第7章 建筑金属材料.pptx

1、清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS（第七章第七章 建筑金属材料建筑金属材料）主讲人：主讲人：XXXXXX清

2、华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu教学目教学目标掌握：掌握：钢材主要技术性能、土木工程用钢材的品种与选用。熟悉熟悉：钢材的分类，加工处理。了解了解：钢材的冶炼，其他建筑金属的性能和应用。u教学重点教学重点钢材主要技术性能钢材的冷加工和热处理土木工

3、程用钢材的品种与选用本章主要教学内容与要求清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS建筑金属材料“鸟巢”的钢结构造型u钢材的冶炼和分类u钢材的主要技术性能u钢材组织和成分对性能的影响u钢材的冷加工与热处理u钢材的技术标准及选用u钢材的锈蚀与防护u其他建筑

4、金属材料清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS钢材的冶炼u钢和铁的主要成分都是铁和碳，用含碳量的多少加以区分，含碳量大于2.11的为生铁，小于2.11的为钢。u钢由生铁冶炼而成。生生铁的性质硬而脆，塑性很差，抗拉强度很低。通过冶炼将生铁中的含碳量降至

5、2.11以下，其他杂质含量降至一定的范围内，显著改善其技术性能。u钢的冶炼方法主要有平炉法平炉法、转炉法炉法、电炉法炉法以及特种特种炼钢法法，不同的冶炼方法对钢材的质量有着不同的影响。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu按照钢的化学成分，可将钢材

6、分为碳素钢和合金钢两大类 碳素钢碳素钢：钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为碳时；合金钢合金钢：钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为其他合金元素时。u(1)碳素钢根据含碳量多少，碳素钢可分为：低碳钢：含碳量0.25以下。中碳钢：含碳量0.250.6。高碳钢：含碳量大于0.6。u(2)合金钢根据合金元素的含量分：低合金钢：合金元素总含量小于5；中合金钢：合金元素总含量在510之间；高合金钢：合金元素总含量大于10。钢材的分类按化学成分按化学成分 清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生

7、课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu普通碳素普通碳素钢按钢中所含硫、磷量来分来：普通碳素钢：硫含量0.055，磷含量0.045优质碳素钢：硫含量0.040，磷含量0.040高级优质碳素钢。硫含量0.030，磷含量0.035u合金合金钢按冶金质量分类：普通合金钢：硫含量0.05，磷含量0.045优质合金钢：硫含量0.030，磷含量0.035高级优质合金钢：硫含量0.020，磷含量0.030特级

8、优质合金钢：硫含量0.015，磷含量0.025 钢材的分类按质量、用途按质量、用途u根据钢的用途，可分为结构钢、工具钢和特殊钢：结构钢结构钢：用作工程结构构件及机械零件，土木工程中常用工具钢工具钢：用过各种量具、刀具及模具的钢特殊钢特殊钢：有特殊物理、化学及机械性能，如不锈钢、耐热钢等清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业

9、出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢、特殊镇静钢等四种：沸腾钢沸腾钢：炼钢时加入锰铁进行脱氧，脱氧很不完全，故称沸腾钢，代号为“F”。沸腾钢组织不够致密，杂质多，质量较差，但其生产成本低、产量高，可广泛用于一般的建筑工程。镇静钢镇静钢：炼钢时一般采用硅铁、锰铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧充分，这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，基本无气泡产生，故称镇静钢，代号为“Z”。镇静钢虽成本较高，但其组织致密、成分均匀、性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要结构工程。半镇静钢半镇静钢：脱氧程度介于沸

10、腾钢和镇静钢之间，为质量较好的钢，代号为“b”。特殊镇静钢特殊镇静钢：脱氧完全彻底的钢，代号为“TZ”。特殊镇静钢钢材的质量最好，用于特别重要的工程结构。钢材的分类按脱氧程度按脱氧程度清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS建筑钢材的主要技术性能 u力

11、学性能力学性能抗拉性能冲击韧性耐疲劳硬度u工工艺性能性能冷弯性能焊接性能u钢材的性能是合理选用的钢材的基本依据。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS抗拉性能抗拉性能u抗拉性能抗拉性能是土木工程用钢材最主要的技术性能。u通过拉伸试验可以测得屈服屈服强

12、度度、抗拉抗拉强度度和伸伸长率率，这些是钢材的重要技术性能指标。u弹性阶段弹性阶段：OA段，弹性极限弹性极限(Re)应力-应变呈正线性关系，其比值为弹性模量。u屈服阶段：屈服阶段：AB段，应力超过Re后，开始产生塑性变形；下屈服点(B下)，屈服强度（屈服强度（ReL）。u强化阶段：强化阶段：BC段，钢材抵抗外力的能力重新提高，抗拉极限抗拉极限(Rm)u颈缩阶段：颈缩阶段：CD段，拉断前薄弱处截面显著缩小，产生“颈缩”低碳钢受拉时应力-应变图 中碳钢与高碳，规定产生残余变形为原标距长度0.20.2时的应力值作为屈服强度，称条件屈服点条件屈服点，用 R Rp0.2p0.2表示清华大学出版社清华大学

