建筑钢材检测.ppt

1、扬州工业职业技术学院建筑材料教研室情境七 建筑钢材的性能与检测情境七 建筑钢材的性能与检测 7 1 建筑钢材建筑钢材上海宝钢上海宝钢 （一）概述（一）概述一、钢及其特性一、钢及其特性钢理 上，凡是把含量小于论碳2%，含比少的合杂质较铁碳金。称为钢含量超碳过2%，生；含量小于称为铁碳0.08%，工称为。业纯铁钢的特点具有强度高，塑性好，具有良好的性；工性能良好韧艺，易于加工；但是，材易、耐火性差。钢锈蚀 二、建筑钢材的主要品种1.型钢截面型：、方简单钢圆钢、六角、八角等；钢钢钢截面型：工字、复杂钢钢角、槽、等。钢钢钢轨 2.线材如钢筋、钢丝等。3.管材 无管缝钢、接管等。焊钢 4.板材光面板、花

2、板、彩钢纹钢色涂板等。层钢型彩板压钢 三、钢的冶炼方法简介按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：1.空法 一般制普通素。气转炉炼钢炼碳钢2.法 制素和合金。氧气转炉炼钢炼优质碳钢钢3.平法 用制素、合金或有特炉炼钢来炼优质碳钢钢殊要求的用。专钢4.法电炉炼钢白口铁白口铁液生态铁液生态铁吹入空或气氧气吹入空或气氧气钢钢注成浇钢锭注成浇钢锭 脱 氧 脱 氧熔融 四、钢的分类1.按冶炼方法分2.按质量分 按 S 和 P 元素含量，分普通量、为质钢优和特殊量。质钢质钢钢钢转炉钢转炉钢沸腾钢沸腾钢电炉钢电炉钢平炉钢平炉钢按冶 方法分炼按冶 方法分炼按程度分脱氧按程度分脱氧半镇静钢半镇静钢镇静钢镇静钢特殊镇静

3、钢特殊镇静钢按材料分炉衬酸性和为钢碱性钢 四、钢的分类3.按化学成分分4.按用途分 分建筑、工具、特殊性能为钢结构钢钢（如不、耐酸、耐、磁等。钢锈钢钢碱钢钢钢钢中碳钢中碳钢低合金钢低合金钢高碳钢高碳钢低碳钢低碳钢素碳钢素碳钢合金钢合金钢中合金钢中合金钢高合金钢高合金钢C 0.25%C=0.25%0.60 C 0.60 合金 含量总5%5%10 10 （二）钢材的性质 准件标试按照一定的要求，表面行削加工后的件。对进车试l0 A0d0l 非准件标试不加工，直接在材上切取的件。经过线试头部头部工作段一、拉伸性能1.低碳钢的拉伸性能 0钢材拉伸过程的-图钢材拉伸过程的-图OB性段弹阶BC 屈服 段阶

4、CD 强化段阶DE段颈缩阶A0BCB0DCEDFEC上上屈服点C下下屈服点以下屈服点的力作应材的屈服强度。为钢（1）拉伸试验过程 0钢材拉伸弹性阶段示意图钢材拉伸弹性阶段示意图AB0性段弹阶性段弹阶p 比例限，极MPa。pBB性限，弹 极MPa。注：由于 A、B点相距两近，一般较认为p=B。0 钢材拉伸屈服阶段示意图 钢材拉伸屈服阶段示意图AB0C下C上CBC下C上C屈服 段阶屈服 段阶放大后放大后 0 钢材拉伸强化阶段示意图 钢材拉伸强化阶段示意图AB0C下C上CD D D D D强化段阶强化段阶bb 抗拉强度或强 度限。极DC 0E钢材拉伸颈缩阶段示意图钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上

