第七章建筑钢材xmj

1、第 7 章 建筑钢材 知识点1. 钢材的分类、冶炼方法、标准及选用。2. 钢材的机械性能。 要求掌握：1. 钢材的力学性能、工艺性能以及钢材的化学成分对钢材性能的影响。2. 钢材的防锈和防火原理及方法。了解： 钢材的冶炼方法和分类。金属材料包括黑色金属和有色金属两大类。 黑色金属是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，如铁、钢和合金钢。有色金属是以其他金属元素为主要成分的金属及其合金；如铜、 铝、锌、铅等金属及其合金。钢材强度高、 品质均匀， 具有一定的弹性和塑性变形能力， 能够承受冲击、 振动等荷载； 钢材的可加工性能好， 可以进行各种机械加工， 也可以通过铸造的方法， 将钢铸造成各种形 状；

2、还可以通过切割、铆接或焊接等多种方式的联结，进行装配法施工。因此，钢材是最重 要的建筑材料之一。7.1 钢的冶炼和分类7.1.1 钢的冶炼钢是由生铁冶炼而成。生铁是由铁矿石、熔剂石灰石 、燃料焦炭在高炉中经过 复原反响和造渣反响而得到的一种铁碳合金，其中碳、磷和硫等杂质的含量较高。生铁脆、 强度低、塑性和韧性差，不能用焊接、锻造、轧制等方法加工。炼钢的过程是把熔融的生铁 进行氧化， 使含碳量降低到预定的范围， 其他杂质含量降低到允许范围。 理论上凡含碳量在 2以下， 含有害杂质较少的铁、 碳合金可称为钢。 在炼钢的过程中，采用的炼钢方法不同， 除去杂质的速度就不同， 所得到的钢的质量也有所不同

3、。 目前，炼钢方法主要有转炉炼钢法、 平炉炼钢法和电炉炼钢法三种。转炉炼钢法以熔融的铁水为原料， 不需要燃料， 由转炉底部或侧面吹入高压热空气， 使 铁水中的杂质在空气中氧化， 从而除去杂质。 空气转炉炼钢法的缺点是吹炼时容易混入空气 中的氮、氢等杂质，同时熔炼时间短，杂质含量不易控制，国内已不采用。采用以纯氧气代 替空气吹入炉内的纯氧气顶吹转炉炼钢法， 克服了空气转炉法的一些缺点， 能有效的去除磷、 硫等杂质，使钢的质量明显提高。平炉法炼钢是以铁液或固体生铁、 废钢铁和适量的铁矿石为原料， 以煤气或重油为燃料， 靠废钢铁、铁矿石中的氧或空气中的氧或吹入的氧气 ，使杂质氧化而被除去。该方法冶

4、炼时间长412h、易调整和控制成分、杂质少、质量好。但投资大、需用燃料、本钱高。 用平炉炼钢法可生产优质碳素钢和合金钢或有特殊要求的钢种。电炉炼钢法是以电为能源迅速加热生铁或废钢原料。该方法熔炼温度高、温度可自由调节、消除杂质容易。因此，炼得的钢质量好，但本钱最高。主要用来冶炼优质碳素钢及特殊 合金钢。在炼钢过程中，为保证杂质的氧化， 须提供足够的氧，因此，在已炼成的钢液中尚留有 一定量的氧，如氧的含量超出 0.05%，会严重降低钢的机械性能。为减少它的影响，在浇铸 钢锭之前，要在钢液中参加脱氧剂进行脱氧，常用的脱氧剂有锰铁、硅铁和铝等，铝的脱氧效果最正确，其次是硅铁和锰铁。根据脱氧程度不同，

5、可分为沸腾钢F、镇静钢Z和半镇静钢b三种。沸腾钢脱氧不完全，钢中含氧量较高，浇铸后钢液在冷却和凝固的过程中氧化铁与碳发 生化学反响，生成 CO气体外逸，气泡从钢液中冒出呈“沸腾状，故称沸腾钢。因仍有不 少气泡残留在钢中，故钢的质量较差。沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等的偏析较严重， 钢的致密程度较差， 因此，沸腾钢的冲击韧性和可焊性差，尤其是低温冲击韧性更差，但钢锭收缩孔减少，成品率较高，本钱低。镇静钢脱氧比拟完全，在冷却和凝固时，没有气体析出，无“沸腾现象。镇静钢质量 好，但钢锭的收缩孔大，成品率低，本钱高。半镇静钢是参加适量的锰铁、 硅铁、铝作为脱氧剂，脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。 钢水铸

