第六章建筑钢材教学PPT讲稿.ppt

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1、第六章建筑钢材教学课件第六章建筑钢材教学课件第1页，共83页，编辑于2022年，星期三 建筑钢材是建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材建筑工程中所用各种钢材的总称。的总称。钢材具有钢材具有强度高强度高，有一定，有一定塑性塑性和和韧性韧性，能承受冲，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或铆接，便于装配等优击和振动荷载，可以焊接或铆接，便于装配等优点；其点；其缺点缺点主要是易锈蚀，维护费用大，耐火性主要是易锈蚀，维护费用大，耐火性差，生产能耗大。在建筑工程中钢材被大量用作差，生产能耗大。在建筑工程中钢材被大量用作结构材料，并被列为建筑工程的结构材料，并被列为建筑工程的三大重要材料之三大重要材料之一一.第2页

2、，共83页，编辑于2022年，星期三本章内容本章内容 21 概述概述2 建筑钢筋的主要技术性能建筑钢筋的主要技术性能4 常用建筑钢材常用建筑钢材5 钢材的检验钢材的检验3建筑钢材的技术标准及应用建筑钢材的技术标准及应用第3页，共83页，编辑于2022年，星期三一一 钢的冶炼钢的冶炼第一节第一节 概述概述平炉平炉炼钢炼钢转炉转炉炼钢炼钢电炉电炉 炼钢炼钢第4页，共83页，编辑于2022年，星期三钢的冶炼钢的冶炼 钢是将炼钢生铁在钢是将炼钢生铁在1700左右的炼钢炉中冶炼，把生铁中的杂质左右的炼钢炉中冶炼，把生铁中的杂质氧化，将含碳量降到氧化，将含碳量降到2.06%以下，并将其他元素调整到规定范围

3、。以下，并将其他元素调整到规定范围。钢的冶炼方法根据炼钢设备的不同主要分为钢的冶炼方法根据炼钢设备的不同主要分为平炉、转炉平炉、转炉和和电炉电炉三类。建筑钢多是三类。建筑钢多是平炉钢、顶吹氧气转炉钢平炉钢、顶吹氧气转炉钢和和侧吹碱性转炉钢侧吹碱性转炉钢。炼钢需要足够的氧，但如果钢材中炼钢需要足够的氧，但如果钢材中残存了氧，会使钢质变差残存了氧，会使钢质变差。因此，必须在冶炼后期脱氧。根据脱氧程度所表现的状态，分为因此，必须在冶炼后期脱氧。根据脱氧程度所表现的状态，分为镇静镇静钢、半镇静钢钢、半镇静钢和和沸腾钢沸腾钢三类。三类。钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号作出标志，脱钢材交货时，必须对

4、所用炉种以规定的代号作出标志，脱氧状态也是钢质标志的内容。氧状态也是钢质标志的内容。第5页，共83页，编辑于2022年，星期三二、钢的分类二、钢的分类合金钢合金钢 碳素钢碳素钢按化学成分分按化学成分分 沸腾钢沸腾钢半镇静钢半镇静钢 镇静钢镇静钢特殊镇静钢特殊镇静钢按脱氧程度分按脱氧程度分第6页，共83页，编辑于2022年，星期三特级优质钢特级优质钢 优质钢优质钢 普通钢普通钢 高级优质钢高级优质钢按有害杂质含量分按有害杂质含量分按用途分按用途分 结构钢结构钢 特殊钢特殊钢 工具钢工具钢第7页，共83页，编辑于2022年，星期三按有害杂质含量分类按有害杂质含量分类按钢中有害杂质按钢中有害杂质磷（

5、磷（P）和和硫（硫（S）含量的多少，钢材可分为以下含量的多少，钢材可分为以下四类：四类：(1)普通钢。普通钢。磷含量不大于磷含量不大于0.045%；硫含量不大于；硫含量不大于0.050%。(2)优质钢。优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.035%；硫含量不大于；硫含量不大于0.035%。(3)高级优质钢。高级优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.030%；硫含量不大于；硫含量不大于0.030%。(4)特级优质钢。特级优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.020%。第8页，共83页，编辑于2022年，星期三按用途分类按用途分类(1)结构钢。结构钢。主要用作工程

6、结构构件及机械零件的钢。主要用作工程结构构件及机械零件的钢。(2)工具钢。工具钢。主要用于各种刀具、量具及模具的钢。主要用于各种刀具、量具及模具的钢。(3)特殊钢。特殊钢。具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。建筑钢材的建筑钢材的产品产品一般分一般分为型材、板材、线材为型材、板材、线材和和管材管材等几类。等几类。型型材材包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢等。包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢等。线线材材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝和钢铰线包

