建材6-建筑钢材2014

1、土木工程材料土木工程材料建建 筑筑 钢钢 材材湖南大学土木工程学院建材室湖南大学土木工程学院建材室湖南大学土木工程学院建材室2金属材料有色金属有色金属铜、铝、铅、锌、锡等金属及其合金铜、铝、铅、锌、锡等金属及其合金黑色金属：铁金属黑色金属：铁金属钢：含碳量及杂质含量少钢：含碳量及杂质含量少铁：含碳量高铁：含碳量高湖南大学土木工程学院建材室3各类钢材各类钢材湖南大学土木工程学院建材室4湖南大学土木工程学院建材室5 湖南大学土木工程学院建材室6本章学习内容1 钢的生产及分类钢的生产及分类2 钢材的微观结构及化学成分钢材的微观结构及化学成分3 钢材的主要技术性质钢材的主要技术性质4 常用建筑钢材常用

2、建筑钢材5 钢材的选用及防护钢材的选用及防护湖南大学土木工程学院建材室71 钢的分类及生产含碳量在含碳量在2.11以下，有害杂质含量较少以下，有害杂质含量较少的的FeC合金称为钢合金称为钢湖南大学土木工程学院建材室8低碳钢（含低碳钢（含C量量0.60%）钢材的分类按化学成分碳素钢碳素钢合金钢合金钢低合金钢低合金钢（合金元素总量（合金元素总量10%）湖南大学土木工程学院建材室9钢的分类按质量分普通钢普通钢磷含量不大于磷含量不大于0.0450.045；硫含量不大于；硫含量不大于0.050%0.050%。优质钢优质钢磷含量不大于磷含量不大于0.035%0.035%；硫含量不大于；硫含量不大于0.03

3、5%0.035%。高级优质钢高级优质钢磷含量不大于磷含量不大于0.025%0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.015%0.015%。湖南大学土木工程学院建材室10钢的分类按用途分结构钢结构钢中低碳钢，建筑结构、机械制造等中低碳钢，建筑结构、机械制造等工具钢工具钢高碳钢，各种工具如量具、刃具等高碳钢，各种工具如量具、刃具等特殊钢特殊钢特殊物化性质，如不锈钢、耐热钢、特殊物化性质，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等耐磨钢等湖南大学土木工程学院建材室11钢的生产工艺流程钢的生产工艺流程炼钢的原理炼钢的原理将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到一定限度，同时把其它

4、杂质的含量也降低到一定限度，同时把其它杂质的含量也降低到容许的范围内。容许的范围内。工艺流程工艺流程1 炼铁炼铁2 炼钢炼钢 3 脱氧脱氧 4 铸锭铸锭 5 压力加工压力加工 6 热处理热处理湖南大学土木工程学院建材室12高炉炼铁湖南大学土木工程学院建材室13主要炼钢方法空气转炉炼钢法空气转炉炼钢法氧气转炉炼钢法氧气转炉炼钢法平炉炼钢法平炉炼钢法电炉炼钢法电炉炼钢法湖南大学土木工程学院建材室14依据脱氧程度沸腾钢（沸腾钢（代号为代号为“）脱氧不完全，组织不够致密，成分不太均匀，脱氧不完全，组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但其硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但

5、其成本低、产量高，用于一般建筑工程。成本低、产量高，用于一般建筑工程。镇静钢（镇静钢（代号为代号为“”）脱氧完全，且同时能起去硫作用。成本较高，脱氧完全，且同时能起去硫作用。成本较高，组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。用于预应力混凝土等重要的结构工程。用于预应力混凝土等重要的结构工程。半镇静钢（半镇静钢（代号为代号为“”）特殊镇静钢（代号为特殊镇静钢（代号为“TZ”）湖南大学土木工程学院建材室15铸件组织铸件组织铸锭缺陷铸锭缺陷组织不均匀组织不均匀微观偏析微观偏析宏观偏析宏观偏析夹杂与气孔夹杂与气孔缩孔和疏松缩孔和疏松湖南大学土木工程学院建材室16