6、锭后用来轧制各种型材，轧制方法有冷轧和热轧两种。建筑钢材主要经热轧而成。热轧能提高钢材的质量。通过热轧，能够消除钢材中的气泡，细化晶粒。但轧制次数、停轧 温度对钢材性能有一定影响。如轧制次数少，停轧温度高，那么钢材强度稍低。钢的分类钢的分类常根据不同的需要而采用不同的分类方法。常用的分类方法如下:'工业纯铁碳质量分数0.04%內丰紺I低碳钢碳质量分数0.25%、 中碳钢碳质量分数e0.25%L 0.60%1. 按化学成分分类2高碳钢碳质量分数0.60%7氐合金钢合金元素总质量分数 5%合金钢2中合金钢合金元素总质量分数 5% 10% 高合金钢合金元素总质量分数10%转炉钢按炉别分平炉钢

7、2.按冶炼方法分类电炉钢 j沸腾钢按脱氧程度分镇静钢半镇静钢普通钢磷质量分数 _ 0.045% ，硫质量分数 _ 0.055%，或均_0.050%3. 按品质分类2优质钢磷、硫质量分数均0.040%高级优质钢磷质量分数兰0.035% ，硫质量分数兰0.30%结构钢建筑工程用结构钢机械制造用结构钢4按用途分类工具钢：用于制作刀具、量具、模具等特殊钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等7.2钢的主要化学成分及组成对钢材性能的影响化学成分对钢材性质的影响碳素钢中除了铁和碳元素之外，还含有硅、锰、磷、硫、氮、氧、氢等元素。它们的含 量决定了钢材的性能，尤其是某些元素为有害杂质如磷、硫等，在冶炼时，应通过控

8、制和调节限制其含量，以保证钢的质量。碳一一是影响钢材性能的主要元素之一，在碳素钢中，随着含碳量的增加，其强度和硬度提高，塑性和韧性降低。当含碳量大于1%后，脆性增加，硬度增加，强度下降。含碳量大于0.3%时，钢的可焊性显著降低。此外，含碳量增加，钢的冷脆性和时效敏感性增大， 耐大气锈蚀性降低。含碳量对热轧碳素钢性质的影响见图7.1IJ的11B身吾0 2 0.40.(50 81.0 1.214含砖捷临X泗1200何 JO图7.1含碳量对热轧碳素钢性质的影响硅一一含量在1%以内时，可提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性及抗氧化性，对塑性 和韧性影响不大，但对可焊性和冷加工性能有所影响。硅可作为合金元素

9、，用以提高合金钢 的强度。锰一一可提高钢材的强度、 硬度及耐磨性。能消减硫和氧引起的热脆性， 改善钢材的热 加工性能。锰可作为合金元素，提高合金钢的强度。磷一一是碳素钢中的有害杂质。 常温下能提高钢的强度和硬度， 但塑性和韧性显著下降， 低温时更甚，即引起所谓“冷脆性。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性能。硫一一是碳素钢中的有害杂质，在焊接时，易产生脆裂现象；称为热脆性；显著降低 可焊性。含硫过量，还会降低钢的韧性、耐疲劳性等机械性能及耐腐蚀性能。氧一一是碳素钢中的有害杂质，含氧量增加，使钢的机械强度降低，塑性和韧性降低，可促进时效作用，还能使热脆性增加，焊接性能变差。氮一一能使钢的强度提高，塑性特

10、别是韧性显著下降。氮还会加剧钢的时效敏感性和 冷脆性，使可焊性变差。但假设在含氮的钢中，适量参加Al、Ti、V等元素形成它们的氮化物,那么可到达细化晶粒，改善性能的目的。722钢的组织钢材中铁和碳原子的结合有三种根本形式：固溶体、化合物和机械混合物。固溶体是以铁为溶剂、碳为溶质所形成的固体溶液，铁保持原来的晶格，碳溶解其中。 化合物是Fe、C化合成渗碳体FesC,其晶格与原来的晶格不同。机械混合物是由上述固 溶体和化合物混合而成。钢的组织就是由以上三种根本形式的单一形式或多种形式的构成。其根本组织有铁素 体、渗碳体和珠光体三种。三种根本组织的力学性质见表7.1表7.1钢材的根本组织成分及力学性

