建筑钢材.ppt

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第第7章章建筑钢材建筑钢材7.1钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类7.2建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能7.3建筑钢材的技术标准及应用建筑钢材的技术标准及应用7.4钢材的质量控制钢材的质量控制.钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类建筑钢材是指用于钢结构的各种型钢（如工字钢、角钢、槽钢、钢管）、建筑钢材是指用于钢结构的各种型钢（如工字钢、角钢、槽钢、钢管）、钢板、和用于钢筋砼结构中的各种钢筋、钢丝和钢绞线。

钢板、和用于钢筋砼结构中的各种钢筋、钢丝和钢绞线。

钢材因有良好的物理及机械性能，被广泛应用于工业与民用建筑中。

钢材因有良好的物理及机械性能，被广泛应用于工业与民用建筑中。

.钢的冶炼钢的冶炼钢是指以铁为主要元素，含碳量一般在钢是指以铁为主要元素，含碳量一般在以下，并含有其他元以下，并含有其他元素的铁碳合金。

含碳量大于，并含有较多、素的铁碳合金。

含碳量大于，并含有较多、等杂质的铁碳合金为生铁。

生铁抗拉强度低、塑性差，尤其是炼钢生等杂质的铁碳合金为生铁。

生铁抗拉强度低、塑性差，尤其是炼钢生铁硬而脆，不易加工，更难以使用。

铁硬而脆，不易加工，更难以使用。

根据炉种不同，建筑钢材分为转炉钢、平炉钢、和电炉钢三种。

根据炉种不同，建筑钢材分为转炉钢、平炉钢、和电炉钢三种。

.钢的分类钢的分类根据化学成分、品质和用途不同，钢可分成不同的种类。

根据化学成分、品质和用途不同，钢可分成不同的种类。

.按脱氧方法分类按脱氧方法分类将生铁（及废钢）在熔融状态下进行氧化，除去过多的碳及杂质即得钢将生铁（及废钢）在熔融状态下进行氧化，除去过多的碳及杂质即得钢液。

钢液在氧化过程中会含有较多，故在冶炼后期，须加入脱氧液。

钢液在氧化过程中会含有较多，故在冶炼后期，须加入脱氧剂（锰铁、硅铁、铝等）进行脱氧，然后才能浇铸成合格的钢锭。

剂（锰铁、硅铁、铝等）进行脱氧，然后才能浇铸成合格的钢锭。

下一页返回转炉钢转炉钢平炉出钢平炉出钢电炉钢电炉钢.钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类脱氧程度不同，钢材的性能就不同，因此，钢又可分为沸腾钢、镇静脱氧程度不同，钢材的性能就不同，因此，钢又可分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。

钢和特殊镇静钢。

（）沸腾钢：

仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，属脱氧不完全的钢。

其（）沸腾钢：

仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，属脱氧不完全的钢。

其组织不够致密，有气泡夹杂，所以质量较差，但成品率高，成本低。

组织不够致密，有气泡夹杂，所以质量较差，但成品率高，成本低。

（）镇静钢：

用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧的钢。

（）镇静钢：

用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧的钢。

其组织致密，化学成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种。

由于产其组织致密，化学成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种。

由于产率较低，故成本较高，适用于承受振动冲击荷载或重要的焊接钢结构率较低，故成本较高，适用于承受振动冲击荷载或重要的焊接钢结构中。

中。

（）特殊镇静钢：

特殊镇静钢质量和性能均高于镇静钢，成本也高（）特殊镇静钢：

特殊镇静钢质量和性能均高于镇静钢，成本也高于镇静钢。

于镇静钢。

上一页下一页返回.钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类.按化学成分分类按化学成分分类钢按化学成分不同分为碳素钢、合金钢。

钢按化学成分不同分为碳素钢、合金钢。

（）碳素钢。

碳素钢按含碳量的不同又分为：

低碳钢（碳含量（）碳素钢。

碳素钢按含碳量的不同又分为：

低碳钢（碳含量），中碳钢（碳含量为）和高碳钢），中碳钢（碳含量为）和高碳钢（碳含量）。

（碳含量）。

（）合金钢。

合金钢是在碳素钢中加入某些合金元素（锰、硅、钒、（）合金钢。

合金钢是在碳素钢中加入某些合金元素（锰、硅、钒、钛等）用于改善钢的性能或使其获得某些特殊性能。

合金钢按合金元钛等）用于改善钢的性能或使其获得某些特殊性能。

合金钢按合金元素含量不同分为：

低合金钢（合金元素含量），中合金钢（合素含量不同分为：

低合金钢（合金元素含量），中合金钢（合金元素含量为）和高合金钢（合金元素含量）。

金元素含量为）和高合金钢（合金元素含量）。

上一页下一页返回.钢的冶炼与分类钢的冶炼与分类.按品质分类按品质分类根据钢材中硫、磷的含量，钢材可分为普通质量钢、优质钢和特殊质根据钢材中硫、磷的含量，钢材可分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。