7、括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝和钢铰线等。等。板材板材包括用于水利水电工程金属结构、房屋、桥梁及建筑机包括用于水利水电工程金属结构、房屋、桥梁及建筑机械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板。械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板。管材管材主要用主要用于钢桁架和供水、供气（汽）管线等。于钢桁架和供水、供气（汽）管线等。第9页，共83页，编辑于2022年，星期三三、钢材的加工三、钢材的加工进行进行热轧热轧加加 热热11501300将将钢钢锭锭热轧热轧钢材钢材第10页，共83页，编辑于2022年，星期三 冶炼生产的钢，除极少量直接用作铸件外，绝冶炼生产的钢，除极少量直接用作铸件

8、外，绝大部分都是大部分都是先浇铸成钢锭先浇铸成钢锭，然后，然后再加工制成各种再加工制成各种钢材。钢材。将钢锭加热到将钢锭加热到11501300后进行热轧，所得后进行热轧，所得的产品为的产品为热轧钢材热轧钢材。将钢锭先热轧，经冷却至室。将钢锭先热轧，经冷却至室温后再进行冷轧的产品为温后再进行冷轧的产品为冷轧钢材冷轧钢材。一般建筑钢。一般建筑钢材以热轧为主。钢管是用钢板加工焊制而成的。材以热轧为主。钢管是用钢板加工焊制而成的。无缝钢管是对实心钢坯进行穿孔，经热轧、挤压、无缝钢管是对实心钢坯进行穿孔，经热轧、挤压、冷轧、冷拔等工艺而制得。冷轧、冷拔等工艺而制得。第11页，共83页，编辑于2022年，

9、星期三钢材的技术性能包括钢材的技术性能包括力学性能力学性能和和工艺性能工艺性能两个方两个方面。力学性能主要包括面。力学性能主要包括拉伸性能、冲击韧性、疲拉伸性能、冲击韧性、疲劳强度、硬度劳强度、硬度等；工艺性能是钢材在加工制造过等；工艺性能是钢材在加工制造过程中所表现的特性，包括程中所表现的特性，包括冷弯性能、焊接性能、冷弯性能、焊接性能、热处理性能热处理性能等等 第二节建筑钢材的主要技术性能第二节建筑钢材的主要技术性能第12页，共83页，编辑于2022年，星期三 建建筑筑钢钢材材的的技技术术性性能能力学性能力学性能工艺性能工艺性能化学性能化学性能抗拉性能抗拉性能冲击韧性冲击韧性疲劳强度疲劳强

10、度硬硬 度度冷弯性能冷弯性能第13页，共83页，编辑于2022年，星期三一、拉伸性能一、拉伸性能 钢材的拉伸性能，典型地反映在广泛使用的软钢材的拉伸性能，典型地反映在广泛使用的软钢（低碳钢）拉伸试验时得到的应力钢（低碳钢）拉伸试验时得到的应力与应变与应变的的关系上，如图关系上，如图6-1。钢材从拉伸到拉断，在外力作。钢材从拉伸到拉断，在外力作用下的变形可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服用下的变形可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。阶段、强化阶段和颈缩阶段。在拉伸的开始阶段，在拉伸的开始阶段，0A为直线，说明应力与应为直线，说明应力与应变成正比，即变成正比，即/=E。A点对应

11、的应力点对应的应力p称为比例称为比例极限。当应力超过比例极限时，应力与应变开始极限。当应力超过比例极限时，应力与应变开始失去比例关系，但仍保持弹性变形。所以，失去比例关系，但仍保持弹性变形。所以，e点对点对应的应力应的应力e称为弹性极限。称为弹性极限。Oe为弹性阶段。为弹性阶段。第14页，共83页，编辑于2022年，星期三低碳钢的受拉过程分为四个阶段低碳钢的受拉过程分为四个阶段建筑钢材的抗拉性能建筑钢材的抗拉性能O弹性阶段弹性阶段OAOA屈服阶段屈服阶段ABAB强化阶段强化阶段BCBC颈缩阶段颈缩阶段CDCDABCD低碳钢受拉的应力应变图低碳钢受拉的应力应变图屈服阶段屈服阶段ABAB第15页，

12、共83页，编辑于2022年，星期三 当荷载继续增大，线段呈曲线形当荷载继续增大，线段呈曲线形,开始形成开始形成塑性变形塑性变形。应。应力增加到力增加到B上点后，变形急剧增加，应力则在不大的范围上点后，变形急剧增加，应力则在不大的范围(B上、上、B下、下、B)内波动，呈现锯齿状。把此时应力不增加，应变增加时的内波动，呈现锯齿状。把此时应力不增加，应变增加时的应力应力s，定义为，定义为屈服极限强度屈服极限强度。屈服点。屈服点s是热轧钢筋和冷拉钢是热轧钢筋和冷拉钢筋的强度标准值确定的依据，也是工程设计中强度取值的依筋的强度标准值确定的依据，也是工程设计中强度取值的依据。该阶段为据。该阶段为屈服阶段屈

