土木建材钢材铝合金

1、第六章第六章 钢材与铝合金钢材与铝合金 第一节第一节 钢的生产、分类与晶体组织钢的生产、分类与晶体组织 第二节第二节 钢材的技术性质钢材的技术性质第三节第三节 化学成分、热处理、加工硬化与时效对钢性质的影响化学成分、热处理、加工硬化与时效对钢性质的影响第四节第四节 建筑钢材的标准与选用建筑钢材的标准与选用第五节第五节 建筑钢材的锈蚀与防止建筑钢材的锈蚀与防止第六节第六节 铝及铝合金铝及铝合金建筑钢材与非金属材料相比有以下优点：建筑钢材与非金属材料相比有以下优点：强度高，比强度高强度高，比强度高 ,品质均匀致密、结构可靠性高 ,具有良好的塑性和韧性，能经受冲击和振动荷载 ,具有良好的加工性能，可

2、以锻压、焊接、铆接和切割，便于装配 钢结构的主要缺点是：钢结构的主要缺点是：耐腐蚀性差，在使用环境中，应注意对结构的防锈等防护；耐火性差，温度达到300以上，钢材的强度明显下降，在火灾中，钢结构的耐火时间只有2030分钟， 第一节第一节 钢的生产、分类与晶体组钢的生产、分类与晶体组织织生产方法对钢材性能的影响生产方法对钢材性能的影响（一）冶炼（一）冶炼 氧气转炉法氧气转炉法 (氧化过程氧化过程) 平炉炼钢法平炉炼钢法 Fe3O4 电炉钢电炉钢 （二）钢的脱氧和铸锭（二）钢的脱氧和铸锭 1沸腾钢沸腾钢 (还原过程还原过程) 2镇静钢镇静钢 Fe3O4 Fe +O2 3半镇静钢半镇半镇静钢半镇静钢

3、静钢 4特殊镇静钢特殊镇静钢 （三）钢的热加工（三）钢的热加工钢的脱氧和铸锭二、钢的分类 （一）按照化学成分钢分为碳素钢和合金钢两种（一）按照化学成分钢分为碳素钢和合金钢两种 1碳素钢碳素钢 （1）低碳钢）低碳钢 C0.60%. 根据硫（根据硫（S）、磷（）、磷（P）杂质含量的多少，又可分为）杂质含量的多少，又可分为 （1）普通碳素钢）普通碳素钢 S0.050%,P0.045% （2）优质碳素钢）优质碳素钢 S0.035%,P0.035% （3）高级优质碳素钢）高级优质碳素钢 S0.025%,P0.025% （4）特优质碳素钢）特优质碳素钢 S0.015%,P0.025% 2合金钢合金钢 常用

4、合金钢元素有：硅、锰、钛、钒、铌、常用合金钢元素有：硅、锰、钛、钒、铌、铬等铬等。按合金元素总含量不同，合金钢可分为：。按合金元素总含量不同，合金钢可分为：（1）低合金钢低合金钢 合金元素总量小于合金元素总量小于5%；（2）中合金钢中合金钢 合金元素总含量为合金元素总含量为5%10%；（3）高合金钢高合金钢 合金元素含量大于合金元素含量大于10%。（二）按用途分类（二）按用途分类1结构钢结构钢 主要用于建筑结构及机械零件的钢，一般为低、中碳主要用于建筑结构及机械零件的钢，一般为低、中碳钢。钢。2工具钢工具钢 主要用各种刀具、量具及模具等工具的钢，一般为高主要用各种刀具、量具及模具等工具的钢，一

5、般为高碳钢。碳钢。3特殊钢特殊钢 具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。4专用钢专用钢 为满足特殊的使用环境条件下或使用荷载下专用钢材。为满足特殊的使用环境条件下或使用荷载下专用钢材。如桥梁专用钢，钢轨专用钢等。如桥梁专用钢，钢轨专用钢等。三、三、 钢材的晶体组织钢材的晶体组织 （二）钢中的晶体组织与性能（二）钢中的晶体组织与性能 1同素异晶转变概念同素异晶转变概念 2合金的基本概念合金的基本概念 （1）固溶体固溶体 以一种金属为溶剂，另一种金属或非金属为溶质，以一种金属为溶剂，另一种金属

