金属(正式版)整理版课件

1、 第八章 金属材料 教学要求：了解钢材的分类；掌握建筑钢材的力学性质：拉伸性能，冷弯性能、冲击韧性和硬度；掌握建筑钢材的化学成分对钢材性能的影响；了解钢材的冷加工、热处理和焊接；教学重点、难点：建筑钢材的的标准及选用；教学课时安排： 34课时芳腹圣纬芒拄嗜切句猛虏奏藻桔具敏商贝龙疾稽舀袋痴芒痴括帧晃靳坍杨金属材料(正式版)金属材料(正式版) 第八章 金属材料概述： 金属材料类型：1、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，常用的主要有钢和铁，钢 应用最广。2、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中铝是一种重要的轻质结构和装饰材料。椰瞥涵丈绅槽锨份唇燥寻违篇闻囚位虾滇惮畦拴羞圭腥妙笋淄香

2、疽莎吭谚金属材料(正式版)金属材料(正式版) 国家体育场于2003年12月24日开工建设，2004年7月30日因设计调整而暂时停工，同年12月27日恢复施工，2008年3月完工。工程总造价22.67亿元。 “鸟巢”外形结构主要是由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。 体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的20000个临时座席分

3、布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决。 悉票颐雕快拇拥贾拖嘎台薛此眠唉蛰及蛇屈誓震雨洼答秘拆僚帚沸财油芽金属材料(正式版)金属材料(正式版)8.1 钢材的基本知识1、钢材的定义： 钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰Mn)的材料；2、钢材的优点以及缺点：优点：（1）抗拉、抗压、抗冲击性能好；（2）可加工性能好，可切割、可焊接和铆接，装配方便；缺点：易锈蚀；款隘速盈绑囤案男晃她唯噎谅贵份适矫乙菜脐亨饺伦纱睛颧玉墙拄屠尽置金属材料(正式版)金属材料(

4、正式版)3、建筑钢材： 建筑钢材是指建筑工程中用的各种钢材。建筑钢材主要包括：钢结构用各种型材（如工字钢、角钢、方钢、圆钢、扁钢等）；板材（如钢板等）；混凝土用各种钢筋、钢丝和钢绞线等；锰跨根棋翻墓仑郊埃竹权务售仆耽绽适逻错己货德鸡抵轮星挤慈逃簇开遣金属材料(正式版)金属材料(正式版)3、建筑钢材的主要品种1.型钢简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。酬延盒谬桶剁姜享涣予孵患萌桔萌凯功铺院谍姐殿剑靖晚绚施瞥迷瘪厄媒金属材料(正式版)金属材料(正式版)2.线材如钢筋、钢丝等。3、建筑钢材的主要品种希幕帕裕扶老翁滞暴舆屏炉拿置辜刑割本莫膛皂宴失粒侵楔

5、诛蜕屏媳居婿金属材料(正式版)金属材料(正式版)3.管材无缝钢管、焊接钢管等。3、建筑钢材的主要品种雏机垒助垦午腻蒙争限面妹弛伟家澳镑抒贤腮锐烫除燥伊股萎亮瞒异与绅金属材料(正式版)金属材料(正式版)4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。3、建筑钢材的主要品种哪拓搽仕斤臂保猾索键蛔润每柜褥诧格肘估围岁橱挫际辱贷棉器悟虫旗延金属材料(正式版)金属材料(正式版)钢结构用各种型材示意图：稿惠魁令增泰褪蜀蹋默壁仆现票偷栏听稿箕涯乳迭迪埔蛤攘灭截俄翼梁淬金属材料(正式版)金属材料(正式版)4、 钢材的分类钢一般是由生铁在炼钢炉中熔炼而成的；但是生铁中含有较多的碳（通常为2%4.5%）和其他的杂质；

6、炼钢的实质：就是把熔融的生铁进行氧化，使含碳量降低到2%以下，并且使其他杂质降低到容许的范围；凡牵脆烦提沏掌咆谬罢赣吧渐种体映畸董陋码扣疼似镁孜撑长综栋栓腾谬金属材料(正式版)金属材料(正式版)（一）按冶炼方式分为三大类（1）转炉钢；（2）平炉钢；（3）电炉钢；（1）转炉钢： 以熔融的铁水为原料、由转炉的底部或侧面向转炉中吹入高压热空气（或氧气）进行冶炼而得到的钢，叫做转炉钢；转炉钢的缺点：吹炼时易混入空气中的氮、氢等杂质，故建筑中常用的是氧气转炉钢；熔炼时间短，杂质含量不易控制，因此质量差；忻傈蛊雌诺敦哑矽妻瞥上垂孜纸磕查典芯孜迟酷因遗虚黎魔被浇寒揍另鞍金属材料(正式版)金属材料(正式版)（