13、服阶段。超过屈服点后，应力增加又产生应变，。超过屈服点后，应力增加又产生应变，钢材进入钢材进入强化阶段强化阶段，C点所对应的应力，即试件拉断前的最大点所对应的应力，即试件拉断前的最大应力应力b，称为，称为抗拉强度抗拉强度。抗拉强度。抗拉强度b是钢丝、钢绞线和热处理钢是钢丝、钢绞线和热处理钢筋强度标准值确定的依据。筋强度标准值确定的依据。BC为强化阶段。超过为强化阶段。超过C点后，塑性变形点后，塑性变形迅速增大，试件出现颈缩，应力随之下降，试件很快被拉断，迅速增大，试件出现颈缩，应力随之下降，试件很快被拉断，CD为为颈缩阶段颈缩阶段。第16页，共83页，编辑于2022年，星期三图图6-1 低碳钢

14、受拉应力低碳钢受拉应力应变图应变图 6-2 试件拉伸前和断裂后标距长试件拉伸前和断裂后标距长度度钢材的钢材的e和和s越高，表示钢材对小量塑性变形的抵抗能力越大。因此，越高，表示钢材对小量塑性变形的抵抗能力越大。因此，在不发生塑性变形的条件下，所能承受的应力就越大。在不发生塑性变形的条件下，所能承受的应力就越大。e与与b差值越差值越大的钢，说明超过屈服点后的强度储备能力越大，结构的安全性高。大的钢，说明超过屈服点后的强度储备能力越大，结构的安全性高。试件拉断后，将拉断后的两段试件拼对起来，量出拉断后的标距试件拉断后，将拉断后的两段试件拼对起来，量出拉断后的标距长，见图长，见图6-2。按下式计算伸

15、长率：。按下式计算伸长率：（6-1）式中式中 试件的伸长率，试件的伸长率，%；拉伸前的标距长度，拉伸前的标距长度，mm；拉断后的标距长度，拉断后的标距长度，mm。第17页，共83页，编辑于2022年，星期三 伸长率伸长率是衡量钢材塑性的重要指标，其值越大是衡量钢材塑性的重要指标，其值越大说明钢材的塑性越好。塑性变形能力强，可使应说明钢材的塑性越好。塑性变形能力强，可使应力重新分布，避免应力集中，结构的安全性增大。力重新分布，避免应力集中，结构的安全性增大。标距标距的大小影响伸长率的计算结果，通常的大小影响伸长率的计算结果，通常以以5和和10分别表示分别表示=5d0和和=10d0时的伸长率时的伸

16、长率。同一种钢。同一种钢材，其材，其5大于大于10。某些线材的标距用。某些线材的标距用=100mm，伸长率用伸长率用100表示。表示。中碳钢和高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢中碳钢和高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢不同，屈服现象不明显，伸长率小。这类钢材由不同，屈服现象不明显，伸长率小。这类钢材由于没有明显的屈服阶段，不能测定屈服点，故常于没有明显的屈服阶段，不能测定屈服点，故常以以发生残余变形为发生残余变形为0.2%原标距长度时所对应的应原标距长度时所对应的应力值力值，作为规定的屈服极限，用，作为规定的屈服极限，用0.2表示。表示。第18页，共83页，编辑于2022年，星期三建筑钢材的抗拉性

17、能建筑钢材的抗拉性能 一条通过原点一条通过原点的直线，应力与应变成正比。的直线，应力与应变成正比。弹性弹性弹性模量弹性模量 E E值的大小反映了钢材抵抗值的大小反映了钢材抵抗弹性变形的能力。弹性变形的能力。A点对应点对应的应力。的应力。OA低碳钢受拉的应力应变图低碳钢受拉的应力应变图 E1 E2l图形的特点图形的特点：l 试件的特点试件的特点：l计算的指标：计算的指标：ABCD弹性极限弹性极限一、弹性阶段一、弹性阶段OA第19页，共83页，编辑于2022年，星期三二、屈服阶段二、屈服阶段AB 一条波动的曲一条波动的曲线，应力增加很小，而应变增加线，应力增加很小，而应变增加很大。很大。所能承受的

18、拉所能承受的拉力增加很小，而塑性变形迅速力增加很小，而塑性变形迅速增加，似乎钢材不能承受外力增加，似乎钢材不能承受外力 屈服强度（也叫屈服点）屈服强度（也叫屈服点）点对应的应力。点对应的应力。l图形的特点：图形的特点：l试件的特点：试件的特点：l计算的指标：计算的指标：屈服。屈服。OA低碳钢受拉的应力应变图低碳钢受拉的应力应变图ACDBB上上B下下建筑钢材的抗拉性能建筑钢材的抗拉性能第20页，共83页，编辑于2022年，星期三OA低碳钢受拉的应力应变图低碳钢受拉的应力应变图ACDBB上上B下下建筑钢材的抗拉性能建筑钢材的抗拉性能 一段上升的曲线。一段上升的曲线。抵抗塑性变形的能力又重新抵抗塑性