6、或非金属为溶质， 共溶后所形成的固体溶液共溶后所形成的固体溶液 （2）化合物化合物 两种元素发生化学作用而组成的一种新的金属化合两种元素发生化学作用而组成的一种新的金属化合物物 （3）机械混合物机械混合物是两种既不溶解也不化合，而是机械混是两种既不溶解也不化合，而是机械混合形成的一种组成物合形成的一种组成物 体心立方面心立方体心立方液态铁FeFeFeC9121394C1535钢中的晶体体 心面 心晶 界晶 粒六 方图6-1 晶格构造 图6-2 多晶体构造 图6-3 Fe-Fe3C合金状态图2N14002.11300.0252000.77151020804.350407060C%6.69Fe3C

7、%10090+Fe3C温度/ + P400800600QPP+Fe3C43S1000G1200L+LdFe3C+LdP+Fe3C+LdLd727KL+Fe3CFe3C+Ld+Fe3C+LdE 1148CF1600AJHB1LDL液态合金；奥氏体；铁素体；P珠光体；Fe3C渗碳体；Ld莱氏体。 3钢中的晶体组织与性能钢中的晶体组织与性能 （1）奥氏体奥氏体 是碳在是碳在-Fe的固溶体的固溶体 （2）铁素体铁素体 是碳在是碳在-Fe中的固溶体中的固溶体,含碳量含碳量0.02%，由于溶碳量少且晶格滑移面较多，其性质极其柔软，由于溶碳量少且晶格滑移面较多，其性质极其柔软，塑性和韧性很好，但强度和硬度较

8、低。塑性和韧性很好，但强度和硬度较低。 （3）渗碳体）渗碳体 是碳和铁形成的化合物是碳和铁形成的化合物Fe3C，其含碳，其含碳量高达量高达6.69% ,外力作用下不易变形，故性质非常硬外力作用下不易变形，故性质非常硬脆，抗拉强度很低，塑性及韧性几乎等于零。脆，抗拉强度很低，塑性及韧性几乎等于零。 （4）珠光体）珠光体 是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，两成分相间成片状存在于同一晶粒内，含碳量为两成分相间成片状存在于同一晶粒内，含碳量为0.77%，其性质介于铁素体和渗碳体之间，既有一，其性质介于铁素体和渗碳体之间，既有一定的强度和硬度，也有一定的塑性和韧性。定的

9、强度和硬度，也有一定的塑性和韧性。 珠光体 是铁素体和渗碳体组成的机械混合物铁素体珠光体表6-1 室温下钢中晶体组织的机械性能名 称符 号组 合 类 型Rm/MPaHB/PaA/%ak/Jcm2铁素体碳在-Fe中的固溶体（体心立方晶格）23078550200渗碳体Fe3C铁和碳的化合物（复杂晶格）30785000珠光体P铁素体与渗碳体的层片状机械混合物750176520253040注：Rm强度极限；A拉伸断裂时的伸长率；HB布氏硬度；ak冲击韧性值。图6-4 铁碳合金的含碳量、晶体组织与性能之间的关系强度亚共析钢性能变化含碳量/%0.020项目晶体组织相对含量 /%铁素体工业纯铁分类硬度塑性、

10、韧性0.772.11过共析钢珠光体共析钢渗碳体第二节第二节 钢材的技术性质钢材的技术性质 一、钢材的力学性能(钢材的力学性能包括弹性、塑钢材的力学性能包括弹性、塑性、强度、冲击韧性、硬度与疲劳强度等。性、强度、冲击韧性、硬度与疲劳强度等。) （一）钢材的弹性、塑性和强度 1弹性阶段弹性阶段（OA段段) 弹性极弹性极限限 Rp 2. 屈服阶段屈服阶段（AB段）屈服强段）屈服强 ReL , Rp0.2 ;极限极限 Rm 3. 强化阶段强化阶段（BC段）屈强比段）屈强比 ReL/Rm (0.580.63 )4. 颈缩阶段颈缩阶段（CD段）伸长率段）伸长率 %100010FFF为反映钢材在达到最大破坏