6、钢材的压力加工目的目的通过压通过压力加工，力加工，去除铸锭去除铸锭过程中所过程中所出现的偏出现的偏析、气泡、析、气泡、晶粒粗大、晶粒粗大、组织不致组织不致密等缺陷。密等缺陷。湖南大学土木工程学院建材室17压力加工5 5万吨水压机万吨水压机湖南大学土木工程学院建材室18热加工将钢锭加热至呈塑性状态，再施加压力改变其将钢锭加热至呈塑性状态，再施加压力改变其形状，并使钢锭内部气泡焊合、疏松组织密实。形状，并使钢锭内部气泡焊合、疏松组织密实。钢锭钢锭型钢、钢筋型钢、钢筋湖南大学土木工程学院建材室19热轧湖南大学土木工程学院建材室20热锻湖南大学土木工程学院建材室21冷加工在常温下进行的压力加工。如冷拉

7、、冷拔、在常温下进行的压力加工。如冷拉、冷拔、冷扭、冷扎、冲压和挤压等。冷扭、冷扎、冲压和挤压等。湖南大学土木工程学院建材室22热处理通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。一种加工工艺。湖南大学土木工程学院建材室232 钢材的微观结构及化学成分湖南大学土木工程学院建材室24金属晶体三种常见结构体心立方（体心立方（BCC）面心立方（面心立方（FCC）密排六方（密排六方（HCP）晶胞原子数晶胞原子数 2 ； 4 ；6湖南大学土木工程学院建材室25体心立方湖南大学土木工程学院建材室

8、26面心立方堆积方式：堆积方式：ABCABCABC湖南大学土木工程学院建材室27密排六方堆积方式：堆积方式：ABABAB湖南大学土木工程学院建材室28晶体材料的各向异性滑移常沿晶体中原子密度滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生最大的晶面和晶向发生湖南大学土木工程学院建材室29多晶体材料受力时滑移一般单晶体材料具有各向异性；一般单晶体材料具有各向异性；多晶体多晶体宏观宏观上表现为各向同性上表现为各向同性湖南大学土木工程学院建材室30金属材料的理论强度湖南大学土木工程学院建材室31晶体结构的不完整性晶体缺陷晶体缺陷实际晶体中与理想点阵结构发生偏差的区实际晶体中与理想点阵结构发生偏差的区域。原

9、子的不规则排列产生晶体缺陷。域。原子的不规则排列产生晶体缺陷。在组织控制（如扩散、相变）和性能控在组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中具有重要作用。制（如材料强化）中具有重要作用。晶体缺陷的种类晶体缺陷的种类点缺陷、线缺陷、面缺陷点缺陷、线缺陷、面缺陷点缺陷点缺陷在三维空间各方向上在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、如空位、间隙原子、异类原子等。异类原子等。线缺陷线缺陷在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。寸较大的缺陷。主要是位错。线缺陷线缺陷刃型位错刃型位错线缺陷线缺陷螺型位错螺

10、型位错线缺陷线缺陷在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。面缺陷位错的运动示意位错的运动示意位位错错的的运运动动示示意意金金属属强强度度与与位位错错密密度度的的关关系系湖南大学土木工程学院建材室39金属晶体的强化固溶强化固溶强化第二相强化第二相强化(弥散强化弥散强化)细晶强化细晶强化变形（冷加工）强化变形（冷加工）强化湖南大学土木工程学院建材室40固溶强化固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。提高，而塑性、韧性下降的现象

11、。强化机制强化机制晶格畸变，阻碍位错运动晶格畸变，阻碍位错运动如形成合金如形成合金湖南大学土木工程学院建材室41第二相强化(弥散强化)软基体硬第二相软基体硬第二相位错绕过第二相粒子位错绕过第二相粒子(粒子、位错环阻碍粒子、位错环阻碍位错运动位错运动)湖南大学土木工程学院建材室42碳碳素钢中三种基本组织：铁素体碳素钢中三种基本组织：铁素体(固溶体固溶体)、渗碳、渗碳体体(化合物化合物Fe3C)、珠光体、珠光体(两者的机械混合物两者的机械混合物)湖南大学土木工程学院建材室43铁碳合金铁碳合金组织的性能组织的性能纯铁纯铁渗碳体渗碳体珠光体珠光体抗拉强度抗拉强度(MPa)180-23030770延伸率