19、变形的能力又重新提高提高抗拉强度抗拉强度 l图形的特点：图形的特点：l试件的特点：试件的特点：l计算的指标：计算的指标：C点对应的应力。点对应的应力。强化强化。三、强化阶段三、强化阶段BC第21页，共83页，编辑于2022年，星期三 一段下降的曲线。一段下降的曲线。变形迅速发展，在有杂质或变形迅速发展，在有杂质或缺陷处，断面急剧缩小缺陷处，断面急剧缩小 直到断裂。直到断裂。伸长率伸长率：l图形的特点：图形的特点：l试件的特点：试件的特点：l计算的指标：计算的指标：OA ACDBB上上B下下L1L0建筑钢材的抗拉性能建筑钢材的抗拉性能颈缩颈缩四、颈缩阶段四、颈缩阶段CD第22页，共83页，编辑于

20、2022年，星期三 钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为冲冲击韧性击韧性。用于重要结构的钢材，特别是承受冲击振动荷用于重要结构的钢材，特别是承受冲击振动荷载的结构所使用的钢材，必须保证冲击韧性。载的结构所使用的钢材，必须保证冲击韧性。定义定义（二二）冲击韧性冲击韧性第23页，共83页，编辑于2022年，星期三 钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为冲击韧性冲击韧性。用于重要结。用于重要结构的钢材，特别是承受冲击振动荷载的结构所使用的钢材，必须保证构的钢材，特别是承受冲击振动荷载的结构所使用的钢材，必须保证冲击韧性。冲击韧性。钢材的冲

21、击韧性用标准试件在做冲击试验时，钢材的冲击韧性用标准试件在做冲击试验时，每平方厘米所每平方厘米所吸收的冲击断裂功（吸收的冲击断裂功（J/cm2）表示，其符号为）表示，其符号为k。试验时将。试验时将试件放置在固定支座上，然后以摆锤冲击试件刻槽的背面，试件放置在固定支座上，然后以摆锤冲击试件刻槽的背面，使试件承受冲击弯曲而断裂。显然，使试件承受冲击弯曲而断裂。显然，k值越大，钢材的冲击值越大，钢材的冲击韧性越好。韧性越好。影响钢材冲击韧性的因素很多，当钢材内硫、磷的含量高，存在影响钢材冲击韧性的因素很多，当钢材内硫、磷的含量高，存在化学偏析，含有非金属夹杂物及焊接形成的微裂缝时，钢材的冲击韧化学偏

22、析，含有非金属夹杂物及焊接形成的微裂缝时，钢材的冲击韧性都会显著降低。性都会显著降低。环境温度对钢材的冲击功影响很大。环境温度对钢材的冲击功影响很大。试验证明试验证明，冲击韧性，冲击韧性随温度的降低而下降，开始时下降缓和，当达到一定温度范围时，随温度的降低而下降，开始时下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材 第24页，共83页，编辑于2022年，星期三 的冷脆性。这时的温度称为的冷脆性。这时的温度称为脆性临界温度脆性临界温度，其数值愈低，钢材的低，其数值愈低，钢材的低温冲击韧性愈好。所以，在负温下使用的结构，应选用脆性临界温

23、度温冲击韧性愈好。所以，在负温下使用的结构，应选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。由于脆性临界温度的测定较复杂，故规范中通较使用温度低的钢材。由于脆性临界温度的测定较复杂，故规范中通常是常是根据气温条件规定根据气温条件规定20或或40的负温冲击值指标。的负温冲击值指标。冲击韧性将随时间的延长而下降的现象称为冲击韧性将随时间的延长而下降的现象称为时效时效，完成时效的过，完成时效的过程可达数十年，但钢材如经冷加工或使用中受振动和反复荷载的程可达数十年，但钢材如经冷加工或使用中受振动和反复荷载的影响，时效可迅速发展。因时效导致钢材性能改变的程度称为时影响，时效可迅速发展。因时效导致钢材性能改变的程度

24、称为时效敏感性。时效敏感性越大的钢材，经过时效后冲击韧性的降低效敏感性。时效敏感性越大的钢材，经过时效后冲击韧性的降低越显著。为了保证安全，对于承受动荷载的重要结构，应当选用越显著。为了保证安全，对于承受动荷载的重要结构，应当选用时效敏感性小的钢材。时效敏感性小的钢材。总之，对于直接承受动荷载，而且可能在负温下工作的重要结总之，对于直接承受动荷载，而且可能在负温下工作的重要结构，必须按照有关规范要求进行钢材的冲击韧性检验。构，必须按照有关规范要求进行钢材的冲击韧性检验。第25页，共83页，编辑于2022年，星期三 （三三）疲劳强度疲劳强度钢材在交变荷载反复多次作用下，可在最大应变力钢材在交变荷