5、CDDE 颈缩阶段 （2）拉伸过程的参数强度指标屈服强 度：抗拉强 度：塑性指标伸 率：长0AFss0AFbb%100001lll 2.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 0.2来代替屈服强度。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形。总变ba性形弹变99.8%。ob 塑性 形变0.2%。二、冲击韧性定义及指标指材抵抗冲荷而不被破坏的能力。其大小用冲钢击载性击韧值k表示。k 越大，冲性越好。则击韧k是以件冲破坏缺口位面上所消耗的功试击时处单积（J/cm2）。影响因素硫、磷含量高

6、，存在化偏析，含非金物，学属夹杂焊接形成裂，度降低等，均降低冲性。纹温会击韧于承受冲荷和振荷部位的材，必考对击载动载钢须虑冲性。击韧Construction Materials冲击韧性试验示意图 图 冲击韧性试验(a)试件装置(a)试件 冲击 55 40（b）V 型缺口试件 10 10(b)三、耐疲强度三、耐疲强度 在反复荷载作用下的结构构件，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验中，试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。一般认为，钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，因此，钢材的疲劳极限

7、与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。由于疲劳裂纹是在应力集中处形成和发展的，故钢材的疲劳极限不仅与其内部组织有关，也和表面质量有关 四、硬度四、硬度 钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。布氏法的测定原理是利用直径为（）的淬火钢球，以 P（）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得到直径为（）的压痕，以压痕表面积（）除荷载，所得的应力值即为试件的布氏硬度值，以数字表示，不带单位。洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果。五、工艺性

8、能1.冷弯性能 指材在常下承受曲形的能力。钢温弯变 冷的指：心直弯试验标弯径 d件厚度（直）与试径a的比值d/a；曲角度（弯90 或 180）；曲外表面无肉眼试样弯可裂冷合格。见纹则弯 通冷，更有助于暴露材的某些在缺陷过弯试验钢内，能揭示材是否存在部不均、力和物等缺它钢内组织匀内应夹杂陷。2、冷加工性能及时效（1）冷加工强化冷加工强化是材在常钢温下，以超其屈服点但不过超抗拉强度的力其过应对进行的加工。建筑材常用的冷加工有钢冷拉、冷拔、冷、刻痕轧等。材行冷加工的目的对钢进，主要是利用效提高强时度，利用塑性材，节约钢同也到直和除的时达调锈目的。（2）时效材的延，其强度、硬度提高，而塑性、冲钢随时间

9、长击韧性降低的象效。现称为时效分自然效和人工效。时为时时两种 自然 效是其冷加工后，在常下放置时将温15 20d；人工效是冷加工后的材加至时将钢热100 200保持 2h 以上。效理后的材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都经过时处钢提高，而塑性和 性降低。将韧 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。可性受化成分及含量的影。含量高、含硫量高焊学响碳、合金元素含量高等，均降低可 性。含量小于会焊碳0.25%的非合金具有良好的可性。钢焊接含量低的或平的。焊结构应选择碳较氧气转炉炉镇静钢采用高及合金，了改善接后的硬脆性，当碳钢钢时为

10、焊焊接一般要采用前及后理等措施。时焊预热焊热处3、可焊性 （三）钢材的化学成分及对性能的影响（三）钢材的化学成分及对性能的影响（1）碳：土木工程用钢材含碳量不大于 0.8。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低，碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。（2）硅：当硅在钢中的含量较低（小于 1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。（）锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在 1%范围内，它的作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。（）硫：硫是很有害元素。呈非金属硫化物

11、夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。（）磷：为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大，磷在钢中的偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。（）氧：为有害元素。主要存在于非金属夹杂物内，可降低钢的机械性能，特别是韧性，氧有促进时效倾向的作用，氧化物造成的低熔点亦使钢的可焊形变差。（）氮：氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。氮可加剧钢材的