12、延伸率(%)30-50020-35冲击韧性冲击韧性(J/cm2)160-200030-40硬度硬度HB (MPa)500-80080001800湖南大学土木工程学院建材室44铁碳合金铁碳合金组织与含碳量的关系组织与含碳量的关系湖南大学土木工程学院建材室45细晶强化晶粒细化，晶粒细化，较多晶界，较多晶界，位错运动阻位错运动阻力增大力增大如合金化、如合金化、热加工、热热加工、热处理处理湖南大学土木工程学院建材室46细晶强化热处理示意图湖南大学土木工程学院建材室48 =P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢 受拉 时应 力-应变 曲 线 0 变形（冷加工）强化产生冷塑性产生冷塑性变形

13、，使缺变形，使缺陷增多。陷增多。超过屈服点，超过屈服点，进入强化阶进入强化阶段方可达到段方可达到冷加工强化。冷加工强化。湖南大学土木工程学院建材室49冷变形金属加热时力学性能变化湖南大学土木工程学院建材室50钢材的化学成分化学成分是影响钢材性能的一个重化学成分是影响钢材性能的一个重要因素要因素铁碳合金相图铁碳合金相图 工业纯铁（工业纯铁（C%0.0218%）、）、碳钢（碳钢（0.0218C%2.11%）湖南大学土木工程学院建材室52碳碳素钢中三种基本组织：铁素体碳素钢中三种基本组织：铁素体(固溶体固溶体)、渗碳、渗碳体体(化合物化合物Fe3C)、珠光体、珠光体(两者的机械混合物两者的机械混合物

14、)湖南大学土木工程学院建材室53合金元素硅：硅：主加元素，增强主加元素，增强锰：锰：主加元素，消除热脆，提高可焊性及强度主加元素，消除热脆，提高可焊性及强度钛、钒、铌：钛、钒、铌：细化晶粒，脱氧细化晶粒，脱氧有害杂质有害杂质磷：磷：塑性、韧性、可焊性显著下降，冷脆塑性、韧性、可焊性显著下降，冷脆硫：硫：塑性、韧性、可焊性显著下降，热脆塑性、韧性、可焊性显著下降，热脆氧：氧：塑性、韧性、可焊性下降塑性、韧性、可焊性下降氮：氮：塑性、韧性、可焊性下降塑性、韧性、可焊性下降湖南大学土木工程学院建材室543 建筑钢材的主要技术性质力学性质力学性质拉伸性能拉伸性能冲击韧性冲击韧性疲劳强度疲劳强度硬度硬度

15、工艺性能工艺性能冷弯性能冷弯性能冷加工性能冷加工性能焊接性能焊接性能热处理性能热处理性能建筑钢材的亚微观结构与性能关系湖南大学土木工程学院建材室55 =P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢受拉时应力-应变曲线 0 一、拉伸性能四个阶段：四个阶段：弹性阶段弹性阶段(OA)屈服阶段屈服阶段(AB)强化阶段强化阶段(BC)颈缩阶段颈缩阶段(CD)湖南大学土木工程学院建材室56 =P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢受拉时应力-应变曲线 0 弹性阶段（OA段）弹性极限，用弹性极限，用 p表示。表示。此阶段应力此阶段应力 与应变与应变 成成正比，其比值为常数，正比，其