11、荷载前的变形状况，防止突然的脆断，定义钢筋在最大力下的总伸长率用Agt表示100100nLLAL%mgte100LAL% （二）、冲击韧性（二）、冲击韧性 冲击韧性冲击韧性是钢材低抗冲是钢材低抗冲 击荷载的能力击荷载的能力。 AWak （三）硬度 硬度是指钢材低抗硬物压入表面的能力。 1布氏硬度 HB=P/A 2洛氏硬度布氏硬度试验 洛氏硬度试验根据布氏硬度可以估算碳素钢的抗拉强度RmHB175时，Rm0.36HB175HB450时，Rm0.35HB （四）（四）疲劳强度疲劳强度 疲劳强度除了与材质有关外，还疲劳强度除了与材质有关外，还与所受应力的种类（拉、压或弯与所受应力的种类（拉、压或弯曲

12、）、应力循环特征值曲）、应力循环特征值（ ）、应力循环次数）、应力循环次数（N）及应力集中程度有关。一）及应力集中程度有关。一般来说，钢材强度极限愈高，其般来说，钢材强度极限愈高，其疲劳强度也高。疲劳强度也高。OmaxN二、钢材的工艺性能 （一）（一）冷弯性能冷弯性能 （二）（二）可焊性可焊性 (可焊性是指钢材是否适用通常的焊接方可焊性是指钢材是否适用通常的焊接方法与工艺的性能。可焊性好的钢材焊接时，硬脆倾向小，不法与工艺的性能。可焊性好的钢材焊接时，硬脆倾向小，不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接后仍能保持与母材基易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接后仍能保持与母材基本相同的性质。本相同的性质

13、。)maxmin/第三节第三节 化学成分、热处理、加工化学成分、热处理、加工硬化与时效对钢性质的影响硬化与时效对钢性质的影响 一、化学成分对钢性质的影响 1碳(C) 碳是决定钢材性能的主要元素。 2硅(Si) 硅是作为脱氧剂而加入于钢中的，大部分熔于铁素体中形成固溶体，能提高钢材的硬度、强度。硅含量较低（小于1.0%）时，对塑性和韧性影响不大。 3锰(Mn) 锰是炼钢时用来脱氧去硫而加入钢中的。 4硫(S) 硫是钢中有害的元素。硫多数以FeS的形式存在于钢中。FeS与Fe形成共晶溶点很低（985） 5磷(P) 钢中有害元素。 6氧(O) 氧是钢中的有害元素。 7氮(N) 多数熔于铁素体中形成固

14、溶体，氮虽能提高钢的强度和硬度提高，但却显著降低钢的塑性和韧性，增加钢的时效敏感性和冷脆性。 8钛(Ti)、钒(V) 钛是强脱氧剂，钒是弱脱氧剂。二者能显著提高强度，细化晶粒，改善韧性。 二、热处理对钢性质的影响二、热处理对钢性质的影响 1退火退火 2正火正火 3淬火淬火 4. 回火回火 调质调质 =淬火淬火+回火回火(高温高温)时间回火保温727加热淬火退火正火分低温（150250） 中温（350500） 高温（500650） 三、冷加工与时效对钢性质的影响 冷加工冷加工包括冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕、冲压包括冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕、冲压等。经过冷加工后的钢材，由于产生塑性变形，改等

15、。经过冷加工后的钢材，由于产生塑性变形，改变了钢的晶体结构，强度和硬度明显提高，塑性和变了钢的晶体结构，强度和硬度明显提高，塑性和韧性有所降低，我们把这个过程称为钢材的韧性有所降低，我们把这个过程称为钢材的冷加工冷加工强化。强化。 冷拉后钢材的屈服强度提高，屈服阶段缩短，伸长冷拉后钢材的屈服强度提高，屈服阶段缩短，伸长率减小，材质变硬，但抗拉强度基本不变。冷拉后率减小，材质变硬，但抗拉强度基本不变。冷拉后的新的屈服点和抗拉强度并非一直保持不变，而是的新的屈服点和抗拉强度并非一直保持不变，而是随时间延续有所提高，塑性进一步降低，即产生随时间延续有所提高，塑性进一步降低，即产生时时效效。一般钢材冷