11、质名称组织成分抗拉强度/MPa延伸率/%硬度HB铁素体钢的晶体中溶有少量的碳，接近于钝铁3434080珠光体由一定比例的铁素体和渗碳体所组成，碳含量为0.80%83310200渗碳体碳化铁晶粒F&C343以下06001铁素体是碳在铁中的固溶体，由于铁原子间的空隙很小，对碳的溶解度也很小, 接近于钝铁，因此铁素体的强度、硬度很小，但它赋予钢材以良好的延展性、塑性和韧性。2 渗碳体是铁和碳的化合物FC,含碳量达6.67%，性质硬而脆，是碳钢的主要 强度组分。3珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，其性质介于以上二者之间，取决于二者的含 量比。钢具有何种组织取决于含碳量。当含碳量为0.8%时，全部

12、具有珠光体的钢称为共析钢；含碳量低于或高于0.8%的钢分别称为亚共析钢和过共析钢。含苞欲放碳量与组织成分的关 系见表7.2表7.2含碳量与钢的组织关系名称含碳量%组织成分亚共析钢<0.80珠光体+铁素体共析钢0.80珠光体过共析钢>0.80珠光体+渗碳体7.3钢材的主要技术性能钢材作为主要的受力结构材料，不仅需要具有一定的力学性能，同时还要求具有容易加工的性能。其主要的力学性能有抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度及硬度。而冷弯性能和可焊 接性能那么是钢材重要的工艺性能。只有掌握了钢材的各种性能，才能做到正确、经济、合理地选择和使用钢材。力学性能1.抗拉性能抗拉性能是建筑钢材最主要的技术性

13、能,通过拉伸试验，可以测得屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，这些是钢材的重要技术性能指标。低碳钢的抗拉性能可用受拉时的应力-应变图来说明(图 7.2)o图7.2 低碳钢拉伸时的应力-应变曲线(1) 弹性阶段OA为弹性阶段。在OA范围内，随着荷载的增加，应力和应变成比例增加。如卸去荷载，那么恢复原状，这种性质称为弹性。0A是一直线，在此范围内的变形，称为弹性变形。A点所对应的应力称为弹性极限；用6表示。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量，用E表示，即E=c / ; °弹性模量反映了钢材的刚度。是钢材在受力条件下计 算结构的重要指标之一。碳素结构钢Q235的弹性模量E =

14、( 2.02.1)X 105MPa，弹性极限6 =180 200MPa °(2) 屈服阶段AB为屈服阶段。在AB曲线范围内，应力与应变不能成比例变化。应力超过6后，即开始产生塑性变形。应力到达B上后，变形急剧增加，应力那么在不大的范围内波动，直到B点止。B上是上屈服强度，B是下屈服强度，也可称为屈服极限，当应力到达点B上时，钢材抵抗外力能力下降，发生“屈服现象。B下是屈服阶段应力波动的次低值，它表示钢材在工作状态下允许到达的应力值，即在B下之前，钢材不会发生较大的塑性变形。故在设计中一般以下屈服强度作为强度取值的依据，用J表示。碳素结构钢 Q235的二s应不小于235MPa 

15、6;(3) 强化阶段BC为强化阶段，过B点后，抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形开展速度比拟快，随碳素结构钢Q235的；邛应不小于375MPa。抗拉强度不能直接利用，但屈服强度和抗拉强度的比值(即屈强比csp )却能反映钢材的利用率和平安性。:-sp越高，钢材的利用率高，但易发生危险的脆性断裂，平安 性降低。如果屈强比太小，平安性高，但利用率低，造成钢材浪费。碳素结构钢Q235的屈强比在0.580.63之间，偏低。工程中常采用冷拉的方法来提高钢材的屈强比。(4) 颈缩阶段CD为颈缩阶段。过C点，材料抵抗变形的能力明显降低，在CD范围内，应变速度增加，而应力那么反而下降，并在某处会发生"

16、;颈缩现象，直至断裂。将拉断的钢材拼合后，测出标距局部的长度，便可按下式求得断后伸长率：100%式中：Lo 试件原始标距长度，mm;Li 试件拉断后标距局部的长度，mm。以、5和10分别表示Lo = 5do和Lo = iodo时的断后伸长率，do为试件的原直径或厚度。 对于同一钢材，.5 > ：10。伸长率反映了钢材的塑性大小，在工程中具有重要意义。塑性大、钢质软，结构塑性变形大，影响使用。塑性小，钢质硬脆，超载后易断裂破坏。塑性良好的钢材，会使内部应力 重新分布，不致由于应力集中而发生脆断。对于含碳量及合金元素含量较高的硬钢，在外力作用下没有明显的屈服阶段，通常以 0.2%剩余变形时对

