建筑钢材建筑材料试验与检测课件

钢的基本知识工程材料试验与检测CONTENTS目录钢的基本知识钢的化学成分钢的基本知识通过本章的学习：1.了解建筑钢材的化学成分、分类、选用。教学目标钢的基本知识混凝土中的钢筋感知到的中国鸟巢钢结构厂房悉尼歌剧院钢的基本知识澜沧江大桥钢结构楼梯钢结构房屋索膜结构感知到的钢的基本知识钢筋钢丝型材钢绞线扁钢感知到的钢的基本知识彩色涂层钢板花纹钢板光面钢感知到的一、钢的基本知识含碳量小于2%的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%的称铁。①具有强度高、塑性好、韧性好。②工艺性能良好，易于加工。③但是，钢材易锈蚀、耐火性差。1、概念金属材料类型钢与铁的区别钢的特点黑色金属——指以铁元素为主的金属。有色金属——除黑色金属以外的其他金属。一、钢的基本知识C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金总含量＜5%合金总含量5%～10％合金总含量＞10％按化学成分分类碳素钢合金钢低碳钢高碳钢中碳钢低合金钢中合金钢高合金钢2、钢的分类一、钢的基本知识按品质分普通钢高级优质钢优质钢按冶炼时脱氧程度分沸腾钢F特殊镇静钢TZ镇静钢Z特殊钢按用途分结构钢工具钢2、钢的分类二、钢的化学成分有益元素有害元素碳C提高钢的强度和硬度；塑性和韧性下降。钛Ti显著提高强度和韧性。锰Mn提高钢材的强度和硬度;能消除热脆性。硅Si提高钢材的强度和硬度;硫S形成热脆现象。氧O2降低韧性，可焊性变差。

磷P增加钢的冷脆性。显著降低钢材的塑性和韧性。建筑钢材的主要技术性能工程材料试验与检测CONTENTS目录技术性能钢材的热加工与冷加工处理建筑钢材的主要技术性能通过本章的学习：1.掌握建筑钢材主要技术性能及评定指标。2.熟悉钢材的冷加工及时效处理。教学目标一、技术性能拉伸标准试件车床切削加工制得，见下图。非标准试件：直接在钢筋线材上切取。1、力学性能抗拉性能一、技术性能OA段——弹性阶段：弹性变形，应力与应变成比例。AB段——屈服阶段：曲线锯齿波动，承载力无提高。BC段——强化阶段：承载力再次提高。CD段——颈缩阶段：试件薄弱处收缩直至断裂。抗拉性能低碳钢应力σ——应变ε曲线图拉伸的四个阶段：一、技术性能弹性阶段

——σp称为弹性极限。屈服阶段——σs屈服强度，又称屈服点。强化阶段

——σb抗拉极限强度。抗拉性能低碳钢应力σ——应变ε曲线图拉伸的三个特征值：一、技术性能钢材重要技术指标衡量钢材弹性的指标弹性模量σb/σs评定钢材塑性的指标伸长率钢材结构设计强度的取值依据屈服强度σS评价钢材安全可靠性和强度利用率的参数屈强比σb/σs一、技术性能σ0.2——条件屈服点，MPaσp——比例极限，MPaσb——抗拉极限，MPa

硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段。用条件屈服强度σ0.2来代表屈服强度。σ0.2

为硬钢产生0.2%塑性变形所对应的应力值。抗拉性能高碳钢条件屈服点：高碳钢拉伸σ——ε图一、技术性能冲击试验机冲击韧性定义：

指钢材抵抗冲击荷载的能力。指标：

用冲击韧性值αk表示。(单位J/cm2)影响因素：①硫、磷含量高，含非金属夹杂物；②焊接裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。工程应用：

承受冲击、震动荷载的钢材必须检验冲击韧性。一、技术性能定义：钢材表面抵抗重物压入产生塑性变形的能力。指标：有布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HR)，前者常用。影响因素：强度越高，抵抗塑性变形越强，硬度值也越大。工程应用：当HB<175时，σb≈3.6HBHB>175时，σb≈3.5HB硬度测定仪硬度一、技术性能疲劳强度定义：