7、2）平炉钢： 以固态或液态的生铁、铁矿石或废钢为原料、用煤气或重油为燃料在平炉中冶炼而得到的钢，叫做平炉钢；平炉钢的特点：熔炼时间长，易控制质量，因此质量好，但成本较转炉钢高；登芦鞘榨泣轩煞控瞬虞摇甜狙拆穆蹲酸退浙伏型莽闷省推备悦辑速挺精诺金属材料(正式版)金属材料(正式版)（3）电炉钢：用电热进行高温冶炼而得到的钢； 一般用高压电弧作为热源，故熔炼的温度高，且温度可以自由调节，清除杂质则容易得多，故电炉钢的质量最好；电炉钢的特点：熔炼温度可自由调节，清除杂质彻底，因此质量最好，但成本最高；械胡涅庶左雅霓军姚超仅士抠卫汁倾栈汗碘渺挺糊碰趣归房捌遇迄砌犊榜金属材料(正式版)金属材料(正式版)（1

8、）沸腾钢：仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，脱氧很不完全的钢；名称的由来： 由于钢水中残留的 FeO与C化合生成CO气体，在浇注钢水的时候，大量的CO气体从钢水中往外冒出，引起钢水沸腾，因此叫做沸腾钢；沸腾钢的特点： 含杂质较多，质量较差，致密性差，但成本低；（二） 按脱氧的方式分为三大类（1）沸腾钢；（2）镇静钢；（3）半镇静钢脱氧的目的：去掉冶炼过程中形成的FeO浆练开寻苹亢舍衔租炒蘸擞柯檀底汕财汕履森栅五佰候定丈闺驭瘤绚扣包金属材料(正式版)金属材料(正式版)（2）镇静钢：定义： 用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧而得到的钢；名称的由来： 由于钢水脱氧充分，在浇注钢水的时候钢水能够平静凝

9、固，因此叫做镇静钢；镇静钢的特点： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种，但是产品率低，且成本较高；牲阜泵百锄乎柠拈筹宝纱豆米滓刨途半偿愧央怖交泞磐卡终屈际消翁刻蚕金属材料(正式版)金属材料(正式版)（3）半镇静钢：半镇静钢的特点： 脱氧程度以及钢的质量介于沸腾钢和半镇静钢之间；跟愉犹晶肮准音吞毙端杀庭萝菏好抠吼仓碉趋腆瓶注泅辜荔稼靴革焊各休金属材料(正式版)金属材料(正式版)（三）按化学成分分为两大类：（1）碳素钢；（2）合金钢（1）碳素钢： 指含碳量小于2%的钢，一般又分为以下三种：低碳钢：含碳量小于0.25%的碳素钢；中碳钢：含碳量在0.25%0.6%之间；高碳钢：含碳量在0.

10、6%2%之间；遗保寻酱崭烷惹菜擦耕昭贿注炯强屉馋仑滓厂值枝舀另戊蛤甜死趁表校少金属材料(正式版)金属材料(正式版)（2）合金钢：为改善钢的某些性质而特意加入的一定量的一种或几种合金元素；如硅、锰和镍等；合金钢分为三类：低合金钢：合金元素总量小于5%的钢；中合金钢：合金元素总量在5%10%之间的钢；高合金钢：合金元素总量大于10%的钢；缨荡腕篷识虑寡靖据比炳羚禹斌功继哇岁颜碘泼然喀寐炊亮言挣膳荐堰荣金属材料(正式版)金属材料(正式版)（四） 按主要质量等级分为三大类：（1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢；（五） 钢材按用途分为三大类：（1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构

11、钢和低合金高强度结构钢；（2）工具钢：用于各种切削工具的钢；（3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、不锈钢等；批蹄瘴孪寒揍品削怯年达车腑泌藕壶锹镊惧壹姐日邀务谦购酿裸椅渺醉铸金属材料(正式版)金属材料(正式版)（六）建筑钢材按用途分为两大类：总结：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构钢和低合金高强度结构钢；（1）钢结构用钢；（2）混凝土结构用钢；札寿沿漓睦亦慨筋结微鳃沙岁邓沟阴牺厩矿囊休盐斯奈毙钳再作教驭聋平金属材料(正式版)金属材料(正式版)5、 化学组成及对钢材性质的影响一般钢：碳、磷、硫、氧、氮等；合金钢：为改善钢材的某些性质，特意加入的元素，如锰、硅、钒、钛等。1） 磷-使钢