25、载反复多次作用下，可在最大应变力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏疲劳破坏 定义定义 一般将承受变荷载达一般将承受变荷载达107周次时不周次时不 发发生破环的最大应力，定义为生破环的最大应力，定义为疲劳疲劳 强度。强度。定义定义第26页，共83页，编辑于2022年，星期三 钢材在交变荷载反复多次作用下，可在最大应力远低于钢材在交变荷载反复多次作用下，可在最大应力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏疲劳破坏。钢材。钢材的疲劳破坏指标用的疲劳破坏指标用疲劳强度（或称疲劳极限）疲劳强度

26、（或称疲劳极限）来表示，它是试件来表示，它是试件在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最大应力值。一般将在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最大应力值。一般将承受交变荷载达承受交变荷载达107周次时不发生破坏的最大应力，定义为周次时不发生破坏的最大应力，定义为疲劳强度。在设计承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，疲劳强度。在设计承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，应当了解所用钢材的疲劳强度。应当了解所用钢材的疲劳强度。研究表明，钢材的疲劳破坏是研究表明，钢材的疲劳破坏是拉应力拉应力引起的，首先在局部引起的，首先在局部开始形成微细裂缝，由于裂缝尖端处产生应力集中而使裂缝开始形成微细裂缝，由于裂缝尖端

27、处产生应力集中而使裂缝迅速扩展直至钢材断裂。因此，钢材内部成分的偏析和夹杂迅速扩展直至钢材断裂。因此，钢材内部成分的偏析和夹杂物的多少以及最大应力处的表面光洁程度、加工损伤等，都物的多少以及最大应力处的表面光洁程度、加工损伤等，都是影响钢材疲劳强度的因素。疲劳破坏常常是突然发生的，是影响钢材疲劳强度的因素。疲劳破坏常常是突然发生的，往往造成严重事故。往往造成严重事故。第27页，共83页，编辑于2022年，星期三 （四四）硬度硬度定义定义 硬度硬度是指钢材抵抗外是指钢材抵抗外 物压入表面产生塑性物压入表面产生塑性 变形的能力。变形的能力。布氏法布氏法布氏法布氏法洛氏法洛氏法洛氏法洛氏法维氏法维氏

28、法维氏法维氏法测测 定定 方方 法法第28页，共83页，编辑于2022年，星期三 硬度硬度是指钢材抵抗外物压入表面产生塑性变形的能力。是指钢材抵抗外物压入表面产生塑性变形的能力。钢材的硬度是以一定的静荷载，把一定直径的淬火钢球钢材的硬度是以一定的静荷载，把一定直径的淬火钢球压入试件表面，然后压入试件表面，然后测定压痕的面积或深度测定压痕的面积或深度来定的。测定钢来定的。测定钢材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法等，较常用的为布材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法等，较常用的为布氏法和洛氏法。相应的硬度试验指标称氏法和洛氏法。相应的硬度试验指标称布氏硬度布氏硬度(HB)和洛氏硬和洛氏硬度度(HR

29、)。布氏法布氏法是利用直径为是利用直径为D(mm)的淬火钢球，以的淬火钢球，以P(N)的荷载将其的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，以压痕表面积压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，以压痕表面积F(mm2)去除荷载去除荷载P，所得的应力值即为试件的布氏硬度值。各，所得的应力值即为试件的布氏硬度值。各类钢材的类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关关系。钢材的强度值与抗拉强度之间有较好的相关关系。钢材的强度越高，塑性变形抵抗力越强，硬度值也越大。对于碳素钢，当越高，塑性变形抵抗力越强，硬度值也越大。对于碳素钢，当HB175时，抗拉强度时，抗拉强度b=3.5HB。根据这一关系，

30、可以直接在钢结构上测出钢材的。根据这一关系，可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算出该钢材的抗拉强度。值，并估算出该钢材的抗拉强度。洛氏法是洛氏法是按压入试件深度的大小表示材料的硬度值按压入试件深度的大小表示材料的硬度值。洛氏。洛氏法压痕很小，一般用于判断机械零件的热处理效果。法压痕很小，一般用于判断机械零件的热处理效果。第29页，共83页，编辑于2022年，星期三（一一）冷弯性能冷弯性能二二 工艺性能工艺性能（二二）钢筋弯曲的检测步骤如下钢筋弯曲的检测步骤如下冷冷弯弯性性能能是是指指常常温温下下对对钢钢材材试试件件按按规规定定进进行行弯弯曲曲 （90o或或180o），钢钢材材承承受受弯弯