钢材承受交变荷载反复作用，发生疲劳破坏的指标。指标：

交变荷载106~107次时不发生破坏的最大应力值作为疲劳强度值。影响因素：

一般抗拉强度高，疲劳强度也高。工程应用：

承受交变荷载的钢材必须检验耐疲劳性能。一、技术性能2、工艺性能冷弯性能钢筋冷弯性能试验一、技术性能冷弯性能定义：

指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。指标：

弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无裂纹则冷弯合格。影响因素：

内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。工程应用：

常温下承受弯曲荷载的钢材必须检验冷弯性能。一、技术性能焊接性能定义：

指钢材适应通常的方法与工艺进行焊接连接的性能。影响因素：①含碳、硫量高、合金含量高时，均会降低可焊性。②含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。工程应用：

焊接结构应选择含碳量较低的镇静钢。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。二、钢材的热加工与冷加工处理1、钢材的热处理

01退火将钢加热到723℃以上，然后随炉冷却。退火可消除前工序(铸、锻、焊)的组织缺陷，提高力学性能；调整硬度以利于切削。钢件加热到30～50℃后，在空气中匀速冷却。正火与退火的差别在于冷却速度较快，获得的珠光体型组织较细，钢的强度、硬度也较高。

02正火将钢加热到30～50℃后快速冷却的热处理工艺。目的是得到良好的强度、塑性、韧性等力学性能。

03淬火钢件淬火后，将其加热到30

℃以下的温度，然后冷却到室温。主要是降低脆性，防止工件变形或开裂。

04回火二、钢材的热加工与冷加工处理

冷加工是钢材在常温下，进行冷拉、冷拔、冷轧等的加工过程。时效是经过冷加工后的钢材，放置一段时间，其屈服强度、抗拉强度及硬度明显提高，而塑性及韧性下降的过程。

提高屈服强度和抗拉极限强度，但塑性和韧性则相应降低。见右图。2、钢材的冷加工及时效定义目的钢材冷加工及时效σ-ε图钢筋冷拔横截面的控制钢筋的力学性能检测试验工程材料试验与检测CONTENTS目录检测试验目的主要仪器设备检测试验温度检测试验步骤一、检测试验目的测定钢筋（或钢筋焊接头）的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率（简称伸长率）（钢筋焊接头不测伸长率）。1.1注意观察拉力与变形之间的变化关系。确定应力与应变之间的关系曲线，评定钢筋的强度等级。1.2二、主要仪器设备必须满足GB/T16825中技术条件的规定。为保证试验机安全和试验准确，其吨位选择最好是试件的最大载荷数达到设备量程的50%～75%之间。试验机的测力示值误差不大于1%。万能材料试验机1钢筋打点机2钢尺3万能材料试验机钢筋打点机对温度要求严格的试验，试验温度应为23±5℃。三、检测试验温度试验一般在室温10℃～35℃范围内进行。四、检测试验步骤钢筋检测试验不允许进行车削加工。在钢筋试件上打点标出原始标距，要求满标，标点间距10mm。试件的制作和准备1开动试验机油泵开关。2试件上端固定在试验机上夹头内，调整试验机下夹头位置，用下夹头固定试件下端，试件夹持部分应大于夹块长度的3/4，夹持试件时，手必须远离夹持部位。3四、检测试验步骤是列车在任何运行情况下都存在的阻力操作设备软件，点击数据栏位旁“清零”按键，将力值、位移等数据栏位清零，在试件栏位，输入试件的公称直径、平行距离等参数，检测无误后，点击开始按键开始拉伸。4四、检测试验步骤拉伸过程中，软件将自动记录所求的屈服荷载Fs（N），注意观察并记录。继续增加荷载直至试件拉断，在软件“峰值力”栏位可以读出最大荷载Fb（N）并记录。5四、检测试验步骤从试验机上取下试件，将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使其轴线位于同一直线上，并确保试件的断裂部分适当接触后测量试件断裂后的标距L1（mm），要求精确到0.1mm并记录。6钢筋重量偏差实验工程材料试验与检测CONTENTS目录试验检测目的主要仪器设备检测实验温度检测试验步骤试验检测目的测定钢筋的重量偏差，判断本批次钢筋重量是否合格；01学会测定钢筋的重量偏差的方法。02主要仪器设备电子台秤，台秤的称量20kg，感量20g；01钢板尺，规格600mm。02检测实验温度试验一般在室温10℃～35℃范围内进行。检测试验步骤1取样2称重3计算重量偏差将五根钢筋一同放在电子台秤上称重，当数据显示稳定后读出重量，应精确到不大于总重量的1%。检测钢筋重量偏差时，试样应从不同钢筋中截取，试样不少于五根，每根不小于500mm长，长度应用钢板尺逐个测量，精度应精确到1mm。检测试验步骤检测试验步骤常用建筑钢材工程材料试验与检测CONTENTS目录常用建筑钢材建筑钢材的锈蚀和保管常用建筑钢材通过本章的学习：1.了解常用钢种的特性和保管。教学目标一、常用建筑钢材1、主要钢种碳素结构钢牌号表示：由屈服点字母Q、屈服点数值(195、215、235、275)、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号(特殊镇静钢TZ、镇静钢