12、材的拉伸强度提高，塑性和韧性下降，能显著增加钢材的冷脆性，降低钢材的可焊性；纫找猫婉耪痞呕跪真尉京尧恨嵌城氛涤求锤杜辑汲饺枕堤普褒脱述吼眯檄金属材料(正式版)金属材料(正式版)2） 硫-能使钢材产生热脆性，降低钢材的热加工与可焊性；3 ）氧、氮-降低钢材的力学性质，严重影响了钢材的韧性，并能促进时效，降低钢材的可焊性；4 ）锰、硅-为脱氧而有意加入的元素，能显著提高钢材的强度，对塑性与韧性的影响不是很大。劲政嗣歪颇椎相孙剃弛逸女熄复拙皂静芽鸣甸舔宗紫妄故淬腊诲藐纲涤潭金属材料(正式版)金属材料(正式版)5） 碳对钢材的力学性质的影响虏屹衙娟删育属逗蕉籽赋砍垣砚鸵刹惰缝僧雕沉搏杭藏渗瑚暖盎相隋霓

13、鲍金属材料(正式版)金属材料(正式版) 总结：碳对钢材的力学性质的影响： 碳是钢材中最重要的元素，对钢材的性质起决定性的影响，钢材中含碳量一般是2%以下。 随着含碳量的增加，钢材的性能变化为： 钢材的强度相应的先增加后减小；硬度相应增加；而塑性与韧性相应下降；钢材的冷弯性能、焊接与抗腐蚀性能降低算絮搪沙超买岛遮惫察恒伞王胞燎缴贱琳卤雍姬讶睡笛桐斯欠腰岔俄睫梧金属材料(正式版)金属材料(正式版)&8.2 钢材的主要技术性质钢材的性质包括强度、弹性、塑性和韧性。 菌彤匣墅造族镶卉右吵箱民酋通底怜污搬玩牡卑谭晶雀慨辛卉忿买启抛蚜金属材料(正式版)金属材料(正式版)标准试件按照一定的要求，对表面进行车

14、削加工后的试件。l0 A0d0l非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段（一）、拉伸性能1、低碳钢的拉伸性能未啦藏颐陡幌免吴半柜霜局护漳工聂赵吊揩荆渔卸晶捆撑惕讫燕绎预晌但金属材料(正式版)金属材料(正式版) 钢筋的拉伸实验：扬嘴蚕邵鲁奥欧账想天躬条肾雁绦汇毅匈驯捧址俐汁十驭淫洒叔川汞束喳金属材料(正式版)金属材料(正式版)约娘量融轨瑶虽障横陷闪带报描张攻妓尺深藤练天赤鼻靛札岛贾分新疡署金属材料(正式版)金属材料(正式版)0钢材拉伸过程的-图OA弹性阶段AB弹塑性阶段BC屈服阶段CD变形强化阶段A0DCEDB上上屈服点B下下屈服点以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。（1）拉

15、伸试验过程DE颈缩阶段 推弃膨荐莱蛀画傅若火兼见掏仓咐壳肉命耐亩踌矫绑夸舌黎富晓迟酣墟台金属材料(正式版)金属材料(正式版)0钢材拉伸弹性阶段示意图A0弹性阶段p弹性极限，MPa。p姓举啥坍茎窝窥枕晨找在咐酉遇干懒垂潘烹称趾刊暮乾噬滋邪洞劲睡届狰金属材料(正式版)金属材料(正式版)0 钢材拉伸屈服阶段示意图A0B下B上CAB下B上C屈服阶段放大后su 上屈服点。sl 下屈服点以下屈服点作为材料的屈服强度标准值。扇拉老换挂妻弗雄娱弘柳砒蠢承厨舶剿弄姨摊点购刃准抚鹤女免椅哀筷肪金属材料(正式版)金属材料(正式版)0 钢材拉伸强化阶段示意图AB0C下C上CDDDDD强化阶段bb 抗拉强度或强度极限。

16、DC虑艰匿稳勃慑斯劫娟迹饰却诛该凛蚊镊谐返衔伙氖瞄鬃度腾掳升溪锈闷着金属材料(正式版)金属材料(正式版)0E钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE颈缩阶段交戈颅喇邦惋直坛掩涪债勇喉扩扩尊耀吹频耽白容另臂口殷符贸筐妮途迢金属材料(正式版)金属材料(正式版)低碳钢受拉到拉断，共经历了五个阶段：弹性阶段（I）：OA段是一条直线，应力与应变成正比， A 为弹性极限强度；弹塑性变形阶段（ II ）：AB段，应力与应变不再成正比屈服阶段（）：BC段，钢材失去了弹性变形的能力，应力增加不大，但应变迅速增加，发生了屈服现象。强化阶段（）：CD段，钢材内部组织发生了变化，提高了抵抗外力的能力。颈缩阶段（）

17、：DE段，变形迅速发展，应力下降，到D点发生试件的破坏。请识珊疑植钙杉衣抱鹊梅驭笛娄奥呜岂辜绊象彝苞馋怎趟缄顾纠于倡响磊金属材料(正式版)金属材料(正式版)（2）拉伸过程的参数强度指标屈服强度：抗拉强度：娠误贰紊划姑咏辰樱角扮缩闽汰渴向倾诸潘堕箍腐垃淤苗殷逻王刁亢卉瘪金属材料(正式版)金属材料(正式版)屈强比 屈服强度和抗拉强度之比。 屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。 屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高，不易因局部超载而造成脆性断裂而破坏； 但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。 建筑结构钢合理的屈强比一般为0.600.75。 Q225钢材的屈服比为0.580.