12、时效敏感性和冷脆性，降低可焊性。在有铝、妮、钒等的配合下，氮可作为低合金钢的合金元素使用。（）钛：钛是强脱氧剂。它能显著提高强度，改善韧性和可焊性，减少时效倾向，是常用的合金元素。（）钒：钒是强的碳化物和氮化物形成元素。能有效提高强度，并能减少时效倾向，但增加焊接时的淬硬倾向。（四）建筑钢材的标准与选用 一、钢结构用钢材（一）碳素结构钢 1.牌号表示法素的牌表示按序由代表屈服点的字母（碳结构钢号顺Q）、屈服点（数值/mm2）、量等符质级号(A、B、C、D)、程度符脱氧号(F、B、Z、TZ)等四部分 成。组 如：Q235 AF 表示 屈服点不小于为235MPa 的 A沸。级腾钢当为或特殊，牌表示

13、“”“镇静钢镇静钢时则号与Z”符可予以省号略。2.牌号 共有 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 五牌。个号 3.技术要求 化成分、力性能、冷性能 符合学学弯应GB700定。规 Q195、Q215，含量低，强度低，塑性、性、加碳韧工性能和可性好，主要用于制薄板和、制造焊轧盘条铆、地脚螺栓等。钉Q235，含适中，合性能好，强度、塑性和接等碳综焊性能得到很好配合，用途最广泛。常制成或筋轧盘条钢，以及、方、扁、角、工字、槽等型圆钢钢钢钢钢钢钢，广泛地 用于建筑工程中。应Q255、Q275，强度、硬度高，耐磨性好，塑性较较和可性能有所降低。主要用作接螺栓接的焊铆与连结构及加工机械零件。4

14、、性能与应用 （二）低合金高强度结构钢 在碳素钢的基础上，加入总量小于的合金元素炼成的钢，称为低合金高强度结构钢，简称低合金结构钢。常用的合金元素有硅、锰、钛、钒、铬、镍、铜等。1.牌号表示方法 由代表屈服点的音字母（拼Q）、屈服点、量等符（数值质级号A、B、C、D、E）三部分按序成。顺组 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 五牌。个号 3.技术要求 其化成分、力性能、冷性能 符合学学弯应GB/T1591 的 定规 4.应用Q295，中只含有少量合金元素，强度不高，但有钢极良好的塑性、冷、接及耐性能。主

15、要用于建筑弯焊蚀工程中强度要求不高的一般工程。对结构Q345、Q390，合力性能好，接性能、冷加综学焊热工性能和耐 性能均好，蚀C、D、E具有良好的级钢低性。主要用于承受高荷的接。温韧较载焊结构Q420、Q460，强度高，特是在理后有高的别热处较综合力性能。主要用于大型工程及要求强度高、学结构荷大的型。载轻结构 二、钢筋混凝土用钢材钢筋混凝土用钢材 1、热轧钢筋（1）生产 采用加制自然冷却钢锭经热轧而成。（2）分类筋混凝土用筋分光钢热轧钢为圆筋和肋筋。钢带钢两种（3）牌号直光筋：热轧条圆钢HPB235肋筋：热轧带钢HRB335、HRB400、HRB500 H、R、B 分（别为热轧Hotroll

16、ed）、肋（带Ribbed）、筋（钢Bars）三英文首位字母。个词 推荐公尺寸：称光：圆8、10、12、16、20；肋：带6、8、10、12、16、20、25、32、40 和 50mm 符合下表的定。应规表面形状强度等代级号公称直径屈服点 s，MPa抗拉强 度b，MPa伸 率长5，%冷弯d心直弯径a筋公钢称直径不小于光圆HPB2358 2023537025180d=a月牙肋HRB3356 2528 5033549016180d=3a180d=4aHRB4006 2528 5040057014180d=4a180d=5aHRB5006 2528 5050063012180d=6a180d=7a（