量钢。

.按用途分类按用途分类钢材按主要用途的不同可分为结构钢（钢结构用钢和混凝土结构用钢）钢材按主要用途的不同可分为结构钢（钢结构用钢和混凝土结构用钢）、工具钢（制作刀具、量具、模具等）和特殊钢（不锈钢、耐酸钢、工具钢（制作刀具、量具、模具等）和特殊钢（不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等）。

耐热钢、磁钢等）。

上一页返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能.力学性能力学性能.抗拉性能抗拉性能抗拉性能是建筑钢材的重要性能。

这一性能可以通过受拉后钢材的应抗拉性能是建筑钢材的重要性能。

这一性能可以通过受拉后钢材的应力与应变曲线反映出来。

力与应变曲线反映出来。

图图-（）（）为建筑工程中常用低碳钢受为建筑工程中常用低碳钢受拉后的应力拉后的应力应变曲线。

图中的屈服强度（应变曲线。

图中的屈服强度（）、抗拉强度（）、抗拉强度（）和伸长率（）和伸长率（）是钢材的重要技术指标。

）是钢材的重要技术指标。

（）屈服点（屈服强度（）屈服点（屈服强度）是结构设计取值的依据，低于屈服点）是结构设计取值的依据，低于屈服点的钢材基本上是在弹性状态下正常工作，该阶段为弹性阶段。

应力与的钢材基本上是在弹性状态下正常工作，该阶段为弹性阶段。

应力与应变的比值为常数，该常数为弹性模量应变的比值为常数，该常数为弹性模量E（E/）。

）。

下一页返回图图-钢受拉时的应力钢受拉时的应力应变曲线应变曲线返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能（）抗拉强度（）抗拉强度（）。

试件在屈服阶段以后，其抵抗塑性变形的）。

试件在屈服阶段以后，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，这一阶段称为强化阶段。

对应于最高点能力又重新提高，这一阶段称为强化阶段。

对应于最高点d的应力值的应力值称为极限抗拉强度，简称抗拉强度。

称为极限抗拉强度，简称抗拉强度。

图图-（）表示高碳钢受拉时的应力（）表示高碳钢受拉时的应力应变曲线。

与低碳钢的应变曲线。

与低碳钢的应力应力应变曲线比，高碳钢应力应变曲线比，高碳钢应力应变曲线的特点是：

抗拉强度应变曲线的特点是：

抗拉强度高、塑性变形小和没有明显的屈服点。

其结构设计取值是人为规定的高、塑性变形小和没有明显的屈服点。

其结构设计取值是人为规定的条件屈服点（条件屈服点（），即将钢件拉伸至塑性变形达到原长的），即将钢件拉伸至塑性变形达到原长的时的应力值。

时的应力值。

（）伸长率（）伸长率（）表示钢材被拉断时的塑性变形值（）表示钢材被拉断时的塑性变形值（ll）与原）与原长（长（l）之比，即）之比，即如如图图-所示所示上一页下一页返回图图-钢材的伸长率钢材的伸长率返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能.冲击韧性冲击韧性冲击韧性是指钢材受冲击荷载作用时，吸收能量、抵抗破坏的能力，冲击韧性是指钢材受冲击荷载作用时，吸收能量、抵抗破坏的能力，以冲断试件时单位面积所消耗的功（以冲断试件时单位面积所消耗的功（）来表示。

）来表示。

值越大，钢值越大，钢材的冲击韧性越好。

材的冲击韧性越好。

影响冲击韧性的因素有钢的化学组成、晶体结构及表面状态和轧制质影响冲击韧性的因素有钢的化学组成、晶体结构及表面状态和轧制质量，以及温度和时效作用等。

随环境温度降低，钢的冲击韧性亦降低，量，以及温度和时效作用等。

随环境温度降低，钢的冲击韧性亦降低，当达到某一负温时，钢的冲击韧性值（当达到某一负温时，钢的冲击韧性值（）突然发生明显降低，此）突然发生明显降低，此为钢的低温冷脆性（如为钢的低温冷脆性（如图图-所示），此刻温度称为脆性临界温度。