16、拉后要通过时效后才有稳定的屈服。一般钢材冷拉后要通过时效后才有稳定的屈服强度。强度。 时效敏感性时效敏感性，用时效敏感性系数，用时效敏感性系数C表示表示:%100kkskaaaC冷加工包括冷拉、冷拔、冷轧冷加工与时效对钢性质的影响冷加工时效第四节第四节 建筑钢材的标准与选用建筑钢材的标准与选用 一、钢结构用钢一、钢结构用钢(碳素结构钢、优质碳素钢和低合金钢结构碳素结构钢、优质碳素钢和低合金钢结构 ) （一）（一）碳素结构钢碳素结构钢 1碳素结构钢的牌号碳素结构钢的牌号 GB700-88规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧程度质量

17、等级符号、脱氧程度4部分组成。其中部分组成。其中“Q”代表屈服点；代表屈服点；碳素结构钢按照其屈服点分碳素结构钢按照其屈服点分5个牌号，即个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255和和Q275；按照质量等级（硫、磷杂质含量由；按照质量等级（硫、磷杂质含量由多到少）分为多到少）分为A、B、C、D共共4个质量等级。按照脱氧程度个质量等级。按照脱氧程度分为分为4种，即沸腾钢（种，即沸腾钢（F）、半镇静钢（）、半镇静钢（b）、镇静钢（）、镇静钢（Z）、）、特种镇静钢（特种镇静钢（TZ）。镇静钢和特殊镇静钢在钢牌号中）。镇静钢和特殊镇静钢在钢牌号中Z和和TZ予以省略。例如予以省略。例如Q235A.

18、F，表示屈服点为，表示屈服点为235Mpa质量等质量等级为级为A级的沸腾钢；级的沸腾钢；Q235C，表示屈服点为，表示屈服点为235Mpa质量质量等级为等级为C级的镇静钢。级的镇静钢。 2碳素结构钢的技术要求 （1）化学成分）化学成分 （2）力学性能力学性能 (屈服点屈服点ReL ,抗拉强度抗拉强度Rm,伸长率伸长率A5,冲击冲击 韧性韧性ak), 3碳素结构钢的应用碳素结构钢的应用 Q195和和Q215钢钢 Q235是建筑工程中应用最广泛的碳素结构钢是建筑工程中应用最广泛的碳素结构钢 Q255、Q275钢，强度高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易冷弯加工钢，强度高，但塑性、韧性和可焊性较差，不

19、易冷弯加工 下列情况的承重结构和构件不应采用下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：沸腾钢：（1） 焊接结构焊接结构: 直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。工作温度低于工作温度低于-20时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。工作温度等于或低于工作温度等于或低于-30的的所有承重结构。所有承重结构。（2） 非焊接结构非焊接结构:工作温度等于或低于工作温度等于或低于-20的直接承受动

20、力荷载且需要验算的直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构。疲劳的结构。优质碳素结构钢对有害杂质含量控制更严格（优质碳素结构钢对有害杂质含量控制更严格（S0.035%，P15040406060100100150150200不 小 于不 小 于不小于Q195（195）（185）31543033Q215A2152051951851751653354503129282725B2027（三）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基础上，加入总量小低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入总量小于于5%合金元素而形成的钢种。常用的合金元素有硅、锰、合金元素而形成的钢种。常用的合金元素有硅

21、、锰、钛、钒、铬、镍、铜等。钛、钒、铬、镍、铜等。 1牌号牌号 根据国标根据国标低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢GB/T1591-94规定，分成规定，分成5个牌号，即个牌号，即Q295、Q345、Q390、Q420和和Q460。牌号的。牌号的表示方法是由屈服点的汉语拼音字母表示方法是由屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量、屈服点数值、质量等级符号（等级符号（A、B、C、D、E） 2技术要求及特性技术要求及特性(屈服点屈服点ReL ,抗拉强度抗拉强度Rm,伸长率伸长率A5,冲击冲击 韧性韧性ak) 低合金高强度结构钢与碳素结构钢相比具有低合金高强度结构钢与碳素结构钢相比具有以下特点以下特

22、点(成分上，性能上，应用上，成分上，性能上，应用上，) 表6-6 低合金高强度结构钢的力学性能牌号质量等级屈服点ReL(MPa)抗拉强度Rm(MPa)伸长率5(%)冲击功，AKV，(纵向)，J1800弯曲试验d.弯心直径；a.试件厚度(直径)厚度(直径、边长)(mm)+200-20-40161635355050100不小于钢材厚度(直径)mm不小于1616100Q295A29527525523539057023d=2ad=3aB2952752552353905702334d=2ad=3aQ345A3453252952754706302134d=2ad=3aB345325295275470630

