性性差，可用用于鋼筋混混凝土配筋筋及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)中的構(gòu)件件及螺栓等等。選用鋼材時(shí)時(shí)，還要根根據(jù)工程結(jié)結(jié)構(gòu)的荷載載類型(動(dòng)荷載或靜靜荷載)、連接方式式(焊接或鉚接接)及環(huán)境溫度度等，綜合合考慮鋼材材的牌號(hào)、、質(zhì)量等級(jí)級(jí)、脫氧方方法加以選選擇。如受受動(dòng)荷載、、焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)、在低溫溫情況下工工作的結(jié)構(gòu)構(gòu)，不能選選用A、B質(zhì)量等級(jí)鋼鋼材及沸騰騰鋼。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB/T699－1999《《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定，優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)據(jù)錳含量的的不同可分分為：普通通錳含量（（錳含量＜＜0.8％）鋼和較較高錳含量量（錳含量量0.7％～1.2％）鋼兩組組。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼共有有31個(gè)牌號(hào)，表示方法法是：含碳量、含含錳量、脫脫氧程度例：10F和45Mn、30分別表示平平均含碳量量為0.10％沸騰鋼和和平均含碳碳量為0.45％，較高含含錳量的鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的基基本牌號(hào)08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn共31個(gè)。在建筑工程程中，30-45號(hào)鋼主要用用于重要結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼鑄鑄件和高強(qiáng)強(qiáng)螺栓，45號(hào)鋼用作預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土錨具，，65-80號(hào)鋼用于生生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力力混凝土用用碳素鋼絲絲、刻痕鋼鋼絲和鋼絞絞線。3.低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼在碳素鋼的的基礎(chǔ)上，，加入總量量小于５％％的合金元元素?zé)挸傻牡匿?，稱為為低合金高高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱稱低合金結(jié)結(jié)構(gòu)鋼。常常用的合金金元素有硅硅、錳、鈦鈦、釩、鉻鉻、鎳、等等。牌號(hào)表示：：由代表鋼鋼材屈服強(qiáng)強(qiáng)度的字母母“Ｑ”、屈服強(qiáng)度度數(shù)值、質(zhì)質(zhì)量等級(jí)符符號(hào)（Ａ、、Ｂ、Ｃ、、Ｄ、Ｅ））三個(gè)部分分按順序組組成。例如：Q295A，表示屈服服強(qiáng)度為不不小于295MPa，質(zhì)量等級(jí)級(jí)為Ａ級(jí)的的低合金結(jié)結(jié)構(gòu)鋼。應(yīng)用低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼主要用于于軋制各種種型鋼、鋼鋼板、鋼管管及鋼筋，，廣泛用于于鋼結(jié)構(gòu)和和鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)中中，特別適適用于各種種重型結(jié)構(gòu)構(gòu)、高層結(jié)結(jié)構(gòu)、大跨跨度結(jié)構(gòu)及及橋梁工程程等。2.5.2建筑工程中中鋼材主要要用途用于混凝土土結(jié)構(gòu)：鋼筋主要用用于鋼筋混混凝土和預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼筋筋混凝土的的配筋，是是土木工程程中用量最最大的鋼材材之一。用于鋼結(jié)構(gòu)1.