16、比值为常数，即弹性模量，用即弹性模量，用E表示，表示， / = E。弹性模量反。弹性模量反映了钢材抵抗变形的能映了钢材抵抗变形的能力。它是钢材在受力条力。它是钢材在受力条件下计算结构变形的重件下计算结构变形的重要指标。要指标。湖南大学土木工程学院建材室57 =P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢受拉时应力-应变曲线 0 屈服阶段（AB段）应力超过应力超过 p后，应变增加很快，后，应变增加很快，而应力基本保持不变。这种现而应力基本保持不变。这种现象称为屈服。象称为屈服。应力与应变不再成比例，试件应力与应变不再成比例，试件开始产生塑性变形。开始产生塑性变形。 曲线曲线上开始发生屈

17、服的点，称为上开始发生屈服的点，称为屈服点，这时的应力称为屈服屈服点，这时的应力称为屈服极限，用极限，用 s表示。表示。钢材受力达到屈服点后，变形钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值中一般以屈服点作为强度取值的依据。的依据。湖南大学土木工程学院建材室58 =P/A L/L = b p s A B C D 低 碳 钢 受 拉 时 应 力 -应 变 曲 线 0 强化阶段当荷载超过屈服点后，因当荷载超过屈服点后，因塑性变形使其内部的组织塑性变形使其内部的组织结构得到调整，抵抗变形结

18、构得到调整，抵抗变形的能力有所增强，的能力有所增强， 曲曲线又开始上升，称为强化线又开始上升，称为强化阶段。曲线最高点所对阶段。曲线最高点所对应的应力称为抗拉强度，应的应力称为抗拉强度，用用 b表示。表示。强屈比（强屈比（ b / s ）强屈比越大，钢材在受力强屈比越大，钢材在受力超过屈服点时的可靠性越超过屈服点时的可靠性越大，结构越安全。但如果大，结构越安全。但如果强屈比过大，则钢材有效强屈比过大，则钢材有效利用率太低，造成浪费。利用率太低，造成浪费。湖南大学土木工程学院建材室59 =P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢受拉时应力-应变曲线 0 颈缩阶段应力超过应力超过 b

19、后，试后，试件的变形开始集中件的变形开始集中于某一小段内，使于某一小段内，使该段的横截面面积该段的横截面面积显著减小，出现颈显著减小，出现颈缩现象，缩现象， 曲线曲线开始下降，直至开始下降，直至点，试件被拉断。点，试件被拉断。 湖南大学土木工程学院建材室60 L L d 0 1 0 拉 断 前 后 的 试 件 塑性指标A、 伸长率（伸长率（ ）B、截面收缩率（、截面收缩率（ ）%100001lll%100010AAA 与与 值越大，说明材料的塑性越好值越大，说明材料的塑性越好湖南大学土木工程学院建材室61硬钢的屈服点抗拉强度高、无明抗拉强度高、无明显的屈服阶段、伸显的屈服阶段、伸长率小的长率小

20、的“硬硬钢钢” ，常用发生，常用发生残余变形残余变形0.2%时时的应力作为规定的的应力作为规定的屈服极限，用屈服极限，用 0.2表示。表示。图 硬钢的屈服点 O 0.2 湖南大学土木工程学院建材室62二、冲击韧性冲击韧性冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢材的冲击韧性用冲断试样时缺口处单位面钢材的冲击韧性用冲断试样时缺口处单位面积上所消耗的功积上所消耗的功冲击功（冲击功（ K K ）来表示，）来表示， K K的单位为的单位为J/cmJ/cm2 2。 K K越大表示钢材抗冲击的能力越强。越大表示钢材抗冲击的能力越强。 湖南大学土木工程学院建材室63冲击韧性试验示意图 图

21、 冲击韧性试验 (a)试件装置 (a) 试件 冲击 55 40 （b）V 型缺口试件 10 10 (b) 湖南大学土木工程学院建材室64影响冲击韧性的因素钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态，以钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量都比较敏感。如，钢中磷、硫及冶炼、轧制质量都比较敏感。如，钢中磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。 K值还与试验温度有关。值还与试验温度有关。某些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破某些材料在常温时冲击韧性并不低