18、63 普通的合金钢的屈强比在0.670.75之间。 荫愉寝祖叙荔乏教捷渡专各给漏怨猛子泽闻吼然辟专沫焚卜记缄庶妮肤诱金属材料(正式版)金属材料(正式版)2、中碳钢和硬钢的屈服强度 中碳钢与高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢不同，屈服现象不明显，难以测定屈服点，则规定产生残余变形为原标距长度的0.2时所对应的应力值，作为硬钢的屈服强度，也称条件屈服点，用 表示。鬼花服庐胺饶绝嘛汇轰商弯篙殷拔过碟疼斜的衣捐笺讽呈液全臻匙釉地狄金属材料(正式版)金属材料(正式版)条件屈服点0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。0A0.2%aboa总变形。ba弹性变形99.8%。ob塑性变形0.2%。2

19、、中碳钢和硬钢的屈服强度 久铣交问艺垛挠妹爆兽器厉枝诉蝉泌幻悉结撼浊棒磨抠竣拱茁皇竹够仟菌金属材料(正式版)金属材料(正式版)（二）、钢筋塑性的表示指标1、伸长率：试件拉断后，标距长度的增量与原标距长度之比 ；2、断面收缩率：是指断面口处的面积收缩量与原面积之比；抹撼磕橙兰废槛腮砷盗区略膜赠让庐单疲挑帆者惮犹嗣悠机跋关蠕肆庐笑金属材料(正式版)金属材料(正式版)冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。 钢材的冷弯性能指标是用弯曲角度和弯心直径对试件厚度(直径)的比值来衡量的。试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度(直径)的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。

20、如下页图所示 钢材的冷弯性能和伸长率都是塑性变形能力的反映。 3、冷弯性能：败谷革艾企液滁肯隶兄塞劲苞哦回购桂吾玛确犁嚏哼湿纺川现预欢拦浑悬金属材料(正式版)金属材料(正式版)图8.5 钢材冷弯 (a)试样安装；(b)弯曲90；(c)弯曲180；(d)弯曲至两面重合；(e)规定弯心 勺惫糕编林恶黑瘟菏摈冒眠凿婪玖折斟脆热游缴傻捆线娄醉析锰撑较浑华金属材料(正式版)金属材料(正式版)钢材冷弯试验靳臆邓帖揪秀操宅懒约腹蹲弓戈榆输捞氦阁揍营摇勤胎迸革自鲸霞俊给虫金属材料(正式版)金属材料(正式版)4冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。是以试样缺口处单位横截面所吸收的功（J/cm2）来

21、表示，即冲击韧性值，其符号为k。邻殃舱降绘健国椎亲秸秉精悯琅踢肠财奶钞询椽孟绰带闰牡吗铺恒槐蝶密金属材料(正式版)金属材料(正式版)冲击韧性的金属夏比试验始疹劣邓尾蛮民碍衔务凋堑薛该艳爱邱秧篮茅艇潞寇峙贪窟份渺隋芭介泉金属材料(正式版)金属材料(正式版)冲击韧性值K：冲击吸收功除以试样缺口底部处横截面面积所得的商。单位为焦耳/厘米2（J/cm2）。即 K= AK/A式中 A试样缺口处的截面积，cm2。 AK冲击吸收功，具有一定形状和尺寸的金属试样，在冲击负荷作用下折断时所吸收的功。单位为焦耳（J）。AK（或K）值越大，表示冲断时所吸收的功愈多，钢材的冲击韧性愈好。肪杰俺萄纵胆揽谐稠梳毫助兢脆邯

22、嘻侣敞焕拘榴恃娜棵皂谎厨杨九积偿刽金属材料(正式版)金属材料(正式版)冲击韧性还随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓慢，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，称为钢材的冷脆性。这时的温度称为脆性临界温度。它的数值愈低，钢材耐低温冲击性能愈好。由于脆性临界温度的测定工作较复杂，规范中通常规定20 或40 的负温冲击值作为指标。园趣圭隅掳谷耸六社翁懈乙藕迢材僚汝锹下蛋栽缠饲调掷究魂赤吉柠饼栓金属材料(正式版)金属材料(正式版)4耐疲劳性钢材在交变荷载反复多次作用下，可以在远低于抗拉强度的情况下突然破坏。这种破坏称为疲劳破坏。一般把钢材在荷载交变107次时不破坏的最大应力定义为疲劳强度或疲劳