17、4）热轧钢筋的力学性能、工艺性能 2、低碳热轧圆盘条（1）概述低的公直碳热轧圆盘条称径为5.5 30mm，大多通卷机成卷供，因此、或材。过线盘应称为盘条盘圆线（2）分类按用途分：供拉用（代为丝盘条号 L）、供建筑和其他一般用途用（代盘 条号 J）。两种（3）牌号低的牌表示方法由屈服点符、屈服碳热轧圆盘条号号点、量等符、方法符、用途符数值质级号脱氧号类别等五容表示。号个内 （4）力学性能和工艺性能（5）应用大量用作建筑工程中筋混凝土的配筋外，适用于钢还供拉、包装及其用途。丝它牌 号力性能学冷弯试验180d=心直弯径a=直试样径屈服点 s，MPa抗拉强 度 b，MPa伸 率长5，%不小于Q2152

18、1537527d=0Q23523541023d=0.5a低的力性能和工性能 碳热轧圆盘条学艺 3、预应力混凝土用热处理钢筋（1）概述理筋是淬火和回火热处钢经过理的螺筋。分有调质处纹钢纵肋和无肋，其外形分纵两种右。代别见图号为RB150。（2）规格 公直称径 6、8.2、10mm。（3）牌号 有 40Si2Mn、48Si2Mn 和 45Si2Cr 三。个有 肋纵无 肋纵 （4）力学性能（5）特点及应用理筋具有很高的强度外，具有好的塑性和性热处钢还较韧，特适合于力件。别预应构但其力腐及缺陷敏感性强，防止生及刻痕对应蚀应产锈蚀等象。理筋不适用于接和点的筋。现热处钢焊焊钢力混凝土用理筋的力性能 预应热

19、处钢学公直称径mm牌 号0.2b10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr132514706 4、冷轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋（1）生产冷肋筋由冷或冷拔后，在表轧带钢热轧圆盘条经轧减径面冷成面或三面有肋的筋。筋冷后允轧两钢钢轧许进行低回火 理。温处（2）牌号按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170 共五牌。个号（3）规格直范径围为4 12mm，推荐的公直称径为5、6、7、8、9、10mm （4）力学性能和工艺性能符合应GB13788 的相定。关规（5）应用冷肋筋用于非力件，相比，轧带钢预应构与热轧圆盘条强 度提高

20、 17%左右，可材节约钢30%左右；用于力件，低冷拔比，伸率高，筋预应构与碳丝长钢与混凝土之的粘力大，适用于中、小力混凝土间结较预应件，也适用于接筋。结构构焊钢网 5、预应力混凝土用钢丝及钢绞线预应力混凝土用钢丝及钢绞线 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。、钢丝（1）生产以素原料，淬火、酸洗、冷拉制成优质碳结构钢盘条为经的用作力混凝土骨架的。预应钢丝（2）分类按交分冷拉和消除力；货状态为钢丝应钢丝两种按外形分光面和刻痕。为钢丝钢丝两种（3）力学性能符合相准定。应应标规主要用作梁、吊梁、杆、板、大口管道等钢丝桥车电楼径力混凝土件中的力筋。预应构预应 、

21、钢绞线（1）生产 由多根形面捻制而成。按左捻制成回火理消除圆断钢丝钢绞线并经处力。内应（2）规格按力松弛性能分：松弛（代）、松弛钢绞线应为两级级号级（代）。公直有号称径9.0、12.0、15.0mm 三格。种规（3）特点及应用其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、量定、成钢绞线与质稳盘供不需接等点。应头优 适用于作大型建筑、公路或路梁、吊梁等大跨度力混凝铁桥车预应土件的力筋，广泛地用于大跨度、重荷的工程中。构预应钢应载结构 （五）钢材的锈蚀和防止一、钢材的锈蚀一、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：（

22、）化学锈蚀（）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。（）电化学锈蚀（）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。二、防止钢材锈蚀的措施二、防止钢材锈蚀的措施1、保护层法、保护层法 钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。薄壁钢材可采用热浸镀锌等措施。混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境条件等，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。2、制成合金钢、制成合金钢 钢材的组织及化学成分是引起钢材锈蚀的内