17、应的应力值作为屈服强度，用口02表示。图7.3硬钢屈服强度确实定2. 冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。钢材的冲击韧性是用标准试件(中部加工有V形或U形缺口)，在试验机上进行冲击弯曲试验后确定， 试件缺口处受冲击， 以缺 口处单位面积上所消耗的功作为冲击韧性指标，用冲击韧性值k ( J/cm2 )表示。k越大,表示冲断试件时消耗的功越多，钢材的冲击韧性越好。钢材进行冲击试验，能较全面地反映出材料的品质。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、 组织状态、冶炼和轧制质量以及温度和时效等都较敏感。3. 疲劳强度钢材在交变荷载反复作用下，在远低于屈服点时发生突然破坏，这种破坏叫疲劳破坏。

18、疲劳破坏的危险应力用疲劳极限或疲劳强度表示。它是指钢材在突变荷载作用下规定的周期内不发生断裂所能承受的最大应力。钢材的疲劳破坏，先在应力集中的地方出现疲劳裂纹，由于反复作用，裂纹尖端产生应力集中，致使裂纹逐渐扩大，而产生突然断裂。从断口可明显分辨出疲劳裂纹扩展区和残留 局部的瞬时断裂区。钢材耐疲劳强度的大小与内部组织、成分偏析及各种缺陷有关。同时，钢材外表质量、 截面变化和受腐蚀程度等都影响其耐疲劳性能。4硬度硬度是指钢材抵抗硬物压入外表，即材料外表抵抗塑性变形的能力。测定钢材硬度的方法有布氏法HB、洛氏法HRC，较常用的是布氏法。布氏法是在布氏硬度机上用一规定直径的硬质钢球，加以一定的压力，

19、将其压入钢材表面，使形成压痕，将压力除以压痕面积所得应力值为该钢材的布氏硬度值，以数字表示，不带单位。数值越大，表示钢材越硬。洛氏法是在洛氏机上根据测量的压痕深度来计算硬度值。732 工艺性能钢材应具有良好的工艺性能，以满足施工工艺的要求。冷弯性能和焊接性能是钢材重 要的工艺性能。1. 冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯试验是将钢材接规定弯曲角度与弯心直径弯曲见图7.4，检查受弯部位的外拱面和两侧面，不发生裂纹、起层或断裂为合 格，弯曲角度越大，弯心直径对试件厚度 或直径的比值愈小，那么表示钢材冷弯性能越好。(b)暉曲 ISO"图7.4 钢材冷弯示意图d弯心直径

20、；a试件厚度或直径冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，与表示在均匀变形下的塑性 断后伸长率不同；在同一程度上，冷弯更能反映钢的内部组织状态、内应力及夹杂物等缺陷。一般来说，钢材的塑性愈大，其冷弯性能愈好。2. 焊接性能建筑工程中， 钢材间的连接绝大多数采用焊接方式来完成。 因此要求钢材具有良好的可 焊接性能。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将发生晶体组织 及结构变化， 产生局部变形及内应力， 使焊缝周围的钢材产生硬脆倾向， 降低了焊接的质量。 可焊性良好的钢材，焊缝处性质应与钢材尽可能相同，焊接才能牢固可靠。钢的化学成分、冶炼质量及冷加工等都可影响焊接性能。含

21、碳量小于 0.25% 的碳素钢有 良好的可焊性。含碳量超过 0.3%的碳素钢可焊性变差。硫、磷及气体杂质会使可焊性降低， 参加过多的合金元素也将降低可焊性。 对于高碳钢及合金钢， 为改善焊接质量， 一般需要采 用预热和焊后处理以保证质量。此外，正确的焊接工艺也是保证焊接质量的重要措施。钢筋焊接应注意：冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；焊接部位应去除铁锈、熔渣、油 污等；应尽量防止不同国家的进口钢筋之间或进口钢筋与国产钢筋之间的焊接。7.4 钢材的冷加工强化与时效处理7.4.1 冷加工强化将建筑钢材在常温下进行冷加工冷拉、冷拔和冷轧 ，使之产生塑性变形，从而提高 屈服强度，相应地降低了塑性和韧性，

22、这种加工方法称为钢筋的冷加工处理。1. 冷拉冷拉加工就是将热轧钢筋用冷拉设备进行张拉张拉控制应力应超过屈服强度 ，通过 冷拉，其屈服点提高20%30%，而抗拉强度根本不变，塑性和韧性相应降低。2. 冷拔冷拔加工是强力拉拔钢筋使其通过截面小于钢筋截面积的拔丝模。冷拔作用比纯拉伸的作用强烈， 钢筋不仅受拉， 同时还受到挤压作用。 经过一次或屡次冷拔后得到的冷拔低碳钢 丝，其屈服点可提高 40% 60%，但其已失去软钢的塑性和韧性，具有硬钢的性能。3. 冷轧冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面按一定规律变化的钢筋， 可提高其强度及与混凝土的 凝聚力。 钢筋在冷轧时， 纵向和横向同时产生变形， 因而能较好地