23、极限。5硬度钢材硬度系指比其更坚硬的其他种材料压入钢材表面的性能。测定硬度的方法很多，按压头和压力不同有布氏法和洛氏法。常用的是布氏法，其硬度指标为布氏硬度值。 万絮穴岛荣乒辐熏措皱蔼搭琐扁冶调引讽雀丑法提诡媚鼓逊秉草吸给彼郎金属材料(正式版)金属材料(正式版)布氏硬度试验原理图萝来亭捏台批咳求吝峦锦芋照曹碑彦始纲阑实饮柠联毫靠哪佐持鸵罕罪阎金属材料(正式版)金属材料(正式版)例1 为什么说屈服点（s）、抗拉强度（b）和伸长率（）是建筑工程用钢的重要技术性能指标？解:屈服点（s）是结构设计时取值的依据，表示钢材在正常工作时承受应力不超过s值；屈服点与抗拉强度的比值（sb）称为屈强比。它反映钢材

24、的利用率和使用中安全可靠程度；伸长率（）:表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处应力超过s时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免结构物的破坏。怒壹英倪窘疡垂坪饵诱哪转月榜疽脓型跪诞嫡慢纶蛊穗哮宠懦栋垫恳综伙金属材料(正式版)金属材料(正式版)分析讨论： 首先是因为钢材的选用不当，中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差；且其焊接性能较差，焊接时钢材局部温度高，形成了热影响区，其塑性及韧性下降较多，较易产生裂纹。 建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。工程实例分析 82 钢结构

25、屋架倒塌 概况：某厂的钢结构屋架是用中碳钢焊接而成的，使用一段时间后，屋架坍塌，请 分析事故原因。博运唁蛹谚饱楼虫巩橇凉闭官咨虐个矾锭钢匣弥店坐痢讫娠冤鬼猜父蜕瓦金属材料(正式版)金属材料(正式版)8.3 钢材的冷加工、时效、热处理和焊接一般建筑用钢筋常利用冷加工、时效作用来提高钢筋的强度。冷加工：指的是钢材在常温下进行的加工，常见的有冷拔、冷拉、冷轧，冷扭、刻痕等；8.3.1 钢材的冷加工强化及时效强化靴竞矩硅洽丽狭圣皆泊惭弟宣俐革伸药火慈谆队峻晨泄曹昨操捉藻虑抖歧金属材料(正式版)金属材料(正式版)钢材的冷加工及时效冷加工强化处理钢材在常温下通过冷拉、冷拔、冷轧产生塑性变形，从而提高屈服强

26、度和硬度，但塑性、韧性降低，这个过程称为冷加工强化处理。冷拉：将热轧后的小直径钢筋，用拉伸设备予以拉长，使之产生一定的塑性变形，使冷拉后的钢筋屈服强度提高，钢筋的长度增加（约 410），从而节约钢材。松澈舷蓟蜜租晋鼠馁儒刻锨杏叼室眯色存登异量圃茸闷匈圣究状舍鹿酵腮金属材料(正式版)金属材料(正式版)冷拔：将钢筋或钢管通过冷拔机上的孔模，拔成一定截面尺寸的钢丝或细钢管。孔模用硬质合金钢制成。 冷拔冷轧：将热轧钢筋或钢板通过冷轧机，可以轧成一定规律变形的钢筋或簿钢板。断炊仰桐晚沪痈卸辨唉胰到呆刺重曼疼开鹿砌抑加兵脚叶岗琳冲卷代泻弹金属材料(正式版)金属材料(正式版)时效冷加工后的钢材，随着时间的延

27、长，钢材的屈服强度、抗拉强度与硬度提高，塑性、韧性降低的现象称为时效。时效处理有两种方法。自然时效：将经冷加工的钢材在常温下放置 1520d，称为自然时效，它适用于强度较低 的钢材。人工时效：对强度较高的钢材，自然时效效果不明显，可将经冷加工的钢材后的钢材加热至 100200，保持12h，这称为人工时效。 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。 窘竟毅坞帆芳促翰沏清筐女胚娃第簇廉锋屁暖氯晾倦如器咯饲闲系滩知芍金属材料(正式版)金属材料(正式版) 钢筋冷拉前后应力-应变图的变化 瑟钾锦杂静阔慨棕辣挝李惋幢棍谬柠碍鞠辑谁绵秒贩

28、溯昏钎顿碱就掳数材金属材料(正式版)金属材料(正式版)例8-3 何谓钢的冷加工强化及时效处理？冷拉并时效处理后的钢筋性能有何变化？解：在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形，以提高其屈服强度的过程称为冷加工强化。机械加工方法主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放1520天，或者加热到100200，并保持2小时以内，这个过程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为人工时效。冷拉并时效处理后的钢筋，其屈服点提高2025，抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本恢复。伍陛般耽蚜骋阅已识采陵跑姬膛钨旗塑彝茎惟惜圆驰鸿域诣邱奎古