23、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。3、电化学保护法、电化学保护法 7 2 铝材和铝合金铝属于有色轻金属，密度为 2.7 g cm3，是钢的 1/3；铝的熔点低，为 660。特点：良好的导热性、导电性和热反射性，并易于加工和焊接。纯铝材质软、强度低，不适于建筑工程使用。纯铝中加人适量的镁（Mg）、铜(Cu）、锰（Mn）、锌（Zn）等合金元素，从而制得各种铝合金，使强度大幅度提高。一、铝合金的分类与特性一、铝合金的分类与特性1、防锈铝合金、防锈铝合金 又称防锈铝，其特点是耐腐蚀性较高，抛光性好，能长期保持

24、光亮的表面，强度比纯铝高，塑性及焊接性能良好，但切削加工性能不良。用于承受中等或低荷载及要求耐腐蚀卫光洁表面的构件、铝管。2、硬铝合金、硬铝合金 简称硬铝硬铝合金经淬火时效处理后强度高极限强度达 480 MP；硬铝合金耐蚀性好，塑性较低，焊接和加工性能不及防锈铝合金因此大多用铆接接头。生产门窗、货架、柜台的主要铝合金原料建筑上用作承重结构，是轻型结构的主要结构材料。3、超硬铝合金、超硬铝合金 又称超硬铝，超硬铝合金经热处理后，其强度和硬度比硬铝合金更高，塑性及耐蚀性中等；切削加工性和点焊性能良好。用作承重构件和高荷载构件。二、建筑用铝合金制品二、建筑用铝合金制品 1、铝合金门窗、铝合金门窗 铝

25、合金门窗质量轻，气密性、水密性和隔声性能好；色泽美观，不锈蚀，不褪色，与普通窗相比强度高，刚度大，坚固耐用。2、铝合金装饰板、铝合金装饰板 花纹板：可用于墙面装饰以及楼梯踏步等处。波纹板：适用于旅馆、饭店商场墙面和屋面的装饰。穿孔板：可用于宾馆、饭店、剧场、影院、播音室等应用：应用：公共建筑和中高档民用建筑隔音、吸音板，也可用于各类车间厂房作为降噪声措施。本章小结钢材是建筑工程中常用的建筑材料之一。建筑钢材主要包括各种型钢、钢筋、钢丝和钢绞线等；建筑钢材的主要性能包括力学性能、工艺性能和耐久性三个方面；建筑钢材所用的钢种包括碳素结构钢（非合金钢）、低合金高强度结构钢。建筑工程中常用的钢筋，其力

26、学性能、工艺性能、化学成分等必须符合相应标准的规定。钢丝和钢绞线具有强度高、变形较小等特点，主要用作普通预应力混凝土结构及大跨度预应力结构的预应力筋。例例 7-1 什么是钢材的冷弯性能？它的表示方法及实际意义是什么？例例 7-2 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？例例 7-3 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？韩国汉城大桥倒塌韩国汉城大桥倒塌1994 年 10 月 21 日韩国汉城汉江圣水大桥中段 50 m 长的桥体象刀切一样坠入江中，造成多人死亡。该桥由韩国最大的建筑公司之一东亚建设产业公司于 1979 建成。

27、事故原因调查团经五个多月的各种试验和研究，于次年 4 月2 日提交了事故报告。事故原因主要有以下两方面：a.东亚建筑公司没有按图纸施工，在施工中偷工减料，利用疲劳性能很差的劣质钢材，这是事故的直接原因。b.当时韩国缩短工期及汉城市政当局在交通管理上疏漏也是大桥倒塌的主要原因。设计负载限制为 32 t，建成后交通流量逐年增加，超常负荷，倒塌时负载为 43.2 t。某厂的钢结构屋架用中碳钢焊接而成，使用一段时间后，屋架坍塌，请分析事故原因。1980 年 3 月 27 日，北海爱科菲斯科油田的 A.L.基儿兰德号平台突然从水下深部传来一次震动，紧接着一声巨响，平台立即倾斜，短时间内翻于海中，致使 23 人丧生，造成巨大的经济损失。谢 谢！