31、曲曲变变形形的的能能力力。第30页，共83页，编辑于2022年，星期三试样在力作用下弯曲至两臂相距规定距离且相互平行试样在力作用下弯曲至两臂相距规定距离且相互平行试样在力作用下弯曲至两臂直接接触试样在力作用下弯曲至两臂直接接触测定室温测定室温1035。室温要求严格的实验室温是。室温要求严格的实验室温是1828。依据给定条件进行弯曲，在作用力下弯曲程度分为依据给定条件进行弯曲，在作用力下弯曲程度分为弯曲试验时应缓慢平稳地方施加试验力。弯曲试验时应缓慢平稳地方施加试验力。第31页，共83页，编辑于2022年，星期三 冷弯性能冷弯性能是指常温下对钢材试件按规定进行弯曲是指常温下对钢材试件按规定进行弯

32、曲(90o或或180o)，钢材承受弯曲变形的能力。冷弯性能是钢材的重要工艺性能。钢材承受弯曲变形的能力。冷弯性能是钢材的重要工艺性能。试验时采用的试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。冷弯检验是：按规定的。冷弯检验是：按规定的弯曲角度和弯心直径进行弯曲后，检查试件弯曲处外面及侧面弯曲角度和弯心直径进行弯曲后，检查试件弯曲处外面及侧面不发生裂缝、断裂或起层不发生裂缝、断裂或起层,即认为冷弯性能合格。即认为冷弯性能合格。冷弯冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，而是钢材

33、处于不利变形条件下的塑性，而伸长率伸长率则是反映钢则是反映钢材在均匀变形下的塑性。因此，冷弯是对钢材塑性更严格的材在均匀变形下的塑性。因此，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹检验，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能杂物等缺陷。冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。第32页，共83页，编辑于2022年，星期三（三三）焊接性能焊接性能定义定义 钢的焊接性能是指在一定焊接工艺条件下，在焊钢的

34、焊接性能是指在一定焊接工艺条件下，在焊接及附近过热区不产生裂缝及硬脆倾向，焊缝处接及附近过热区不产生裂缝及硬脆倾向，焊缝处钢材的力学性能，尤其是强度不得低于原有钢材钢材的力学性能，尤其是强度不得低于原有钢材 第33页，共83页，编辑于2022年，星期三 钢材的钢材的可焊性可焊性是指钢材是否适应通常的焊接方是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。可焊性能的好坏，主要法与工艺的性能。可焊性能的好坏，主要取决于取决于钢材的化学成分钢材的化学成分。含碳量小于。含碳量小于0.25%的碳素钢具有的碳素钢具有良好的可焊性。加入合金元素（如硅、锰、钒、良好的可焊性。加入合金元素（如硅、锰、钒、钛等）也将增

35、大焊接处的硬脆性，降低可焊性。钛等）也将增大焊接处的硬脆性，降低可焊性。第34页，共83页，编辑于2022年，星期三化学成分化学成分有益因素有益因素碳碳碳碳三三、影响钢材性能的因素、影响钢材性能的因素第35页，共83页，编辑于2022年，星期三化学成分化学成分有害因素有害因素硫硫磷磷氧、氮、氢氧、氮、氢第36页，共83页，编辑于2022年，星期三钢材的冷加工及时效钢材的冷加工及时效钢筋的冷加工方式钢筋的冷加工方式冷拉冷拉 冷拔冷拔冷轧冷轧第37页，共83页，编辑于2022年，星期三钢筋经冷拉时效后应力钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化应变图的变化 第38页，共83页，编辑于2022年，星期三

36、建筑钢材常用于建筑钢材常用于钢结构（型钢）和钢筋混凝土钢结构（型钢）和钢筋混凝土结构（钢筋和钢丝），结构（钢筋和钢丝），两者均多为碳素结构钢和两者均多为碳素结构钢和低合金结构钢。低合金结构钢。第三节建筑钢材的技术标准及应用第三节建筑钢材的技术标准及应用第39页，共83页，编辑于2022年，星期三牌号牌号组成组成代代表表屈屈服服点点的的字字母母屈屈 服服 点点 名名 称称质质 量量 等等 级级 符符 号号脱脱 氧氧 程程 度度 符符 号号一、碳素结构钢一、碳素结构钢第40页，共83页，编辑于2022年，星期三1.碳素结构钢的牌号及其表示方法碳素结构钢的牌号及其表示方法2.碳素结构钢的技术要求碳素

37、结构钢的技术要求碳素结构钢随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和碳素结构钢随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。韧性降低，冷弯性能逐渐变差。3.碳素结构钢的特性与选用碳素结构钢的特性与选用工程中应用最广泛的碳素结构钢牌号为工程中应用最广泛的碳素结构钢牌号为Q235，其含碳量为，其含碳量为0.14%0.22%，属低碳钢，由于该牌号钢既具有较高的强度，又具有较好，属低碳钢，由于该牌号钢既具有较高的强度，又具有较好的塑性和韧性，可焊性也好，故能较好的满足一般钢结构和钢筋的塑性和韧性，可焊性也好，故能较好的满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求。混凝土结构