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)用鋼1）熱軋鋼筋筋熱軋光圓HPB235、HPB300Q235、Q300軋制熱軋帶肋HRB335HRBF500低合金鋼以上鋼筋除除圓鋼外，，其它也稱稱螺紋鋼，，鋼筋的公公稱直徑為為8-50毫米，推薦薦采用的直直徑為8、12、16、20、25、32、40毫米。2）冷軋扭鋼鋼筋4）預(yù)應(yīng)力混混凝土用鋼鋼絲冷拔鋼絲和和消除應(yīng)力力鋼絲5）預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土用鋼鋼絞線線以數(shù)根根優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼鋼絲經(jīng)經(jīng)絞捻捻和消消除應(yīng)應(yīng)力的的熱處處理而而制成成。3）冷軋軋帶肋肋鋼筋筋牌號(hào)：：CRB+抗拉強(qiáng)強(qiáng)度最最小值值CRB550為普通通鋼筋筋混凝凝土鋼鋼筋,d:4~12mmCRB650CRB800CRB970CRB1170為預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋，，d：(4，5，6)mm2.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)用鋼鋼1）熱軋軋型鋼鋼主要用用于各各種承承重構(gòu)構(gòu)件，，梁、、柱等等。2）鋼板板和壓壓型鋼鋼板主要用用于維維護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)、、樓板板、屋屋面。。3）冷彎彎薄壁壁型鋼鋼主要用用于輕輕型鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)。熱軋型型鋼1）簡(jiǎn)單單斷面面型鋼鋼①方鋼鋼——熱軋方方鋼、、冷拉拉方鋼鋼；②圓鋼鋼——熱軋圓圓鋼、、鍛制制圓鋼鋼、冷冷拉圓圓鋼；；③線材材；④④扁鋼鋼；⑤⑤彈簧簧扁鋼鋼；⑥角角鋼鋼———等邊邊角角鋼鋼、、不不等等邊邊角角鋼鋼；；⑦三三角角鋼鋼；；⑧⑧六六角角鋼鋼；；⑨⑨弓弓形形鋼鋼；；⑩橢橢圓圓鋼鋼2）復(fù)復(fù)雜雜斷斷面面型型鋼鋼①工字鋼——普通工字鋼鋼、輕型工工字鋼②槽鋼——熱軋槽鋼（（普通槽鋼鋼、輕型槽槽鋼）、彎彎曲槽鋼③H型鋼（又稱稱寬腿工字字鋼）④鋼軌——重軌、輕軌軌、起重機(jī)機(jī)鋼軌、其其他專用鋼鋼軌⑤窗框鋼⑥鋼板樁⑦彎曲型鋼鋼——冷彎型鋼、、熱彎型鋼鋼⑧其他角鋼角鋼俗稱角角鐵、是兩兩邊互相垂垂直成角形形的長(zhǎng)條鋼鋼材。有等等邊角鋼和和不等邊角角鋼之分。。等邊角鋼鋼的兩個(gè)邊邊寬相等。。其規(guī)格以以邊寬×邊寬×邊厚的毫米數(shù)表表示。如““∠30×30×3”，即表示邊邊寬為30毫米、邊厚厚為3毫米的等邊邊角鋼。槽鋼槽鋼是截截面為凹凹槽形的的長(zhǎng)條鋼鋼材。其其規(guī)格表表示方法法，如120××53××5，表示腰腰高為120毫米，腿腿寬為53毫米的槽槽鋼，腰腰厚為5毫米的槽槽鋼，或或稱12#槽鋼。H、T型鋼的規(guī)規(guī)格標(biāo)記記：高度H×寬度B×腹板寬度度t1×翼緣厚度度t2例：H340×250×9×14T248×199×9×142.6建筑鋼材材的腐蝕蝕與防護(hù)護(hù)1、鋼材的防防銹混混凝土土配筋的的防銹措措施應(yīng)考考慮：限限制水灰灰比和水水泥用量量，限制制氯鹽外外加劑的的使用，，采取措措施保證證混凝土土的密實(shí)實(shí)性，還還可以采采用摻加加防銹劑劑(加重鉻酸酸鹽等)的方法。。2、鋼材的防防火裸裸露的的、未作作表面防防火處理理的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，耐耐火極限限僅15min左右。防防火處理理主要的的方法是是在其表表面上涂涂敷防火火涂料。。防防火涂料料有STI——A型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)防火涂涂料及LG鋼結(jié)構(gòu)防防火隔熱熱涂料等等。習(xí)題1.嚴(yán)寒地區(qū)區(qū)受動(dòng)荷荷載作用用的焊接接結(jié)構(gòu)，，應(yīng)選用用碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的的品種是是()。A．Q235—AFB.Q23