22、，破坏时呈现韧性破坏特征。但当试验温度低于某值时，坏特征。但当试验温度低于某值时， K突然大幅度下降，突然大幅度下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的材的冷脆性冷脆性。 K剧烈改变的温度称为剧烈改变的温度称为脆性临界温度脆性临界温度。承受动荷载、负温结构等需检验钢材的冷脆性。承受动荷载、负温结构等需检验钢材的冷脆性。湖南大学土木工程学院建材室65钢材的冲击韧性与温度的关系 冲击韧性 (J/ 温度 韧性断裂 脆性断裂 脆性转变温度 图 钢材的冲击韧性与温度的关系 湖南大学土木工程学院建材室66钢材的时效现象随着时间的延长而表现出

23、强度提高，塑性和随着时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象。冲击韧性下降的现象。广义：钢材性能随时间变化而改变的现象。广义：钢材性能随时间变化而改变的现象。除受力而运动外，晶体中的缺陷及内部某些除受力而运动外，晶体中的缺陷及内部某些杂质原子还会由于扩散作用等原因，在晶界杂质原子还会由于扩散作用等原因，在晶界等缺陷处富集，造成塑性、韧性下降。等缺陷处富集，造成塑性、韧性下降。 时间、温度、冷加工影响时效时间、温度、冷加工影响时效湖南大学土木工程学院建材室67 三、耐疲劳性 钢材在钢材在交变荷载交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时就发生破坏

24、，这种现象称为钢材的疲其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏。劳破坏。湖南大学土木工程学院建材室68图 2-9 钢 材 疲 劳 曲 线0NNNNN(次 )31max2n321n疲劳强度实验证明，钢材承受的交变应力实验证明，钢材承受的交变应力 越大，则越大，则钢材至断裂时经受的交变应力循环次数钢材至断裂时经受的交变应力循环次数N越少，反之越多。当交变应力降低至一定越少，反之越多。当交变应力降低至一定值时，钢材可经受无限次交变应力循环而值时，钢材可经受无限次交变应力循环而不发生疲劳破坏。不发生疲劳破坏。通常取交变应力循环次数通常取交变应力循环次数N=107时，试件时，试件不发生破坏的最

25、大应力不发生破坏的最大应力 n作为其疲劳极限作为其疲劳极限（疲劳强度）。（疲劳强度）。 湖南大学土木工程学院建材室69四、硬 度硬度硬度是金属材料抵抗硬物压入表面的能是金属材料抵抗硬物压入表面的能力，亦即材料表面抵抗塑性变形的能力。力，亦即材料表面抵抗塑性变形的能力。强度硬度：材料的强度越高，硬度值越大。强度硬度：材料的强度越高，硬度值越大。硬度指标硬度指标布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度肖氏硬度肖氏硬度湖南大学土木工程学院建材室70钢材的工艺性能工艺性能是指钢材是否易于加工成型工艺性能是指钢材是否易于加工成型的性能。的性能。冷弯性能冷弯性能冷加工性能冷加工性能焊接性能焊接性能热处理性能热处理

26、性能湖南大学土木工程学院建材室71湖南大学土木工程学院建材室721、冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是以试验时的弯曲角度力，是以试验时的弯曲角度 和弯心直径和弯心直径d与试与试样厚度样厚度a的比值的比值(d/a)为指标表示。为指标表示。180d=3a180d=a180图2-10 钢材的冷弯d=2ad=0180oooo湖南大学土木工程学院建材室73冷弯检验的意义钢材的冷弯性能和其伸长率一样，也是表示钢材的冷弯性能和其伸长率一样，也是表示钢材在静荷载条件下的塑性。但冷弯是钢材钢材在静荷载条件下的塑性。但冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，