38、的用钢要求。Q195、Q215号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用作钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。常用作钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。Q215号钢经冷加工后可号钢经冷加工后可代替代替Q235号钢使用。号钢使用。Q255、Q275号钢强度较高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易号钢强度较高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易焊接和冷加工，可用于轧制钢筋、制作螺栓配件等。焊接和冷加工，可用于轧制钢筋、制作螺栓配件等。第41页，共83页，编辑于2022年，星期三分类分类优质钢优质钢优质钢优质钢二、优质碳素结构钢二、优质碳素结构钢第42页，共83页，编辑于2022年，星

39、期三三、低合金高强度结构钢三、低合金高强度结构钢牌号组成牌号组成屈服点屈服点字母字母Q屈服点屈服点数值数值质量质量等级等级第43页，共83页，编辑于2022年，星期三 为了改善碳钢的力学性能和工艺性能，或为了为了改善碳钢的力学性能和工艺性能，或为了得到某种特殊的理化性能，在炼钢时有意识地加得到某种特殊的理化性能，在炼钢时有意识地加入一定量的一种或几种合金元素，所得的钢称为入一定量的一种或几种合金元素，所得的钢称为合金钢合金钢。低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的。低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加总量小于基础上，添加总量小于5%的一种或几种合金元素的一种或几种合金元素的一种结构钢，所

40、加元素主要有锰、硅、钒、钛、的一种结构钢，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其铌、铬、镍及稀土元素。其目的是为了提高钢的目的是为了提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能性能等。因此，它是综合性能较为理想的钢材。等。因此，它是综合性能较为理想的钢材。第44页，共83页，编辑于2022年，星期三钢筋的检验主要包括以下四个方面。钢筋的检验主要包括以下四个方面。外观检验外观检验钢筋尺寸及钢筋尺寸及每米长质每米长质机械性能和机械性能和化学成分检化学成分检验收批和验验收批和验的判定的判定第45页，共83页，编辑于2022年，星期三

41、（一）低合金高强度结构钢的牌号表示法（一）低合金高强度结构钢的牌号表示法 根据根据国家标准国家标准GB1591-1994低合金高强度结构钢及低合金高强度结构钢及GB2212000钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法的规定，低合金高强度结构钢分的规定，低合金高强度结构钢分5个牌号。其牌号的表示方法由屈服点字母个牌号。其牌号的表示方法由屈服点字母“Q”、屈服点数、屈服点数值（单位为值（单位为MPa）、质量等级（）、质量等级（A、B、C、D、E五级）三部五级）三部分组成。例如：分组成。例如：Q345C，Q345D。低合金高强度结构钢分为低合金高强度结构钢分为镇静钢和特殊镇静钢镇静钢和特殊镇静钢，

42、在牌号的组成，在牌号的组成中没有表示脱氧方法的符号。低合金高强度结构钢的牌号也中没有表示脱氧方法的符号。低合金高强度结构钢的牌号也可以采用二位阿拉伯数字（表示平均含碳量，以万分之几计）可以采用二位阿拉伯数字（表示平均含碳量，以万分之几计）和规定的元素符号，按顺序表示。和规定的元素符号，按顺序表示。（二）低合金高强度结构钢的技术要求（二）低合金高强度结构钢的技术要求 低合金高强度结构钢的拉伸、冷弯和冲击试验指标，按钢材厚度低合金高强度结构钢的拉伸、冷弯和冲击试验指标，按钢材厚度或直径不同。或直径不同。第46页，共83页，编辑于2022年，星期三（三）低合金高强度结构钢的特点与应用（三）低合金高强

43、度结构钢的特点与应用 由于低合金高强度结构钢中的合金元素的由于低合金高强度结构钢中的合金元素的结晶强化和固熔强化结晶强化和固熔强化等作用，该钢材不但具有较高的强度，而且也具有较好的塑性、等作用，该钢材不但具有较高的强度，而且也具有较好的塑性、韧性和可焊性。因此，在钢结构和钢筋混凝土结构中常采用低韧性和可焊性。因此，在钢结构和钢筋混凝土结构中常采用低合金高强度结构钢轧制型钢（角钢、槽钢、工字钢）、钢板、合金高强度结构钢轧制型钢（角钢、槽钢、工字钢）、钢板、钢管及钢筋，来建筑桥梁、高层及大跨度建筑，尤其在承受动钢管及钢筋，来建筑桥梁、高层及大跨度建筑，尤其在承受动荷载和冲击荷载的结构中更为适用。另