13、出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS屈强比屈强比u屈屈强比比指的是屈服强度和抗拉强度之比；亦有强屈比屈比概念u屈强比能反映钢材的利用率利用率和可靠性可靠性。屈强比越小，其结构的安全可靠性越高，不易因局部超载而造成脆性断裂而破坏；但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，

14、造成钢材浪费。u建筑结构钢合理的屈强比一般为0.600.75。常用碳素钢的屈服比为0.580.63。普通的合金钢的屈强比在0.670.75。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS塑性塑性u建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸伸长率率和断面收断

15、面收缩率率表示。u伸伸长率（率（）通常以5和10分另表示L05d0和L010 d0时的伸长率。对于同一种钢材，其5 10。u断面收断面收缩率率(Z)(Z)u伸长率和断面收缩率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力；伸长率越大或断面收缩率越高，钢材塑性越大。u清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社

16、 CHINA MACHINE PRESS冲击韧性u冲击韧性是指钢材抵抗冲抵抗冲击荷荷载作用作用的能力，用冲断试件所需能量的多少来表示。可通过冲击试验确定。u当冲击摆从一定高度自由落下将试件冲断时，试件吸收的能量等于冲击摆所做的功，缺口底部处单位面积上所消耗的功，即为冲击韧性指标。u钢材冲击韧性与钢材化学成分化学成分、组织状态组织状态以及冶炼冶炼、加工加工都有关系。钢材中磷、硫磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业

17、大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu钢材的硬度是指其表面抵抗硬物压人产生局部变形表面抵抗硬物压人产生局部变形的能力，常用的测试方法有布氏法布氏法、洛氏法洛氏法和维氏法维氏法等，土木工程用钢材常用布氏硬度布氏硬度表示，其代号为HB。u硬度值往往与其他性能有一定的相关性。如钢材的HB值值与抗拉强度抗拉强度之间就有较好的相关关系。对于碳素钢碳素钢：当HB175时，Rm3.6HB；当HB1

18、75时，Rm3.5HB疲劳强度疲劳强度u钢材在交变荷载反复作用下，可在远小于抗拉强度的情况下发生破坏，这种破坏称为疲疲劳破坏破坏。u钢材的疲劳破坏的指标用疲疲劳强度度（或称疲劳极限）来表示，它是指试件在交变应力下，作用107周次，不发生疲劳破坏的最大应力值。u一般来说，钢材的抗拉强度高，其疲劳极限也较高。硬度硬度清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科

19、生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS冷弯性能冷弯性能u冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，冷弯性能指标以试件在常温下所能承受的弯曲程（弯曲角度和弯心直径d）表示。u钢材的冷弯后，检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。若没有这些现象则认为冷弯性能合格。钢材冷弯时的弯曲角度越大，d/a越小，则表示冷弯性能越好。u钢材的冷弯性能不仅能反映其塑性，更有助于暴露钢材的内部组织是否均匀，是否存在内应力、微裂纹、表面未熔合及夹杂物等缺陷。Pad清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSI

20、TY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS焊接性能焊接性能u钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。包括两方面：接合性能接合性能，即在一定焊接条件下，产生焊接缺陷的敏感性；使用性能使用性能，即在一定焊接工艺条件下，焊接接头满足使用要求的适应性。u钢

21、材的含碳量(C)和碳当量碳当量(CE)是决定焊接性的主要因素。我国的热轧带肋钢筋的碳当量规定为CE0.55。u常用土木工程用钢材的焊接性低碳钢碳当量CE0.25，塑性好，焊接性能优良。低合金高强度结构钢：当CE0.4时，焊接性能良好；当CE0.4时，焊接性较差，焊前需预热，焊后应及时进行热处理，以消除应力。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程

22、机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS钢材焊接质量检验钢材焊接质量检验u钢材焊接后必须取样进行焊接质量检验，一般包括外观检查和力学试验：外观检查外观检查：焊缝处有无裂纹、砂眼、咬肉和焊件变形等缺陷；力学试验力学试验：进行拉伸试验或者弯曲试验，要求试验时试件的断裂不能发生在焊接处。焊接点断裂点断裂点清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRE

