第6章建筑钢材课件

第六章建筑钢材一.钢的分类二.钢材的技术性质三.钢材的冷加工时效和焊接四.钢材的技术标准与选用五.建筑钢材的腐蚀与防护1精选课件教学目的和要求1、了解建筑钢材的分类、性质、技术标准及选用原则；

2、掌握钢材的主要力学性质和工艺性能；建筑用钢材的标准和应用；工程中常用钢材的牌号表示方法；工程中所用钢筋的种类及性能；3、熟悉钢材防腐的原理和方法。教学内容1、钢的分类、技术性质、技术标准与选用2、钢材的冷加工时效和焊接3、建筑钢材的腐蚀与防护教学重点和难点教学重点：钢的分类、技术性质、技术标准与选用；钢材的冷加工时效和焊接。教学难点：钢材的冷加工时效和焊接。2精选课件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。3精选课件建筑钢材的主要品种2.线材如钢筋、钢丝等。4精选课件建筑钢材的主要品种3.管材无缝钢管、焊接钢管等。5精选课件建筑钢材的主要品种4.钢板光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。压型彩钢板6精选课件第一节钢的分类1.按冶炼方法分2.按质量分按S和P元素含量，分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。钢转炉钢沸腾钢“F”电炉钢平炉钢按冶炼方法分按脱氧程度分半镇静钢“b”镇静钢“Z”特殊镇静钢“TZ”按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢7精选课件3.按化学成分分4.按用途分分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢碳素钢合金钢中合金钢高合金钢C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金总含量＜5%5%～10％＞10％8精选课件第二节钢材的技术性质9精选课件标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l0

A0d0l非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段低碳钢的拉伸性能实验10精选课件11精选课件一、抗拉性能抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。

拉伸过程分四个阶段：

OA：弹性阶段

AB：屈服阶段

BC：强化阶段

CD：颈缩阶段以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。钢材拉伸过程的σ-ε图12精选课件A弹性阶段σp—弹性极限，MPa。σpoσε钢材拉伸弹性阶段示意图此阶段表现为弹性变形。应力与应变成正比，其数值为常数，即弹性模量E，是反映钢材抵抗变形的能力。13精选课件σε

钢材拉伸屈服阶段示意图AB下B上AB上B下屈服阶段放大后σsσs—屈服强度，MPa。o此阶段开始产生塑性变形。应变增加很快，而应力基本不变14精选课件σε

钢材拉伸强化阶段示意图AB上C强化阶段σbσb—抗拉强度或强度极限，MPa。B下o15精选课件σεD钢材拉伸颈缩阶段示意图AB上CB下颈缩阶段o当应力达到最高点后，试件薄弱处的横截面显著缩小，产生“颈缩现象”，由于试件断口区域局部横截面急剧缩小，此部位塑性变形迅速增加，拉力也随着下降，最后试件拉断。16精选课件拉伸过程的参数强度指标屈服强度：抗拉强度：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力屈强比越小，屈服强度与抗拉强度相差越大，钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性越大，安全性越高。可靠性参数

值越小可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。钢材所能承受的最大拉应力，当拉应力达到强度极限时，钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂17精选课件意义：值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。值有两种：5表示l0=5d0；10表示l0=10d0，d0——钢材直径。式中：lo——试件原始标距长度，mm；l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。塑性指标伸长率：

断面收缩率：

式中：A1——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2；

A0——表示钢材的原始截面积，mm2。伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。18精选课件硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。条件屈服点σ0.2

：以残余变形为原标距长度的0.2%时所对应的应力作为屈服强度。σεA0.2%aboa——总变形。ba——弹性变形99.8%。ob——塑性变形0.2%。O19精选课件二、冲击韧性冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk

越大，则冲击韧性越好。式中：αk——以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）

W——试件冲断时所吸收的冲击能（J）A——试件槽口处最小横截面积（cm2）。影响因素：硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。20精选课件三、工艺性能1.冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯试验的指标：弯心直径d和弯曲角度（90°或180°）。试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，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。21精选课件2.可焊性焊接方式：搭接、对接焊接要求：①焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。②焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。22精选课件一、钢材的冷加工将钢材于常温下进行冷拉、冷拔、冷轧、冷扭等，使之产生一定的塑性变形，强度和硬度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为刚才的冷加工（冷加工强化、冷作强化）常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，增加了钢筋长度，是节约钢材的一种措施。钢材经冷加工后屈服阶段缩短，伸长率减小，材质变硬。第三节钢材的冷加工时效和焊接23精选课件