Z、沸腾钢F)等四个部分按顺序组成。

如：

Q235－AF表示屈服点不小于235MPa的A级沸腾钢。

技术要求：化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T700-2006规定。工程应用：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，用途最广。常轧制盘条、钢筋、型钢等。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。一、常用建筑钢材牌号表示：由屈服点字母Q、屈服点数值（有345、390、420、460、500、550、620、690八个）、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(均为镇静钢)。技术要求：化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591规定。工程应用：主要用于轧制型钢、钢板，建造桥梁、高层及大跨度建筑重要钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构，主要应用低合金钢加工成的热轧带肋钢筋。低合金高强结构钢一、常用建筑钢材

2、主要品种钢筋热轧钢筋采用钢锭经加热轧制、自然冷却而成。生产热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。分类一、常用建筑钢材产品名称牌号牌号构成英文字母含义公称直径/mm热轧光圆钢筋HPB235HPB+屈服强度HRB——热轧光圆钢筋的英文（Hot

rolledPlainBars）缩写。6（6.5）810121416182022HPB300光圆钢筋的技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008的标准要求。光圆钢筋的分级、牌号含义一、常用建筑钢材光圆钢筋标牌一、常用建筑钢材带肋钢筋的技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2-2013的标准要求。带肋钢筋的分级、牌号含义类别牌号牌号构成英文字母含义公称直径/mm普通热轧钢筋HRB400HRB+屈服强度HRB——热轧带肋钢筋的英文（HotrolledRibbedBars）缩写。E——地震的英文（Earthquake）缩写6810121416182022252832364050HRB500HRB600HRB400EHRB+屈服强度+EHRB500E细晶粒热轧钢筋HRBF400HRBF+屈服强度HRBF——在热轧带肋钢筋的英文缩写后加“细”的英文（Fine）首位字母。E——地震的英文（Earthquake）缩写HRBF500HRBF400EHRBF+屈服强度+EHRBF500E一、常用建筑钢材带肋钢筋标牌一、常用建筑钢材型钢是钢结构中采用的主要钢材，型钢主要采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢。钢结构常用的型钢有H形钢、T形钢、工字钢、槽钢、角钢、Z形钢、U形钢等。型钢一、常用建筑钢材

冷弯薄壁型钢通常是用2～6mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。主要用于轻型钢结构，其表示方法与热轧型钢相同。型钢一、常用建筑钢材案例二、建筑钢材的锈蚀和保管1、锈蚀及防治钢材的锈蚀化学锈蚀电化学锈蚀防止锈蚀措施1、