23、2134d=2ad=3aC34532529527547063022d=2ad=3aD3453252952754706302234d=2ad=3aE3453252952754706302227d=2ad=3aQ390A39037035033049065019d=2ad=3aB3903703503304906501934d=2ad=3aC3903703503304906502034d=2ad=3aD3903703503304906502034d=2ad=3aE3903703503304906502027d=2ad=3a二.混凝土结构用钢 （一）（一）热轧钢筋热轧钢筋: 牌牌 号号 热轧光圆钢筋热轧

24、光圆钢筋HPB235 , 热轧带热轧带肋钢筋分为肋钢筋分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，公称直径范围三个牌号，公称直径范围650mm。热轧钢筋标准值根据屈服强度确定，具有不小于。热轧钢筋标准值根据屈服强度确定，具有不小于95%的保证的保证率。率。混凝土结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002规定，为了保证规定，为了保证在地震作用下，结构的某些部位出现塑性铰以后，钢筋具有足够的变形在地震作用下，结构的某些部位出现塑性铰以后，钢筋具有足够的变形能力。对有抗震设防要求的框架结构（一、二级抗震等级），检验所得能力。对有抗震设防要求的框架结构（一

25、、二级抗震等级），检验所得的强度实测值应符合下列规定：（的强度实测值应符合下列规定：（1） 钢筋实测抗拉强度实测值与屈服钢筋实测抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不小于强度实测值之比不小于1.25；（；（2）钢筋屈服强度实测值与强度标准值）钢筋屈服强度实测值与强度标准值之比不应大于之比不应大于1.30。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010-2002给出了热轧钢筋的标准值给出了热轧钢筋的标准值（fyk）、抗拉强度的设计值（）、抗拉强度的设计值（fy）、抗压强度的设计值（）、抗压强度的设计值（fy）和钢筋）和钢筋的弹性模量（的弹性模量（Es），见表），见表6-9。种类符号公称直径d(

26、mm)强度标准值fyk抗拉强度fy抗压强度fy弹性模量Es(105)热轧钢筋HPB235(Q235)8202352102102.1HRB335(20MnSi)6503353003002.0HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)6504003603602.0应用 光圆钢筋光圆钢筋是用是用Q235碳素结构钢轧制而成的钢筋。其强度较低，碳素结构钢轧制而成的钢筋。其强度较低，塑性及焊接性能好，伸长率高，便于弯曲成型。可作为中小塑性及焊接性能好，伸长率高，便于弯曲成型。可作为中小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋和各种钢筋混凝土结构箍型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋和各种钢筋混凝土结构

27、箍筋等筋等 带肋钢筋带肋钢筋中，中，HRB335、HRB400用低合金镇静钢和半镇静钢用低合金镇静钢和半镇静钢轧制而成，。广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋，轧制而成，。广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋，现行规范积极提倡用现行规范积极提倡用HRB400级钢筋作为钢筋混凝土结构的主级钢筋作为钢筋混凝土结构的主力钢筋。在有抗震设防要求的框架梁、框架柱、剪力墙等结力钢筋。在有抗震设防要求的框架梁、框架柱、剪力墙等结构构件的纵向受力钢筋宜选用构构件的纵向受力钢筋宜选用HRB400、HRB335热轧钢筋，热轧钢筋，箍筋宜选用箍筋宜选用HRB335、HRB400或或HPB235热轧钢筋。热轧

28、钢筋。HRB335、HRB400经过冷拉后可用作为预应力钢筋。经过冷拉后可用作为预应力钢筋。 HRB500用中碳低合金钢镇静钢轧制而成。钢筋表面轧有纵肋用中碳低合金钢镇静钢轧制而成。钢筋表面轧有纵肋和横肋，是房屋建筑的主要预应力筋。和横肋，是房屋建筑的主要预应力筋。 二.混凝土结构用钢 （二）冷轧带肋钢筋(冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五个牌号。CRB550钢筋的公称直径范围412mm，其他牌号钢筋的公称直径为4、5、6mm。)牌 号Rp0.2/MPa不小于Rm/MPa不小于伸长率/%不小于冷弯试验180反复弯曲次数应力松弛 初始应力Rc