二、钢材的时效处理将冷加工后的钢材于常温下存放15～20d，或加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。作用:

钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，抗拉强度亦有所提高，塑性

和韧性则相应降低。

自然时效人工时效24精选课件一、碳素结构钢（非合金钢）1.牌号表示法由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成；如：Q235－AF表示为屈服点不小于235MPa的A级沸腾钢。2.牌号共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。3.技术要求化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700规定。第四节钢材的技术标准与选用25精选课件4.应用Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中。Q255、Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加工机械零件。26精选课件二、低合金高强度结构钢1.牌号表示方法由代表屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序组成。如Q345A表示屈服点不小于345MPa的A级钢。

2.牌号共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。3.技术要求其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591的规定27精选课件4.应用Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。Q345、Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。Q420、Q460，强度高，特别是在热处理后有较高的综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度高、荷载大的轻型结构。28精选课件三、热轧钢筋1.生产采用钢锭经加热轧制自然冷却而成。2.分类钢筋混凝土用热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。

3.牌号热轧直条光圆钢筋：HPB235热轧带肋钢筋：HRB335、HRB400、HRB500H、P、R、B分别为热轧（Hotrolled）、光圆（Plain）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词英文首位字母。推荐公称尺寸：光圆：8、10、12、16、20mm；带肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm29精选课件4.热轧钢筋的力学性能、工艺性能应符合下表的规定。表面形状强度等级代号公称直径屈服点σsMPa抗拉强度σbMPa伸长率δ5%冷弯d—弯心直径a—钢筋公称直径不小于光圆HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a30精选课件四、低碳热轧圆盘条1.概述低碳热轧圆盘条的公称直径为5.5～30mm，大多通过卷线机成盘卷供应，因此称为盘条、盘圆或线材。2.分类按用途分为：供拉丝用盘条（代号L）、供建筑和其他一般用途用盘条（代号J）两种。3.牌号低碳热轧圆盘条的牌号表示方法由屈服点符号、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号、用途类别符号等五个内容表示。31精选课件4.力学性能和工艺性能5.应用大量用作建筑工程中钢筋混凝土的配筋外，还适用于供拉丝、包装及其它用途。牌号力学性能冷弯试验180°d=弯心直径a=试样直径屈服点σsMPa抗拉强度σbMPa伸长率δ5%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳热轧圆盘条的力学性能和工艺性能32精选课件五、冷轧带肋钢筋1.生产冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。2.牌号按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五个牌号。3.规格直径范围为4～12mm，推荐的公称直径为5、6、7、8、9、10mm。

33精选课件4.力学性能和工艺性能应符合GB13788的相关规定。5.应用冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条相比，强度提高17%左右，可节约钢材30%左右；用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高，钢筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。34精选课件六、热处理钢筋1.概述热处理钢筋是经过淬火和回火调质处理的螺纹钢筋。分有纵肋和无纵肋两种，其外形分别见右图。代号为RB150。2.规格公称直径6、8.2、10mm。3.牌号有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三个。有纵肋无纵肋35精选课件4.力学性能5.特点及应用热处理钢筋具有很高的强度外，还具有较好的塑性和韧性，特别适合于预应力构件。但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生锈蚀及刻痕等现象。热处理钢筋不适用于焊接和点焊的钢筋。预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能公称直径mm牌号σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2C选课件七、钢丝1.生产以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。2.分类按交货状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种；按外形分为光面钢丝和刻痕钢丝两种。3.力学性能应符合相应标准规定。钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径管道等预应力混凝土构件中的预应力筋。37精选课件八、钢绞线1.生产由多根圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左捻制成并经回火处理消除内应力。2.规格钢绞线按应力松弛性能分为两级：Ⅰ级松弛（代号Ⅰ）、Ⅱ级松弛（代号Ⅱ）。公称直径有9.0、12.0、15.0mm三种规格。3.特点及应用钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应不需接头等优点。适用于作大型建筑、公路或铁路桥梁、吊车梁等大跨度预应力混凝土构件的预应力钢筋，广泛地应用于大跨度、重荷载的结构工程中。38精选课件

一、钢材的锈蚀钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏，称为钢材的锈蚀。化学锈蚀电化学锈蚀钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离子结合生成Fe（OH）2。锈蚀的结果：在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，降低钢材的性能，因而承载力降低。第五节建筑钢材的腐蚀与防护39精选课件二、钢材的防护

三个方面：从改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中的侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学过程。（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）（2）金属覆盖