所示），此刻温度称为脆性临界温度。

随着时间的推移，钢的强度会提高，而塑性和韧性降低的现象称为时随着时间的推移，钢的强度会提高，而塑性和韧性降低的现象称为时效。

效。

上一页下一页返回图图-温度对冲击韧性的影响温度对冲击韧性的影响返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能.硬度硬度钢材的硬度是指其表面抵抗重物压入产生塑性变形的能力。

测定硬度钢材的硬度是指其表面抵抗重物压入产生塑性变形的能力。

测定硬度的方法有布氏法和洛氏法，较常用的方法是布氏法，其硬度指标为布的方法有布氏法和洛氏法，较常用的方法是布氏法，其硬度指标为布氏硬度值（）。

氏硬度值（）。

布氏法是利用直径为布氏法是利用直径为D（）的淬火钢球，以一定的荷载犉（）的淬火钢球，以一定的荷载犉（）（）将其压入试件表面，得到直径为犱（）的压痕，以压痕表面积犛将其压入试件表面，得到直径为犱（）的压痕，以压痕表面积犛除荷载犉，所得的应力值即为试件的布氏硬度值，以不带单位除荷载犉，所得的应力值即为试件的布氏硬度值，以不带单位的数字表示。

的数字表示。

.耐疲劳性能耐疲劳性能钢材承受交变荷载反复作用时，可能在最大应力远低于屈服强度的情钢材承受交变荷载反复作用时，可能在最大应力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。

钢材的疲劳破坏指标用疲劳况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。

钢材的疲劳破坏指标用疲劳强度或疲劳极限来表示，是指疲劳试验中试件在交变应力作用下，在强度或疲劳极限来表示，是指疲劳试验中试件在交变应力作用下，在规定的周期内不发生疲劳破坏所能承受的最大应力值。

规定的周期内不发生疲劳破坏所能承受的最大应力值。

上一页下一页返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能.工艺性能工艺性能.冷弯性能冷弯性能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。

工艺性能。

图图-表示钢材的冷弯试验，规范规定用弯曲角度和弯心表示钢材的冷弯试验，规范规定用弯曲角度和弯心直径与试件厚度（或直径）的比值来表示冷弯性能。

冷弯性能实质反直径与试件厚度（或直径）的比值来表示冷弯性能。

冷弯性能实质反映了钢材在不均匀变形下的塑性，在一定程度上比伸长率更能反映钢映了钢材在不均匀变形下的塑性，在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状态及内应力、杂质等缺陷，因此可以用冷弯的方法来检的内部组织状态及内应力、杂质等缺陷，因此可以用冷弯的方法来检验钢的质量。

根据不同的钢筋规格对应不同的弯心直径。

验钢的质量。

根据不同的钢筋规格对应不同的弯心直径。

上一页下一页返回图图-钢材的冷弯试验钢材的冷弯试验返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能.可焊性能可焊性能绝大多数钢结构、钢筋骨架、接头、埋件及连接等都采取焊接方式。

绝大多数钢结构、钢筋骨架、接头、埋件及连接等都采取焊接方式。

焊接质量除与焊接工艺有关外，还与钢材的可焊性有关。

当含碳量超焊接质量除与焊接工艺有关外，还与钢材的可焊性有关。

当含碳量超过后，钢的可焊性变差。

硫能使钢的焊接处产生热裂纹而硬过后，钢的可焊性变差。

硫能使钢的焊接处产生热裂纹而硬脆。

锰可克服硫引起的热脆性。

沸腾钢的可焊性较差。

其他杂质含量脆。

锰可克服硫引起的热脆性。

沸腾钢的可焊性较差。

其他杂质含量增多，也会降低钢的可焊性。

增多，也会降低钢的可焊性。

.冷加工及热处理冷加工及热处理.冷拉强化和时效处理冷拉强化和时效处理冷加工是指钢材在常温下进行的加工，常见的冷加工方式有：

冷拉、冷加工是指钢材在常温下进行的加工，常见的冷加工方式有：

冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。

钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。

钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理。

其屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理。

上一页下一页返回.建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能实际工程中，往往按工程要求，所选的钢筋塑性偏大，强度偏低，或实际工程中，往往按工程要求，所选的钢筋塑性偏大，强度偏低，或者利用号钢时，可以通过冷拉及时效处理来调整其性质，并者利用号钢时，可以通过冷拉及时效处理来调整其性质，并达到节省钢材的目的。

达到节省钢材的目的。

冷拉是冷加工的一种，是将钢筋在常温下拉伸，