土木工程材料与实训（第三版）课件 18-项目七：钢材的技术标准及选用

《土木工程材料与实训》配套课件CivilEngineeringMaterialsandPracticalTraining钢材的主要技术性能力学性能加工工艺性能抗拉性能冷弯性能冷加工及时效冲击韧性硬度耐疲劳性课前回顾：CONTENTS课程目录04项目三：气硬性胶凝材料03项目二：天然石材02项目一：建筑材料的基本性质01绪论08项目七：钢材07项目六：砂浆06项目五：混凝土05项目四：水泥10实验1~1009项目八：沥青主要内容项目7

建筑钢材7-1钢材的冶炼、分类7-2钢材的主要性能（重点、难点）7-3钢材的技术标准及选用（7-4）

钢材的腐蚀与防护7-3钢材的技术标准及选用建筑钢材主要有三大类：钢结构用钢钢筋混凝土结构用钢其它用途用钢

碳素结构钢优质碳素结构钢低合金结构钢热轧钢筋；冷拉钢筋；热处理钢筋；冷轧带肋钢筋；预应力钢丝与钢绞线等普通碳素结构钢（了解）成分特点：

杂质和非金属夹杂物较多性能特点：

冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量最大主要用途：

厂房、桥梁建筑结构或受力不大的零件（一）碳素结构钢

1、成分特点：杂质和非金属夹杂物较多2、性能特点：冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大3、主要用途：厂房、桥梁建筑结构或受力不大的零件4、钢的牌号：根据现行国家标准《碳素结构钢》:GB/T700-2006，碳素结构钢按照屈服强度分为Q195、Q215、Q235和Q275四个牌号，每个牌号又根据硫、磷等杂质含量分为A、B、C、D四个质量等级。建筑钢材>钢结构用钢：碳素结构钢

碳素结构钢Q×××AF屈服强度字母屈服强度值（MPa）质量等级：A、B、C、D脱氧程度沸腾钢F镇静钢Z特殊镇静钢TZ半镇静钢b牌号:Q215-AF、Q275-BF牌号解释:Q215表示屈服强度为215MPa的A级沸腾钢。【职教云1】5、钢牌号与性能的关系

钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高，塑性和韧性降低，可焊性变差。6、选用原则：应根据钢结构的工作条件、荷载类型、连接方式、环境温度与介质的腐蚀情况等综合因素选用。例如：

Q195和Q215：强度较低，塑性和韧性较大，易弯加工，可用于钢钉、螺栓等。Q235A：使用于承受静载作用的钢结构；Q235C：可用于承受动载焊接的重要钢结构；Q235D：可用于低温承受动荷载焊接的钢结构。Q255和Q275：强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械零件等建筑钢材>钢结构用钢：碳素结构钢（二）优质碳素结构钢

1、钢的牌号用两位数字表示，代表平均含碳量的万分数，如含锰量较高时，在牌号后加注（Mn）。如：45号钢，表示气焊碳量为0.45%。2、选用：30~45号钢，用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓；65~80号钢，常用于制作碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线等。建筑钢材>钢结构用钢：优质碳素结构钢（三）低合金结构钢

1、组成：在碳素结构钢的基础上，添加5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、Ni、Cu等）。含碳量≤0.2%。2、合金元素的作用：细化结晶，起到细晶强化作用，不仅可提高强度和硬度，还可一定程度上增加塑性和韧性。弥散强化作用，较硬微粒均匀分散在晶粒内部，阻碍晶粒滑移变形，大大提高钢的强度和硬度。3、牌号：与碳素结构钢一样，用Q+屈服强度值+质量等级（A、B、C、D、E）表示。4、特性：强度和硬度高，有害杂质少，质量高且稳定，良好的塑性和韧性，适当的可焊性。5、应用：适合于大跨度结构、高层建筑和桥梁。建筑钢材>钢结构用钢：低合金结构钢

低合金结构钢的性能要求(1)高强度：一般其屈服强度在300MPa以上。(2)高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m2～800kJ/m2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。(3)良好的焊接性能和冷成型性能。(4)低的冷脆转变温度。(5)良好的耐蚀性。建筑钢材>钢结构用钢：低合金结构钢

问题：与碳素钢相比，低合金结构钢有何特点？答：由于低合金结构钢中的合金元素的细晶强化和弥散强化作用，以及含碳量低，有害杂质少，质量较高且稳定，使得低合金结构钢有以下特点：不但具有较高的屈服强度和抗拉强度，而且具有较好的塑性、韧性和适当的焊接性，耐低温性较好，时效敏感性也较小。建筑钢材>钢结构用钢：低合金结构钢

7-3钢材的技术标准及选用建筑钢材主要有三大类：钢结构用钢钢筋混凝土结构用钢其它用途用钢

碳素结构钢优质结构钢低合金结构钢热轧钢筋；冷拉钢筋；热处理钢筋；冷轧带肋钢筋；预应力钢丝与钢绞线等（一）热轧钢筋

1、牌号：有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个级别，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为带肋钢筋，牌号为：HRB+屈服强度的最小值构成，Ⅰ级为光圆钢筋，牌号为HPB235；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

级为热轧带肋钢筋有HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。

2、性能与用途：Ⅰ级钢筋：强度不高，弹塑性和可焊性好，用作预应力混凝土的受力筋或构造筋；Ⅱ、Ⅲ级钢筋：强度高，塑性和可焊性也好，用于大中型钢筋混凝土结构的受力筋。Ⅳ级钢筋：强度高，弹塑性和可焊性较差，可用作预应力钢筋。建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：热轧钢筋