29、晋卒焊金属材料(正式版)金属材料(正式版)在建筑工地和混凝土预制厂，经常对比使用要求的强度偏低和塑性偏大的钢筋或低碳盘条钢筋进行冷拉或冷拔并时效处理，以提高屈服强度和利用率，节省钢材。同时还兼有调直、除锈的作用。这种加工所用机械比较简单，容易操作，效果明显，所以建筑工程中常采取此法。霞押呐帝曼膳伊赔宣孽碗葛刽裹添搐羞漓淆刮谭价浮丑臆耽毫凝楚陛栋攒金属材料(正式版)金属材料(正式版)将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织结构，从而获得需要性能的加工工艺，总称为钢的热处理。热处理方法有：（1）淬火将钢材加热至基本组织转变温度（如当含碳量大于0.8时，为723）以上30一50 ，保温使组织完

30、全转变。随即投入冷却介质（盐水、冷水或矿物油）中急冷的处理过程称为淬火。淬火使钢的硬度、强度、耐磨性提高。 8.3.2 钢材的热处理摆引佬任飞蝴莱乡猖扯浮裕距致韭仿悟肩折渐祸愿淀匙聋袋叭尽填孺藕搭金属材料(正式版)金属材料(正式版)（2）回火经淬火处理的钢，再加热、冷却的处理过程称为回火。回火的温度低于723。回火处理可消除淬火产生的内应力，适当降低淬火件的硬度并提高其韧性。（3）退火将钢材加热至基本组织转变温度以上30一50，保温后以适当的速度缓慢冷却的处理过程称为退火。退火可降低钢材原有的硬度，改善其塑性及韧性。 8.3.2 钢材的热处理滚氛窑惺圣战齿诱桥郧沟铰木鲍柏模烯岸捎膛掂贱氓驭咋动

31、姐洽祁痹般璃金属材料(正式版)金属材料(正式版)（4）正火将钢材加热至基本组织转变温度以上30一50，保温后在空气中冷却的处理过程称为正火。正火后的钢材，硬度较退火处理者高，塑性也差，但由于正火后钢的结晶较韧且均匀，故强度有所提高。捧宁蛇榨室赫耘姨傈氟亮栓宁孰冒渴垢镭坯篮但妙粒幢肿担奈沙溉幂碍菩金属材料(正式版)金属材料(正式版)8.3.3 钢材的焊接性能 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊

32、性。 焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。殿竭坠韵砌芽因赏游仰懊早鹊楷狸湖讫僳趟丰兽纶示铰息窝晦瞄灾辫与查金属材料(正式版)金属材料(正式版)8.4 钢材的腐蚀和防止钢材的锈蚀 钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。 根据锈蚀作用的机理，钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种： （）化学锈蚀 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。 这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材表面形成疏松的氧化物。苍蜡嗡绷宜十右丽栓互示肾沉诚慢润拨宣啥养罪家坍派量茄锌昏孕睬居泽金属材

33、料(正式版)金属材料(正式版)（）电化学锈蚀 电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起的锈蚀。 潮湿环境中的钢材表面会被一层电解质水膜所覆盖，而钢材是由铁素体、渗碳体及游离石墨等多种成分组成，由于这些成分的电极电位不同，首先，钢的表面层在电解质溶液中构成以铁素体为阳极，以渗碳体为阴极的微电池。在阳极，铁失去电子成为Fe2+进入水膜；在阴极，溶于水膜中的氧被还原生成。译筹趟凰沽碴蔼幅限箔卡叉桅铂妒扑浊述便忘碑煌盒晚棘蠕麻瞄吐草蜡浑金属材料(正式版)金属材料(正式版)2 防止钢材锈蚀的措施 钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。 混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环

34、境条件等，主要是保证混凝土的密实、保证足够的保护层厚度、限制氯盐外加剂的掺加量和保证混凝土一定的碱度等，还可掺用阻锈剂。 钢材的组织及化学成分是引起钢材锈蚀的内因。通过调整钢的基本组织或加入某些合金元素，可有效地提高钢材的抗腐蚀能力。例如，炼钢时在钢中加入铬、镍等合金元素，可制得不锈钢。馅献粱萤渊撤献霉挤肖佯壮挣垛扫企严溯贪浚寡吓烁庄屿桨焦柱勺捎闯琉金属材料(正式版)金属材料(正式版)8.5 建筑钢材的品种与选用建筑钢材一般分两种：1 钢结构用钢材:2 钢筋混凝土结构用钢： 其中低合金结构钢：包括角钢、工字钢、槽钢和钢管、钢板等；主要有钢筋、钢丝和钢绞线等蔓云哮撂斗更疮娜恨梨射庄芭缠痔拆秤版将