23、保持塑性及内部结构的均 匀性。产生冷加工强化的原因是钢材在冷加工变形时，由于晶粒间产生滑移，晶粒形状改变， 有的被拉长，有的被压扁，甚至变成纤维状。同时在滑移区域，晶粒破碎，晶格歪扭，从而 对继续滑移造成阻力， 要使它重新产生滑移就必须增加外力， 这就意味着屈服强度有所提高， 但由于减少了可以利用的滑移面， 故钢的塑性降低。 另外在塑性变形中产生了内应力， 钢材 的弹性模量降低。7.4.2 时效钢材经冷加工后， 随着时间的延长， 钢的屈服强度和抗拉强度逐渐提高而塑性和韧性逐渐降低的现象，称为应变时效，简称时效。经过冷拉的钢筋在常温下存放1520d,或加热到100C200C并保持一定时间， 这个

24、过程成为时效处理。 前者称为自然时效， 后者称为人 工时效。冷拉以后再经时效处理的钢筋， 其屈服点进一步提高，抗拉强度也有增长，塑性继续降 低。由于时效过程中内应力消减，故弹性模量可根本恢复。钢材的冷拉及时效强化如图7.5所示小勿一拎拉前曲线走向 泌即一冷血后曲境走问 曲珂一直拉及吋效后曲线達向图7.5钢材的冷拉及时效强化示意图钢材中氮、氧含量高，时效敏感性大。受动荷载作用或经常处于中温条件下工作的钢结 构，为防止脆性过大、防止出现突然断裂，应选用时效敏感性较小的钢材。7.5常用建筑钢材建筑钢材可分为钢筋混凝土用钢材和钢结构用型钢。钢筋混凝土用钢材1. 热轧钢筋根据?钢筋混凝土用热轧带肋钢筋?

25、(GB1499 - 1998)、?钢筋混凝土用余热处理钢筋?(GB13014 1991)的规定，热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H ,R, B分别为热轧(Hot rolled )、带肋(Ribbed )、钢筋(Bars)三个词的英文首位字母。热 轧带肋钢筋分为 HRB335 , HRB400 , HRB500三个牌号。各牌号钢筋的力学性能和工艺性能应符合表7.3的规定。热轧带肋钢筋要求按表7.1中规定的弯心直径，经弯曲180。后钢筋受弯部位的外表不准出现裂纹。热轧钢筋中应用最多的是普通碳素钢中的Q235加工而成的HPB235光圆钢筋，它的强度虽然不高，但塑性、焊接性能都好，

26、便于加工成型。盘圆钢筋不仅用于中型构件的受力筋， 而且用于一般构件的构造筋，还可用于制作冷拔低碳钢丝。表7.3热轧钢筋的力学性能和工艺性能强度等级代号外形钢种公称直径a/mm屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率65/%冷弯试验角度弯心直径HPB235光圆低碳钢82023537025180°d = aHRB33562533549016180°d = 3a月牙肋低碳低28 50400d = 4aHRB400合金钢62557014180°d = 4a28 50d = 5aHRB500等高肋中碳低62550063012180°d = 6a合金钢28 502冷轧

27、带肋钢筋国家标准?冷轧带肋钢筋?GB 13788 2000规定，冷轧带肋钢筋是用低碳钢热轧盘圆钢筋在其外表沿长度方向均匀地冷轧成两面或三面带有横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋用代号CRB表示，按抗拉强度的不同将冷轧带肋钢筋划分成五个牌号：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970和CRB1170，其中CRB550钢筋的公称直径范围为 412mm ; CRB650及以上牌号钢 筋的公称直径为4、5、6mm。各牌号钢筋的力学性能和工艺性能表 7.4。 CRB550可作为普通混凝土结构的配筋,其他牌号那么可作为预应力混凝土结构配筋。由于钢筋外表轧有肋痕，故有效地克服了冷拉、冷拔钢筋与混凝土握裹力

28、低的缺点,同时还具有与冷拉、 冷拔钢筋丝相接近的强度。表7.4 冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能牌号抗拉强度/MPa伸长率/%弯曲试验180° 反复弯曲次数松弛率初始应力=0.7RmA1.3(1000h) /%(10h) /%CRB5505508.0d= 3a-CRB650650-385CRB800800-385CRB970970-385CRB11701170-3853.冷拉钢筋冷拉钢筋是用热轧钢筋加工而成。在常温下经过冷拉的钢筋可到达除锈、调直、提高强度、节约钢材的目的。 热轧钢筋经过冷拉和时效处理后，其屈服点和抗拉强度增大，但塑性、韧性降低。为了保证冷拉钢材的质量，不使冷拉钢筋脆