29、om0.7RmA11.3A1001000h不大于/%CRB5505005508D3dCRB6505856504.038CRB8007208004.038（三）预应力混凝土用热处理钢筋（三）预应力混凝土用热处理钢筋表表面面形形状状类类型型公称公称直径直径Dn/mm公称公称横截横截面积面积Sn/mm2横截面积横截面积S/mm2抗拉强度抗拉强度Rm不小于不小于/MPa规定非比例规定非比例延伸强度延伸强度Rp0.2不小于不小于/MPa弯弯 曲曲 性性 能能最小最小最大最大性能要求性能要求弯曲半径弯曲半径/mm光光圆圆628.326.829.0对所有规对所有规格格对所有规格对所有规格15738.536.

30、339.5钢棒钢棒钢棒钢棒20850.347.551.11 080930201078.574.180.41 2301 080251195.093.197.41 4201 280弯曲弯曲160 180 后弯曲后弯曲处无裂纹处无裂纹弯心直径为弯心直径为钢棒公称直钢棒公称直径的径的10倍倍12113106.8115.81 5701 42013133130.3136.314154145.6157.816201190.2206.0螺螺旋旋槽槽7.14039.041.796462.466.510.79087.593.6129.9+图6-10 带肋钢筋a.月牙肋钢筋 b.等高肋钢筋图6-10 带肋钢筋a.月

31、牙肋钢筋 b.等高肋钢筋 （六）（六）预应力混凝土用钢丝预应力混凝土用钢丝按加工状态分为冷拉钢丝（代号为按加工状态分为冷拉钢丝（代号为WCD）和消除应力钢丝两种，消除应力钢丝）和消除应力钢丝两种，消除应力钢丝又分为低松弛钢丝又分为低松弛钢丝(代号为代号为WLR)和普通松弛钢丝（代号为和普通松弛钢丝（代号为WNR）；按外形分为）；按外形分为光圆钢丝（光圆钢丝（P）、螺旋肋钢丝（）、螺旋肋钢丝（H）和刻痕钢丝（）和刻痕钢丝（I）三种。）三种。 （七）（七）预应力混凝土用钢绞线预应力混凝土用钢绞线预应力混凝土用钢绞线一般是由预应力混凝土用钢绞线一般是由2根、根、3根或根或7根直径为根直径为2.56.

32、0mm的高强度光面的高强度光面或刻痕钢丝绞捻后，再经稳定化处理而制成。稳定化处理是指为了减少应用时或刻痕钢丝绞捻后，再经稳定化处理而制成。稳定化处理是指为了减少应用时的应力松弛，钢绞线在一定的张力下进行的短时热处理。的应力松弛，钢绞线在一定的张力下进行的短时热处理。 三、桥梁结构钢三、桥梁结构钢 桥梁结构钢除了必须具有较高的桥梁结构钢除了必须具有较高的强度强度外，还要求有良外，还要求有良好的好的塑性塑性、韧性韧性、可焊性可焊性及较高的及较高的疲劳强度疲劳强度。考虑到严寒地区的低温影响和长。考虑到严寒地区的低温影响和长期的使用安全，还要求具有期的使用安全，还要求具有较小的较小的冷脆性冷脆性和和时

33、效敏感性时效敏感性，以免发生脆断事故。，以免发生脆断事故。桥梁用结构钢桥梁用结构钢GB/T714-2000规定，牌号由代表屈服点的汉语拼音规定，牌号由代表屈服点的汉语拼音字母、屈服点数值、桥梁钢的汉语拼音字母、质量等级符号字母、屈服点数值、桥梁钢的汉语拼音字母、质量等级符号4部分组成。部分组成。如：如：Q345qC代表屈服点代表屈服点345Mpa质量等级为质量等级为C级的桥梁钢。桥梁结构钢级的桥梁钢。桥梁结构钢按照钢材的屈服点分按照钢材的屈服点分4个牌号，即个牌号，即Q235q、Q345q、Q370q、Q420q；按照质量等级（硫、磷杂质含量由多到少）分为按照质量等级（硫、磷杂质含量由多到少）