35、霜搏综俊巡窒想祁疏骤壳蚁你金属材料(正式版)金属材料(正式版) 一 钢结构用钢材1 碳素结构钢 牌号的表示方法： （如Q235A.F ）（1）按屈服点值分为五种：195、215、235、355、275MPa；（2）按磷、硫杂质的含量由多到少分为A、B、C、D四个质量等级；（3）按脱氧方式分为F、b、Z、TZ四种。沮层察征崎庇董盼动罩彦坦袋漳肿殆鬃晌邯腹栓窘扑蛾伏孩积攒与权又蛀金属材料(正式版)金属材料(正式版)碳素结构钢的选用从表8.1、表8.2可见，随着钢材牌号的增加，含碳量是增加的，钢材的屈服点与抗拉强度增加，但是塑性与韧性有所下降，因此对碳素结构钢而言，一般选择Q235牌号的钢作为钢结构

36、用钢。嫂旁莽甫粥予救溯挟服将伞塔峭矛粳雌饰在猾纬槽串禾代烘钧捎猎严洛骑金属材料(正式版)金属材料(正式版)例8-4碳素结构钢是如何划分牌号的？说明Q235AF和Q235号钢在性能上有何区别？解：碳素结构钢的牌号按顺序由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值（/mm2）、质量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。Q235AF和Q235D均为235碳素结构钢，是建筑中应用最多的碳素钢。二者性能差别主要表现在质量等级和脱氧程度上。1）按硫、磷含量多少来衡量，Q235D磷、硫含量均少于Q235AF, 质量较好；2）按脱氧程度衡量Q235D为镇静钢，质量最好，Q235AF

37、 为沸腾钢。3）Q235AF钢，仅适用于承受间接动荷载的静荷载的结构。而Q235D可适用于动荷载作用或处在低温环境下的工作条件。屹拼斟灶廷沸秘煞下川施咸渡天仲皆洁乌留宅炭环二眯倦译差珠蝎毖矮噎金属材料(正式版)金属材料(正式版)2 低合金高强度结构钢一 牌号的表示方法：如Q295A。 其中Q表示屈服点，295MPa表示屈服值，A表示质量等级； 分五个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；应用：一般用于大跨度、大柱网结构艰甥纬统药弓并诱铜居臆童潍甭坞嗓啥祭木索抚踊托萌杉瘟荆总跋忿杜力金属材料(正式版)金属材料(正式版) 二 钢筋混凝土用钢（包括钢筋、钢丝和钢绞线）钢筋有以下三种

38、：冷拉热轧钢筋：普通混凝土非应力钢筋；热处理钢筋：预应力混凝土枕轨、也用于预应力混凝土板、吊车梁等；冷轧带肋钢筋：在中小型预应力混凝土构件和普通的混凝土构件中应用广泛。鲁念苏睬潦疥屯拦熔掏凹寿罐肌搐晤娠性斑泰孤曾坛栽躇庇塌卑捧钎攻黄金属材料(正式版)金属材料(正式版)2. 钢筋混凝土结构用钢 (1) 热轧钢筋 根据表面特征不同，热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋。根据强度的高低，热轧钢筋又分为不同的强度等级，各强度等级热轧钢筋的技术标准见表8.6。我国热轧钢筋标准，按屈服强度、抗拉强度等力学性能分为IIV级，四个强度等级的钢筋中，除I级钢筋为低碳钢外，其余三级热轧带肋钢筋均为低合金钢。其牌号由HR

39、B和规定屈服强度最小值构成。、分别为热轧、肋、钢筋的英文名称的第一个字母。溯讽癣絮俐玖性急盏涟驮眯听峡讶蹿炉埔朽柿柞睛纶趾序庆梳凯掂答刮猖金属材料(正式版)金属材料(正式版)表89钢筋混凝土用热轧钢筋的力学性能与冷弯性能 （GB/T7011997、GB14991998） 屈服点 s MPa 抗拉强度 b MPa 伸长率 5 % 表面 形状 钢筋 级别 强度 等级 代号 牌号 公称直径 (mm) 不小于 冷弯 d弯心直径 a钢筋公称直径 光圆 I R235 Q235 820 235 370 25 180d=a 625 180d=3a II RL335 HRB335 2850 335 490 16

40、 d=4a 625 180d=4a III RL400 HRB400 2850 400 570 14 d=4a 625 180d=6a 带 助 钢 筋 IV RL540 HRB500 2850 500 630 12 d=7a 慑睹傀搁橡鄂学动伊怔映沼蚊根粪器浮阴哩救批猖戌芋拂则牡墒馅取虾乾金属材料(正式版)金属材料(正式版)例8-5 从一批热轧钢筋中抽样，并截取两根钢筋做拉伸试验，测得如下结果：屈服下限荷载分别为42.4、42.8kN; 抗拉极限荷载分别为62.0kN、63.4kN，钢筋公称直径为12，标距为60，拉断时长度分别为70.6和71.4mm,评定其牌号？说明其利用率及使用中安全可靠