44、外，与使用碳素钢相比，荷载和冲击荷载的结构中更为适用。另外，与使用碳素钢相比，可节约钢材可节约钢材20%30%，而成本并不很高。目前我国生产的低，而成本并不很高。目前我国生产的低合金结构钢有合金结构钢有17种，分别是：种，分别是：09MnV、09MnNb、09Mn2、12Mn、18Nb、12MnV、09MnCuPTi、10MnSiCu、14MnNb、16Mn、16MnRE、10MnPNbRE、15MnV、15MnTi、16MnNb、14MnVTiRE、15MnVN。钢号中前面两个数字代表钢的平均含。钢号中前面两个数字代表钢的平均含碳量的万分数，合金元素后无数字者，表示该元素的平均含量碳量的万分

45、数，合金元素后无数字者，表示该元素的平均含量少于少于1.5%，标有，标有“2”、“3”则指其含量为则指其含量为“1.52.49”及及“2.53.49”，余类推。，余类推。第47页，共83页，编辑于2022年，星期三外观检验外观检验查对标志查对标志表面质量表面质量尺寸，外形尺寸，外形第48页，共83页，编辑于2022年，星期三质量检查质量检查 试样数量不少于试样数量不少于10根，试样总厂度不小于根，试样总厂度不小于60m 重量偏差重量偏差=试样实际重量试样实际重量-试样总长度试样总长度理论重量理论重量试样总长度试样总长度理论重量理论重量100%第49页，共83页，编辑于2022年，星期三机械性能

46、检测机械性能检测钢材弯钢材弯曲试验曲试验 钢材拉钢材拉伸试验伸试验第50页，共83页，编辑于2022年，星期三 钢筋检验以不大于钢筋检验以不大于60t为一批为一批，每批钢筋中，每批钢筋中 任意抽出两根，每根钢筋截取一套试件，每任意抽出两根，每根钢筋截取一套试件，每 套试件为两根，每套试件为两根。其中一根套试件为两根，每套试件为两根。其中一根 做拉伸试验测定其屈服点、抗拉强度和伸长做拉伸试验测定其屈服点、抗拉强度和伸长 率；另外做冷弯试验。率；另外做冷弯试验。第51页，共83页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 常用建筑钢材常用建筑钢材第52页，共83页，编辑于2022年，星期三一、热轧钢筋

47、一、热轧钢筋按表面按表面按表面按表面形状分形状分形状分形状分 热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋 第53页，共83页，编辑于2022年，星期三（一）热轧光圆钢筋（一）热轧光圆钢筋 经热轧成型并自然冷却的成品，其横截面为圆形，且表面为光滑经热轧成型并自然冷却的成品，其横截面为圆形，且表面为光滑的钢筋混凝土配筋用钢材，称为的钢筋混凝土配筋用钢材，称为热轧光圆钢筋（热轧光圆钢筋（HPB）。）。热轧直条光圆钢筋级别为热轧直条光圆钢筋级别为级，强度等级为级，强度等级为R235。热轧光圆钢筋的公称直径为热轧光圆钢筋的公称直径为8、10、12、16、20mm。按直条交货。按直条交货时，其通常

48、长度为时，其通常长度为3.512m。冷弯试验时受弯曲部位外表面冷弯试验时受弯曲部位外表面不得产生裂纹不得产生裂纹。（二）热轧带肋钢筋（二）热轧带肋钢筋 经热轧成型并自然冷却的横截面为圆形的，且表面通常带经热轧成型并自然冷却的横截面为圆形的，且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋，称为有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋，称为热轧热轧带肋钢筋带肋钢筋。第54页，共83页，编辑于2022年，星期三 热轧带肋钢筋的牌号由热轧带肋钢筋的牌号由HRB（Hot rolled、Ribbed、Bars）和牌号）和牌号的屈服点最小值构成。热轧带肋钢筋分为的屈服点最小值构成。热轧带肋钢筋分为

49、HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。三个牌号。热轧带肋钢筋的公称直径为热轧带肋钢筋的公称直径为6、8、10、12、16、20、25、32、40、50mm。热轧带肋钢筋通常按定尺长度交货，具体交货长度应在合同中注明，热轧带肋钢筋通常按定尺长度交货，具体交货长度应在合同中注明，其长度允许偏差不得大于其长度允许偏差不得大于+50 mm。热轧钢筋中热轧光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，热轧钢筋中热轧光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，因而广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及便于各种冷加工，因而广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋；各

50、种钢筋混凝土结构的构造筋；HRB335和和HRB400钢筋强度较高，钢筋强度较高，塑性和焊接性能也较好，故广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的塑性和焊接性能也较好，故广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋；受力钢筋；HRB500钢筋强度高，但塑性及焊接性能较差，可用作钢筋强度高，但塑性及焊接性能较差，可用作预应力钢筋。预应力钢筋。第55页，共83页，编辑于2022年，星期三特点特点强度高塑性好强度高塑性好 提高构件整体质量提高构件整体质量 握裹力强握裹力强节约钢材降低成本节约钢材降低成本二、冷轧带肋钢二、冷轧带肋钢第56页，共83页，编辑于2022年，星期三工艺性能应符合表工艺性能应符合表6-9