27、而伸长率是反处于不利变形条件下的塑性，而伸长率是反映钢材在均匀变形下的塑性。故冷弯试验是映钢材在均匀变形下的塑性。故冷弯试验是一种比较严格的检验。一种比较严格的检验。在工程实践中，冷弯试验还被用作检验钢材在工程实践中，冷弯试验还被用作检验钢材焊接质量的一种手段，能揭示焊件在受弯表焊接质量的一种手段，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、微裂纹和夹杂物面存在的未熔合、微裂纹和夹杂物 。湖南大学土木工程学院建材室742、冷加工性能将金属材料于常温下进行将金属材料于常温下进行冷拉冷拉、冷拔冷拔或或冷轧冷轧，使之产生一定的塑性变形，使之产生一定的塑性变形，其强度可明显提高，塑性和韧性有所其强度可明显提高，

28、塑性和韧性有所降低，这个过程称为金属材料的冷加降低，这个过程称为金属材料的冷加工强化。工强化。湖南大学土木工程学院建材室75冷拉、冷拔工地或预制厂钢筋混凝土施工中常利用这一原理，对钢筋或低碳钢盘条按一定制度进行冷拉或冷拔加工，以提高屈服强度。BKCDCDOO1111经冷拉时效后未冷拉K力 冷拔加工示意图湖南大学土木工程学院建材室76冷 轧冷轧冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋，可提高其强度及与混凝土的粘接力。的钢筋，可提高其强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和

29、内部结构的均匀性。能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。湖南大学土木工程学院建材室77冷加工强化示意图冷加工强化示意图BKCDCDOO1111经冷拉时效后未冷拉K力 冷拔加工示意图钢筋冷拉后的应力-应变性能变化 钢材在塑性变形中晶格的缺陷增多，而缺陷的钢材在塑性变形中晶格的缺陷增多，而缺陷的晶格严重畸变，对晶格的进一步滑移将起到阻晶格严重畸变，对晶格的进一步滑移将起到阻碍作用，故钢材的屈服点提高，塑性和韧性降碍作用，故钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低。由于塑性变形中产生内应力，故钢材的弹低。由于塑性变形中产生内应力，故钢材的弹性模量降低。性模量降低。湖南大学土木工程学院建材室78时效处理将经过

30、冷拉的钢筋于常温下存放1520，或加热到100200并保持一段时间，这个过程称为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。冷拉以后再经过时效处理的钢筋，其屈服点进一步提高，抗拉强度稍见增长，塑性继续有所降低。由于时效过程中应力的消减，故弹性模量可基本恢复。湖南大学土木工程学院建材室79冷加工的工程效益钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%25%，冷拔钢丝的屈服点可提高，冷拔钢丝的屈服点可提高40%60%。由此可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，由此可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，或减少混凝土中配筋数量，从而达到节约或减少混凝土中配筋数量，从而达到节约钢材的目的。

31、钢材的目的。钢筋冷拉还有利于简化施工工序。冷拉盘钢筋冷拉还有利于简化施工工序。冷拉盘条钢筋可省去开盘和调直工序；冷拉直条条钢筋可省去开盘和调直工序；冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成 湖南大学土木工程学院建材室80连接方式湖南大学土木工程学院建材室81对焊示意图湖南大学土木工程学院建材室82焊接示意图湖南大学土木工程学院建材室83闪光对焊湖南大学土木工程学院建材室84电弧焊湖南大学土木工程学院建材室85电渣压力焊湖南大学土木工程学院建材室863、焊接性能在焊接中，由于高温作用和焊接后急剧冷却在焊接中，由于高温作用和焊接后急剧冷却作用，焊缝及附近的过热区

32、发生晶体组织及作用，焊缝及附近的过热区发生晶体组织及结构变化，产生局部变形及内应力，使焊缝结构变化，产生局部变形及内应力，使焊缝周围的钢材产生硬脆倾向，降低了焊接质量。周围的钢材产生硬脆倾向，降低了焊接质量。低碳钢的可焊性很好，随着碳含量和合金含低碳钢的可焊性很好，随着碳含量和合金含量的增加，钢材的可焊性减弱。量的增加，钢材的可焊性减弱。钢中含硫也会使钢材在焊接时产生热脆性。钢中含硫也会使钢材在焊接时产生热脆性。采用焊前预热和焊后热处理的方法，能提高采用焊前预热和焊后热处理的方法，能提高可焊性差的钢材焊接质量。可焊性差的钢材焊接质量。湖南大学土木工程学院建材室874、热处理性能热处理是指将钢材