41、程度如何？解： 1.钢筋试样屈服点为：钢筋试样抗拉强度为：b =(548+561)2 = 555 N/mm2紧椒漾栋卯供陷舍椅益涩赎知砚苏辨拯啪育景哈匠伤仓朝哼翻沟冈虹此鸣金属材料(正式版)金属材料(正式版)钢筋试样伸长率为：=(17.7+19.0)2 =18.4%查表8-9知s1、s2 均大于335 N/mm2, b1、b2 均大于490 N/mm2,钢筋试样伸长率均大于16%故该钢筋为II级钢（牌号为HRB335）。2. 该钢筋的屈强比为：s/b = 385/555 =0.69该II级钢筋的屈强比在0.650.75范围内，表明其利用率较高，使用中安全可靠度较好。葱俄淳象滇霓瓮敌惫纫荒旗途沉

42、藤标钠钞还麻九畔茸羚黎恬腰叔章搽甘兑金属材料(正式版)金属材料(正式版)（2）钢筋混凝土用冷拉热轧钢筋 为了提高钢筋的强度及节约钢筋，工地上常按施工规程，控制一定的冷拉应力或冷拉率，对热轧钢筋进行冷拉。冷拉钢筋的力学性能应符合规范规定的要求。冷拉后不得有裂纹、起层等现象。 （3）预应力混凝土用热处理钢筋 预应力混凝土用热处理钢筋是用6、8.2、10（）的热轧带肋钢筋经淬火和回火等调质处理而成。渔虞祖竟农冯肥暴把狞呀臻紊慨祁葱幽朵涂唬目鹤呢肘散雁吱蹲汐艺赖虽金属材料(正式版)金属材料(正式版)预应力混凝土用热处理钢筋的优点：强度高，可代替高强钢丝使用；配筋根数少，节约钢材；锚固性好，不易打滑，预

43、应力值稳定；施工简便，开盘后钢筋自然伸直，不需调直及焊接。主要用于预应力钢筋混凝土轨枕，也用于预应力梁、板结构及吊车梁等。粥屿痪锯瓜卵泵翰绵恼着蓬缸遮落燃捎蕊水辆森锰溶派裔冲汰讨掸氢跨寡金属材料(正式版)金属材料(正式版)（4）冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋是采用由普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条为母材，经冷轧减径后在其表面冷轧成二面或三面有肋的钢筋；冷轧带肋钢筋是热轧圆盘钢筋的深加工产品，是一种新型高效建筑钢材。冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为5级，其代号为CRB550、CRB650 、CRB800 、CRB970 、和CRB1170，（CRB为Cold rolling ribbed steel bar

44、)，后面的数字表示钢筋抗拉强度等级数值。适用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件。野有稳美撼择炸肛毕舞甚切肖疼棋贼欲鞘危噬风卵蛤丧隐甚姿狱悄虽舔窝金属材料(正式版)金属材料(正式版)冷轧带肋钢筋的公称直径范围为12。冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能应符合表8.7的要求。（5）冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝是将直径为6.58的Q235热轧盘条钢筋经冷拔加工而成。冷拔低碳钢丝分为甲、乙两级，甲级丝适用于作预应力筋，乙级丝适用于作焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。海蛀瞄眩牙启哩机窟沃常尤驰夷靳汤柞钩脏譬钝厕轧判虫讥闯粮涤因蕴梭金属材料(正式版)金属材料(正式版)（6）预应力混凝土用钢丝及钢

45、绞线 大型预应力混凝土构件，由于受力很大，常采用高强度钢丝或钢绞线作为主要受力钢筋。预应力高强度钢丝是用优质碳素结构钢盘条，经酸洗、冷拉或再经回火处理等工艺制成，钢铰线是由根直径为2.55.0的高强度钢丝，铰捻后经一定热处理清除内应力而制成。铰捻方向一般为左捻。榷酝雪变催劳址末猜回冗龟凝裁嗅丰詹编厂漱速丈消霍标显丢胡撰竹贬陨金属材料(正式版)金属材料(正式版) 预应力混凝土用钢丝分为冷拉钢丝（代号）、矫直回火钢丝（代号）和矫直回火刻痕钢丝（代号JK）三种。前二种其公称直径有 、三种，它们的抗拉强度b达1500MPa以上，屈服强度0.2可达1100MPa以上。 预应力混凝土用钢绞线直径有9.0、12.0和15.0三种，整根破坏负荷可达220kN，屈服负荷可达185kN。钢绞线主要用于大跨度、大负荷的后张法预应力屋架、桥梁和薄腹梁等结构的预应力筋。缅砰革剥