29、性过大，冷拉操作应采用双控法，即 控制冷拉率和冷拉应力。如果冷拉至控制应力而未超过控制冷拉率，那么合格；假设到达冷拉率，未到达控制应力，那么钢筋应降级使用。冷拉钢筋的技术性质应符合表 7.5的要求。表7.5冷拉钢筋的力学性能钢筋级别钢筋直径/mm屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率dw/%冷弯弯曲角度/°弯曲直径/mmHPB235< 12280370111803dHRB335< 2545051010903d28 4043049010904dHRB4008405005708905dHRB50010 287008356905d4.预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理

30、钢筋是用普通热轧中碳低合金钢经淬火和回火调质而成，按外形分为有纵肋和无纵肋两种 均有横肋。通常有三个规格，即公称直径6mm 牌号40Si2Mn , 8.2mm 牌号48Si2Mn 和10mm 牌号45Si2Cr。这种钢筋不能冷拉和焊接，因其具有高强度、高韧性和高粘结力及塑性降低少等优点( 适用于预应力混凝土构件的配筋。CTs H1325MPa,CTp H147OMPa,5o X6%，特另U5.钢丝与钢绞线将直径为6.58mm的Q235圆盘条，在常温下通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模， 以强力拉拔工艺拔制成直径为3mm、4mm、5mm的圆截面钢丝，称为冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝的性能与原料强度

31、及引拔后的截面总压缩率有关。其力学性能应符合国家标准 (GB50204-1992)的规定。由于冷拔低碳钢丝的塑性大幅度下降，硬脆性明显，目前，该类钢丝 的应用受到一定的限制。用作预应力混凝土构件的钢丝，其力学性能应符合国标GB/T5223-1995 )的规定。钢结构用钢材1.碳素结构钢碳素结构钢是碳素钢中的一类，可加工成各种型钢、钢筋和钢丝，适用于一般结构和 工程。国家标准?碳素结构钢?(GB 700-88 )具体规定了它的牌号表示方法、技术要求、试验方法、检验规那么等。(1) 牌号表示方法钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧程度符号等四个部分按顺序组成。其中，以“ Q代

32、表屈服点，屈服点数值共分195MPa、215MPa、235MPa、255MPa、275MPa五种，质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少分别用A、B、C、D表示，脱氧程度以F表示沸腾钢、Z及TZ分别表示镇静钢与特殊镇静钢、b表示半镇静钢，Z与TZ在钢的牌号中可以省略。例如：Q235 A- F表示屈服点为235MPa的、质量等级为A级的沸腾钢。(2) 技术要求碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状态及外表质量五个方面，碳素结构钢化学成分、力学性能、冷弯性能试验指标应分别符合表7.6、7.7、7.8的规定。表7.6碳素结构钢的化学成分(GB 700-88 )牌号等级化学成分/%脱

33、氧方法CSSPQ195-0.06 0.120.250.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09 0.150.250.550.300.0500.045F、b、ZB0.045A0.14 0.220.300.650.0500.045F、b、ZQ235B0.12 0.200.300.700.300.045C< 0.180.350.800.0400.040ZD< 0.170.0350.035TZQ255A0.18 0.280.400.700.300.0500.045ZB0.045Q275-0.28 0.380.500.800.350.0500.045Z注：(1) (2)

34、Q235A、B级沸腾钢锰的含量上限为 0.60%拉伸试验冲击试验屈服点/MPa伸长率&/%V型牌等钢材厚度直径/mm抗拉钢材厚度直径/mm冲击号级>>>强度>>>>温功> 164060100>164060100>度纵< 1640150/MPa16150/ C向601001504060100150/J315Q195(195)(185)3903332Q215A215205195185175165335313029282726-B4102027A-Q235B23522521520519518537526252423222120

35、C460027D-20Q255A255245235225215205410242322212019-B5102027490Q275275265255245235225610201918171615表7.8碳素结构钢的冷弯试验指标GB 700-88 牌号试样方向冷弯试验吐2a 180 °钢材厚度直径/mm60>60 100>100200弯心直径dQ195纵0-横0.5aQ215纵0.5a1.5a2a横a2a2.5aQ235纵a2a2.5a横1.5a2.5a2aQ2552a3a3.5aQ2753a4a4.5a注：B为试样宽度；a为钢材厚度直径3各类牌号钢材的性能和用途钢材随牌