34、分为C、D、E共共3个质量等个质量等级，其中级，其中C级硫、磷杂质含量与低合金高强结构钢级硫、磷杂质含量与低合金高强结构钢C级要求相当，级要求相当，D、E级比低合金高强结构钢相应等级要求更高。级比低合金高强结构钢相应等级要求更高。 四、钢四、钢 轨轨 钢钢铁路钢轨经常处在车轮压力、冲击和磨损的作用下，要求钢轨不仅应具铁路钢轨经常处在车轮压力、冲击和磨损的作用下，要求钢轨不仅应具有较高的强度以承受较高的压力和抗剥离的能力，而且还应具有较高的有较高的强度以承受较高的压力和抗剥离的能力，而且还应具有较高的硬度、耐磨性、冲击韧性和疲劳强度硬度、耐磨性、冲击韧性和疲劳强度 .一般应选用一般应选用含碳量较

35、高（高碳钢）含碳量较高（高碳钢）的平炉或氧气转炉镇静钢进行轧制的平炉或氧气转炉镇静钢进行轧制。含碳量过高，将使钢轨钢的塑性、。含碳量过高，将使钢轨钢的塑性、韧性显著下降，因此一般韧性显著下降，因此一般含碳量不超过含碳量不超过0.82%。锰能有效的提高钢材的。锰能有效的提高钢材的强度（固溶强化）及耐磨性，硅易与氧化合去除钢中的气泡，使钢质密强度（固溶强化）及耐磨性，硅易与氧化合去除钢中的气泡，使钢质密实细致，硬度、耐磨性也提高，因此钢轨钢常常含有这两种元素。实细致，硬度、耐磨性也提高，因此钢轨钢常常含有这两种元素。钢轨的类型以每米大致的质量表示，我国铁路钢轨主要有钢轨的类型以每米大致的质量表示，

36、我国铁路钢轨主要有75Kg/m、60Kg/m、50Kg/m和和43Kg/m四种。标准长度为四种。标准长度为12.5m和和25m两种，对两种，对于于75Kg/m钢轨只有钢轨只有25m一种。随着重载高速线路的迅速发展，钢轨需一种。随着重载高速线路的迅速发展，钢轨需要重型化。我国已经大量使用要重型化。我国已经大量使用60kg/m钢轨，在重载线路上逐步铺设钢轨，在重载线路上逐步铺设75kg/m钢轨钢轨，目前世界上最重的钢轨已达到，目前世界上最重的钢轨已达到77.5Kg/m。而且对钢。而且对钢轨的性能和质量要求愈来愈高。轨的性能和质量要求愈来愈高。 近年来采取了钢轨合金化、热处理和控制轧制等综合措施，近

37、年来采取了钢轨合金化、热处理和控制轧制等综合措施，研制发展新一代的合金钢钢轨，取得了较好的效果。如攀钢研制发展新一代的合金钢钢轨，取得了较好的效果。如攀钢生产的生产的PD3高碳微钒轨，抗拉强度在高碳微钒轨，抗拉强度在1000Mpa以上。以上。PD3全全长淬火轨抗拉强度达到长淬火轨抗拉强度达到1300Mpa，且综合性能好，可以延，且综合性能好，可以延长寿命长寿命50%以上，以上， 钢材选用要点: 结构受动载还是受静载结构受动载还是受静载 结构所处环境温度结构所处环境温度 是否是焊结结构是否是焊结结构 钢材生产工艺: 脱氧方法(沸腾钢,镇静钢 ,镇静钢 ) 化学成分、热处理、加工硬化与时效对钢化学

38、成分、热处理、加工硬化与时效对钢性质的影响性质的影响第五节第五节 建筑钢材的锈蚀与防止建筑钢材的锈蚀与防止 有资料报道，当锈蚀率大于有资料报道，当锈蚀率大于3%时，混凝土与钢筋之间的握时，混凝土与钢筋之间的握裹力迅速下降，锈蚀率裹力迅速下降，锈蚀率5%时，握裹力在未锈蚀钢筋时，握裹力在未锈蚀钢筋50%以以下；锈蚀率达下；锈蚀率达8%时，时， 混凝土裂缝宽度混凝土裂缝宽度1.53mm，握裹力在，握裹力在未锈蚀钢筋未锈蚀钢筋10%以下。以下。 一、一、钢材的锈蚀钢材的锈蚀 （一）（一）化学锈蚀化学锈蚀 化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀反应