热轧钢筋的符号说明HPB235

生产工艺：hotrolled表面形状：plain钢筋：bar屈服强度HotRolledPlainSteelBar热轧光面钢筋HRB400

生产工艺：hotrolled表面形状：ribbed钢筋：bar屈服强度HotRolledRibbedSteelBar热轧带肋钢筋【职教云3】：请说出：HRB500的含义。建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：热轧钢筋

HPB235

HRB335和HRB400

HRB500预应力钢筋大、中型钢筋砼结构普通钢筋砼结构例1例2例3（二）冷拉钢筋

有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，他们由热轧钢筋经现场冷拉和人工时效处理得到。经冷拉后钢筋的力学性能应符合GB50204-92的规定。其中：Ⅰ级适用于普通混凝土结构中的受力筋；Ⅱ~Ⅳ可用作预应力钢筋。建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：冷拉钢筋

有热轧带肋钢筋经淬火和高温回火调质处理得到，代号RB150。牌号：有40Si2Mn、48Si2Mn和45SI2Cr三种。不能冷拉和焊接。性能：屈服强度不小于1325MPa，极限强度不小于1470MPa，伸长率不小于6％。应符合GB4463-84的规定。用途：主要用于预应力混凝土梁、预应力混凝土轨枕和其他预应力混凝土结构。建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：预应力钢筋混凝土用热处理钢筋（三）预应力钢筋混凝土用热处理钢筋（四）冷轧带肋钢筋

1、以普通低碳钢或低合金钢热轧圆条为母材，经多到冷轧（拔）减径和一道压痕而成的三面带肋钢筋。

2、牌号：有CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四个牌号。

3、特性：具有较高的强度和较大的伸长率，且锚固性好。

4、用途：可用于没有振动荷载和重复荷载的工业与民用建筑物的钢筋混凝土结构。CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋CRB650及以上牌号钢筋为预应力混凝土用钢筋建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：冷轧带肋钢筋【视频简介】（五）预应力混凝土用钢丝与钢绞线

1、预应力混凝土钢丝使用牌号为60~80的优质碳素钢盘条，经酸洗、冷拉或冷拉再回火等工艺制成，分冷拉钢丝（L）和矫直回火钢丝（J）两种。为了增加握裹力，进行表面压痕，形成刻痕钢丝（JK）。2、特性：强度高、柔性好、无接头，质量稳定，不需焊接。3、用途：大跨度桥梁、屋架、吊车梁、电杆、轨枕等预应力钢筋。建筑钢材>钢筋混凝土结构用钢：预应力混凝土用钢丝与钢绞线【视频简介】三、桥梁结构钢

1、性能要求：较高的强度、良好的素性、韧性、可焊性和较高的疲劳强度；较小的冷脆性和时效敏感性；良好的耐大气腐蚀性等。

2、组成要求：气体杂质少，S、P的含量应小于0.045~0.040%，晶粒细化，脱氧完全。

3、品种：主要有：16q、16Mnq、15MnVq、等。后一种根据硫、磷杂质含量不同，又分为A、B、C三个级别。建筑钢材>其它用途用钢：桥梁结构钢4、用途：16q是专用焊接桥梁钢，具有优良的可焊性；6Mnq和15MnVq具有良好的综合机械性能，强度较高，塑性和韧性、可焊性度较好，是建造桥梁的主体结构的基本钢材。15MnVNq-A用于非焊接件；15MnVNq-B用于受压和次要焊接件；15MnVNq-C用于受拉、受弯和受疲劳控制的焊接杆件。建筑钢材>其它用途用钢：桥梁结构钢桥梁用钢的发展

钢桥的发展离不开桥梁用钢的不断开发，16Mn、16Mnq钢在铁路、公路钢桥的应用相当广泛，并占据了相当长的时间。16Mnq钢的板厚效应明显，限制了铁路钢桥一般桥式跨度的进一步发展。在铁路研制并应用了15MnNbq、14MnNbq钢种，其中典型的是14MnNbq，以16Mnq为基础，适当降低碳当量并加入Nb等微量元素，采用先进的控温控轧和钢液炉外精炼技术，进行正火处理，细化晶粒并降低有害元素和气体的含量，大大降低板厚效应，在钢板使用厚度上达到50mm，建筑钢材>其它用途用钢：桥梁结构钢武汉长江大桥钢材全部进口南京长江大桥钢材部分进口南京长江大桥九江长江大桥钢梁用国产15MnVNq钢建筑钢材>其它用途用钢：桥梁结构钢芜湖长江大桥大桥采用低塔斜拉桥桥型，主跨３１２米，采用低碳中强钢——14MnNbq钢冲击韧性为-40゜C的V型缺口冲击韧性值的平均值达234J。上海卢浦大桥全焊接钢结构桥焊缝总长度达４万多米建筑钢材>其它用途用钢：桥梁结构钢【视频简介】四、钢轨钢

1、性能要求：具有较高的强度，较高的耐磨性、冲击强度和疲劳强度，良好的可焊性和耐腐蚀性。

2、组成要求：C含量小于0.82%，质地均匀纯净，内部不含白点、残余缩孔、非金属杂质等。

3、品种：由碳素钢钢轨（U71、U74），合金钢钢轨（U71Cu、U71Mn、U70MnSi、U71MnSiCu）。建筑钢材>其它用途用钢：钢轨钢7-4钢材的腐蚀与防护一、钢材的腐蚀

钢材受到周围介质的化学或电化学作用而逐渐破坏的现象称为腐蚀。1、化学腐蚀由非电解质溶液或各种干燥气体（O2、CO2、SO3、Cl2、H2S）等所引起的纯化学腐蚀，多数是氧化作用，在钢材表面产生疏松的氧化物膜层。2、电化学腐蚀钢材与电解质溶液接触后，由于发