33、按一定的规则进行加热、热处理是指将钢材按一定的规则进行加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺措施。需要性能的一种工艺措施。包括：包括：退火退火正火正火淬火淬火回火回火湖南大学土木工程学院建材室88建筑钢材的亚微观结构与性能关系强度强度塑性塑性冲击韧性冲击韧性焊接焊接时效时效亚微观结构钢材的性能晶粒大小、晶界数晶粒大小、晶界数量、组织结构缺陷量、组织结构缺陷密度等亚微观结构密度等亚微观结构主要受化学成份、主要受化学成份、热处理制度、冷热处理制度、冷(热热)加工程度、生加工程度、生产工艺等影响。产工艺等影响。湖南大学土木工程学院建材室89钢

34、的化学成分对钢材性能的影响碳碳对钢的强度、塑性、韧性和焊接性对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响。随着含碳量增加，有决定性的影响。随着含碳量增加，钢的抗拉强度和屈服强度上升；但钢的抗拉强度和屈服强度上升；但其塑性、冷弯性能和冲击韧性降低，其塑性、冷弯性能和冲击韧性降低，焊接性也变差。焊接性也变差。铁碳合金相图铁碳合金相图 工业纯铁（工业纯铁（C%0.0218%）、）、碳钢（碳钢（0.0218C%2.11%）湖南大学土木工程学院建材室91碳碳素钢中三种基本组织：铁素体碳素钢中三种基本组织：铁素体(固溶体固溶体)、渗碳、渗碳体体(化合物化合物Fe3C)、珠光体、珠光体(两者的机械混合物两者

35、的机械混合物)湖南大学土木工程学院建材室92碳碳素钢中三种基本组织：铁素体碳素钢中三种基本组织：铁素体(固溶体固溶体)、渗碳、渗碳体体(化合物化合物Fe3C)、珠光体、珠光体(两者的机械混合物两者的机械混合物)湖南大学土木工程学院建材室93铁碳合金铁碳合金组织的性能组织的性能纯铁纯铁渗碳体渗碳体珠光体珠光体抗拉强度抗拉强度(MPa)180-23030770延伸率延伸率(%)30-50020-35冲击韧性冲击韧性(J/cm2)160-200030-40硬度硬度HB (MPa)500-80080001800湖南大学土木工程学院建材室94锰能提高钢材的屈服强度和抗拉强度，能提高钢材的屈服强度和抗拉强

36、度，而又不过多地降低塑性和冲击韧性；而又不过多地降低塑性和冲击韧性；锰能显著改善钢材的冷脆性能；锰还锰能显著改善钢材的冷脆性能；锰还能消减硫和氧导致的热脆性，改善钢能消减硫和氧导致的热脆性，改善钢材的热加工性能。材的热加工性能。低合金结构钢的主加元素，含量一般低合金结构钢的主加元素，含量一般在在1%2%范围内。它可细化晶粒，范围内。它可细化晶粒，提高钢材的强度。提高钢材的强度。湖南大学土木工程学院建材室95硅含量较低（含量较低（1%）时，可提高）时，可提高钢材的强度，对塑性和韧性影响钢材的强度，对塑性和韧性影响不明显。不明显。湖南大学土木工程学院建材室96钛、钒、铌等低合金钢中常用的合金元素可低合金钢中常用的合金元素可细化晶粒，有效地提高强度。细化晶粒，有效地提高强度。湖南大学土木工程学院建材室97硫和磷是钢中十分有害的元素。是钢中十分有害的元素。硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。易于产生热裂纹，显著降低可焊性。硫还将降低钢材的塑性与冲击韧性。硫还将降低钢材的塑性与冲击韧性。磷将使钢在低温时韧性降低并容