36、号增加，含碳量增加，强度和硬度增加，塑性、韧性和可加工性能逐步降低； 硫、磷含量低的D、C级钢质量优于B、A级钢，可作为重要焊接结构使用。建筑工程中应用最广泛的是Q235号钢，其含碳量为0.14%0.22%，属于低碳钢，具有较高的强度，良好的塑性、韧性以及可焊性，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土用钢要求，且本钱较低。在钢结构中主要使用Q235钢轧制成的各种型钢。Q195、Q215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。Q215号钢经冷加工后可代替 Q235号钢使用。Q255，Q275号钢强度较高，但塑性、 韧性、可焊性较差，不易焊接和冷加工，可用于轧制

37、带肋钢筋、作螺栓配件等，但更多用于 机械零件和工具等。2. 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的根底上参加总量小于5%的合金元素而形成的钢种。参加合金元素的目的是提高钢材强度和改善性能。常用的合金元素有硅、锰、钛、钒、 铬、镍及铜等。大多数合金元素不仅可以提高钢的强度与硬度，还能改善塑性和韧性。(1) 牌号表示方法根据国家标准?低合金高强度结构钢?(GB 1591 - 94)规定，低合金高强度结构钢共有五个牌号。低合金高强度结构钢的牌号是由代表屈服点的字母Q、屈服点数值及质量等级(A、B、C、D、E五级)三个局部按顺序组成。例如，Q345A表示屈服点为345MPa、质量等级为A

38、级的钢。(2) 技术要求低合金高强度结构钢的化学成分和力学性能应满足的国家标准?低合金高强度结构钢?(GB 1591 94)规定，见表 7-9、7-10。表7.9低合金高强度结构钢的化学成分( GB 1591-94 )牌号质量等 级化学成分/%C<MSi <S<VNbTiAl >Cr<Ni <Q295A0.160.801.500.550.0450.0450.02 0.150.0150.0600.02 0.20-B0.160.801.500.550.0400.0400.02 0.150.0150.0600.02 0.20-A0.021.001.600.550.

39、0450.0450.02 0.150.0150.0600.02 0.20-B0.021.001.600.550.0400.0400.02 0.150.0150.0600.02 0.20-Q345C0.201.001.600.550.0350.0350.02 0.150.0150.0600.02 0.200.015D0.181.001.600.550.0300.0300.02 0.150.0150.0600.02 0.200.015E0.181.001.600.550.0250.0250.02 0.150.0150.0600.02 0.200.015A0.201.001.600.550.0450

40、.0450.02 0.200.0150.0600.02 0.20-0.300.70B0.201.001.600.550.0400.0400.02 0.200.0150.0600.02 0.20-0.300.70Q390C0.201.001.600.550.0350.0350.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.300.70D0.201.001.600.550.0300.0300.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.300.70E0.201.001.600.550.0250.0250.02 0.200.0150.0600.02 0.20

41、0.0150.300.70A0.201.001.700.550.0450.0450.02 0.200.0150.0600.02 0.20-0.400.70B0.201.001.700.550.0400.0400.02 0.200.0150.0600.02 0.20-0.400.70Q420C0.201.001.700.550.0350.0350.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.400.70D0.201.001.700.550.0300.0300.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.400.70E0.201.001.700.550.

42、0250.0250.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.400.70C0.201.001.700.550.0350.0350.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.700.70Q460D0.201.001.700.550.0300.0300.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.700.70E0.201.001.700.550.0250.0250.02 0.200.0150.0600.02 0.200.0150.700.70表7.10低合金高强度结构钢的力学性能 GB 1591-94牌号质量等 级屈服点/MP

43、a抗拉强度/MPa伸长率&/%冲击功纵向/J180°弯曲试验4 =弯心直径8 =试样厚度直径厚度直径、边长/mm+20C0 C-20 C-40 Cw16>1635>3550> 50100钢材厚度w 16:直径/mm>16100Q295A29527525523539057023d = 2ad= 3aB2952752552353905702334d = 2ad= 3aQ345A34532529527547063021d = 2ad= 3aB3453252952754706302134d = 2ad= 3aC3453252952754706302234d =

44、 2ad= 3aD3453252952754706302234d = 2ad= 3aE3453252952754706302227d = 2ad= 3aQ390A39037035033049065019d = 2ad= 3aB3903703503304906501934d = 2ad= 3aC3903703503304906502034d = 2ad= 3aD3903703503304906502034d = 2ad= 3aE3903703503304906502027d = 2ad= 3aQ420A42040038036052068018d = 2ad= 3aB420400380360520