39、而产生的锈蚀 （二）（二）电化学锈蚀电化学锈蚀(主要主要)阳极反应阳极反应 FeFe(2+)+2e阴极反应阴极反应 O2+2H2O+4e4OH-两者结合两者结合 Fe(2+)+2OH- Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3二、防止钢材锈蚀的措施 1制成合金钢 2表面覆盖 3设置阳极或阴极保护设置阳极或阴极保护第六节第六节 铝及铝合金铝及铝合金 一、一、铝的性质铝的性质 通常是用铝矾土作炼铝的原料，从通常是用铝矾土作炼铝的原料，从中提取中提取Al2O3，再从，再从Al2O3中分解出金属铝。从化学元素来讲，中分解出金属铝。从化学元素来讲，铝在地壳中的含量占铝在地壳中的

40、含量占8.13，仅次于氧和硅，占第三位，所，仅次于氧和硅，占第三位，所以铝在自然界的资源是丰富的。纯铝的密度为以铝在自然界的资源是丰富的。纯铝的密度为2.70g/cm，是钢的是钢的1/3，熔点低，只有，熔点低，只有660，导电性和导热性均很好。，导电性和导热性均很好。 铝的化学性质很活泼，极易与空气中的氧化合，形成一层氧铝的化学性质很活泼，极易与空气中的氧化合，形成一层氧化铝薄膜起保护作用，使铝具有一定的耐腐蚀性。但由于自化铝薄膜起保护作用，使铝具有一定的耐腐蚀性。但由于自然生存的氧化铝膜很薄（一般小于然生存的氧化铝膜很薄（一般小于0.1m），因而耐蚀性有），因而耐蚀性有限。另外纯铝不耐碱，不

41、耐强酸，也不能与卤素元素接触，限。另外纯铝不耐碱，不耐强酸，也不能与卤素元素接触，否则就会被迅速腐蚀。否则就会被迅速腐蚀。 铝的塑性很好，伸长率可达铝的塑性很好，伸长率可达3550，铝材的缺点是强，铝材的缺点是强度和硬度不高（度和硬度不高（ Rp0.2 35150MPa， Rm 90170MPa，HBW=2344），刚度低，故工程中不用纯铝制），刚度低，故工程中不用纯铝制品，而是在其中加入合金元素制成铝合金使用。品，而是在其中加入合金元素制成铝合金使用。 二、二、铝合金铝合金 (合金元素，如铜、镁、锰、硅、锌合金元素，如铜、镁、锰、硅、锌 ) 按加工方式的不同，按加工方式的不同，铝合金可分为铸

42、造铝合金与变形铝合金两大类。铝合金可分为铸造铝合金与变形铝合金两大类。 （一）（一）铸造铝合金铸造铝合金(常用的有铝硅（常用的有铝硅（AlSi）、铝铜（）、铝铜（AlCu）、铝）、铝镁（镁（AlMg）及铝锌（）及铝锌（AlZn）四种，其牌号用符号）四种，其牌号用符号ZL和三位数字组成，如和三位数字组成，如ZL101、ZL201等。三位数中的第一位数表示合金种类，其中等。三位数中的第一位数表示合金种类，其中1代表铝硅合金，代表铝硅合金，2代表铝铜合金，代表铝铜合金，3代表铝镁合金，代表铝镁合金，4代表铝锌合金，后面两位数表示该合金的顺代表铝锌合金，后面两位数表示该合金的顺序号。铸造铝合金常用于制

43、作建筑五金配件序号。铸造铝合金常用于制作建筑五金配件 ) （二）（二）变形铝合金变形铝合金(按强化的方式不同，变形铝合金可分为热处理非按强化的方式不同，变形铝合金可分为热处理非强化型和热处理强化型两种。前者不能用淬火热处理提高强度，如强化型和热处理强化型两种。前者不能用淬火热处理提高强度，如AlMn、AlMg合金；后者可以通过热处理提高强度，如合金；后者可以通过热处理提高强度，如AlCuMg（硬铝，强度（硬铝，强度392Mpa以上）、以上）、AlZnMg（超硬铝，强度（超硬铝，强度539Mpa以上）、以上）、AlSiMg（锻铝）合金等。（锻铝）合金等。 )变形铝合金可分为防锈铝合金（变形铝合金可分为防锈铝合金（LF）、硬铝合金）、硬铝合金（LY）、超硬铝合金（）、超硬铝合金（