45、6801834d = 2ad= 3aC4204003803605206801934d = 2ad= 3aD4204003803605206801934d = 2ad= 3aE4204003803605206801927d = 2ad= 3aQ460C4604404204005507201734d = 2ad= 3aD4604404204005507201734d = 2ad= 3aE4604404204005507201727d = 2ad= 3a3性能和用途低合金高强度结构钢除强度高外，还有良好的塑性和韧性，硬度高，耐磨好，耐腐蚀性能强，耐低温性能好。一般情况下，它的含碳量w0.2%，因此仍

46、具有较好的可焊性。冶炼碳素钢的设备可用来冶炼低合金高强度结构钢，故冶炼方便，本钱低。采用低合金高强度结构钢，可以减轻结构自重，节约钢材，使用寿命增加，经久耐用， 特别适合高层建筑、大柱网结构和大跨度结构。3. 型钢钢结构构件一般直接采用各种型钢，构件之间可直接或附连接钢板进行连接，连接方式有铆接、螺栓连接或焊接。1热轧型钢常用的热轧型钢有角钢、槽钢、工字钢、L型钢和H型钢等。角钢分等边角钢和不等边角钢两种。等边角钢的规格用边宽X边宽X厚度的毫米数表示，如100X 100 X 10为边宽100m m、厚度10mm的等边角钢。不等边角钢的规格用长边宽X 短边宽X厚度的毫米数表示。如100 X 80

47、 X 8为长边宽100mm、短边宽80mm、厚度8mm的不等边角钢。我国目前生产的最大等边角钢的边宽为200mrn ，最大不等边角钢的两个边宽为200mm x 125mm。角钢的长度一般为 319m 规格小者短，大者长。L型钢的外形类似于不等边角钢，其主要区别是两边的厚度不等。规格表示方法为“腹 板高x面板宽x腹板厚x面板厚单位为毫米，如L250 x 90x 9X 13。其通常长度为612m，共有11种规格。普通工字钢，其规格用腰高度单位为厘米来表示，也可以“腰高度x腿宽度x腰宽 度单位为毫米表示，如#30,表示腰高为300mm的工字钢；20号和32号以上的普通工字 钢，同一号数中又分a, b

48、和a, b, c类型。其腹板厚度和翼缘宽度均分别递增2mm;其中a类腹板最薄，翼缘最窄，b类较厚较宽，c类最厚、最宽。工字钢翼缘的内外表均有倾斜度，翼缘外薄而内厚。我国生产的最大普通工字钢为63号。工字钢的通常长度为 519m。工字钢由于宽度方向的惯性相应回转半径比高度方向的小得多,因而在应用上有一定的局限性, 一般宜用于单向受弯构件。热轧普通槽钢以腰高度的厘米数编号，也可以“腰高度x腿宽度x腰厚度单位为毫 米表示。规格从 #5#40有30种, 14号和 25号以上的普通槽钢同一号数中,根据腹板厚度 和翼宽度不同亦有a、b、c的分类，其腹板厚度和翼缘宽度均分别递增2mm。槽钢翼缘内表面的斜度较

49、共字钢为小,紧固螺栓比拟容易。我国生产的最大槽钢为40号,长度为 519m规格小者短,大者长 。槽钢主要用作承受横向弯曲的梁而后承受轴向力的杠杆。热轧型钢分为宽翼缘 H型钢代号为HK、窄翼缘H钢HZ 和H型钢桩HU三类。规格以公称高度单位为毫米表示，其后标注a、b、c,表示该公称高度下的相应规格，也可采用“腹板高x翼缘宽x腹板厚x翼缘厚单位为毫米来表示，热轧H型钢的通常长度为635m。H型钢翼缘内外表没有斜度，与外外表平行。H型钢的翼缘较宽且等厚，截面形状合理,使钢材能高效地发挥作用,其内、外外表平行,便于和其他的钢材交接。HK型钢适用于轴心受压构件和压弯构件，HZ型钢适用于压弯构件和梁构件。 2冷弯薄壁型钢建筑工程中使用的冷弯型钢常用厚度为26mm薄钢板或钢带一般采用碳素结构钢或低含金结构钢 经冷弯或模压而成, 故也称冷弯薄壁型钢。其表示方法与热轧型钢相同。冷 弯型钢属于高效经济截面,由于壁薄、钢度好,能高效地发挥材料的作用,节约钢材,主要 用于轻型钢结构。 3钢板、压型钢板建筑钢结构使用的钢板,按轧制方式可分为热轧钢板和冷