23、SS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS体心立方体体心立方体钢材的组织u钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性的基础。u原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不同的晶格晶格，晶体结构会随着温度或压力的改变发生同素异构同素异构转变。铁素体铁素体奥氏体奥氏体渗碳体渗碳体珠光体珠光体钢的组织形式固溶体(Fe中固溶微量C)化合物(Fe和C化合物Fe3C)机械混合物(固溶体和化合物)钢的基本组织面心立方体面心立方体清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清

24、华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS钢的基本组织与性能组织名称含碳量结构特征抗拉强度（MPa）布氏硬度延伸率性能铁素体铁素体 0.02%C溶溶 于于 Fe中的固体相中的固体相180280508030%50%性性能能与与纯纯铁铁相相似似，即即强强度度、硬度低，塑性、韧性好。硬度低，塑性、韧性好

25、。珠光体珠光体0.8铁铁素素体体与与渗渗碳碳体体的的机机械械混合物混合物75015020%25%性性能能介介于于铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体之之间间，强强度度较较高高，硬硬度度适适中中，有一定的塑性。有一定的塑性。渗碳体渗碳体6.69化合物化合物Fe3C 强度极高强度极高800接近于零接近于零铁铁中中的的主主要要强强化化相相，强强度度、硬度很高，脆性大。硬度很高，脆性大。奥氏体奥氏体0.8C溶溶 于于 Fe中的固体相中的固体相400160220 40%50%其其强强度度和和硬硬度度比比铁铁素素体体高高，塑塑性性、韧韧性性好好。因因此此，钢钢材材多数加热到奥氏体进行锻造。多数加热到奥氏体进行锻造

26、。钢材的组织对性能的影响土木工程用钢的含碳量在0.8以下，基本晶体组织由铁素体和珠光体所组成，无渗碳体；强度较高，塑性、韧性较好。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS（1）碳碳：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

27、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。作为合金元素，含量在1.01.2时，强度提高，塑性和韧性明显下降，工艺性变差。（3）锰锰：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。钢材的化学成分对性能的影响清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大

28、学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS（）硫硫：硫是很有害元素。呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，增大钢材的热脆性，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。提

29、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：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。氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性，降低可焊性。0.0450.0450.0080.03钢材的化学成分对性能的影响清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机

30、械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu钢材的冷加工冷加工是在常温下通过冷拉冷拉、冷拔冷拔或冷轧冷轧，使钢材产生塑性变形，得到所需形状的工艺过程。通过冷加工的钢材，可使强度提高，称为冷加工强化冷加工强化（冷作硬化）。u对钢材进行冷加工，是充分发挥材料效用，节约钢材的一种有效方法。钢材经过冷加工后，其屈服强度提高，塑性、韧屈服强度提高，塑性、韧性和弹性模量则降低性和弹性模量则降低。冷加工冷加工冷拔模及受力示意清华大学出版社清华大学出版社清华大学

31、出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放常温下存放151520 d20 d，或加热至加热至100100200 200 后保持一定时间（后保持一定

32、时间（2 23 h3 h），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效效处理理。u常温下存放的称为自然时效自然时效，加热的方法则称为人工时效人工时效。时效时效清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESSp冷加工强化机理冷加工强化机理：冷加工产生塑性变形后，晶粒滑移，晶格畸变，抵抗外力能力提高；变形后滑移面减少，塑性降低，脆性增大，弹性模量降低。p时效强化机理时效强化机理：滑移面缺陷处碳、氮原子富集，晶格畸变加剧，滑移、变形更难。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社

33、清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu钢材热处理是将钢材在固态范围内按一定规则加热、保温和冷却，以改变其内部晶体内部晶体组织和和显微微结构构，或者消除消除钢中的内中的内应力力，从而获得需要性能的一种工艺过程。其特点是塑性降低不多，但强度提高很大，综合性能比较理想。热处理热处理温度()727

34、等温处理回火淬火正火退火时间p退火退火：退火炉中缓慢冷却，细化晶粒，均匀组织，消除钢材中的内应力；使钢材硬度降低，塑性和韧性提高。p正火正火：空气中慢速冷却，细化晶粒，消除内应力；钢材强度和硬度提高，塑性较退火小。p淬淬火火：水中或机油中迅速冷却，钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程

35、机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu钢材热处理是将钢材在固态范围内按一定规则加热、保温和冷却，以改变其内部晶体内部晶体组织和和显微微结构构，或者消除消除钢中的内中的内应力力，从而获得需要性能的一种工艺过程。其特点是塑性降低不多，但强度提高很大，综合性能比较理想。热处理热处理温度()727等温处理回火淬火正火退火时间p回火回火：将淬火后的钢材重加热到723以下某一温度范围，保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室温。p回火可消除钢材淬火时产生消除钢材淬火时产生的内应力的内应力，稳定组织稳定组织，使其硬度降低，恢复塑性和韧性。p回火温度愈

36、高，钢材硬度下降愈多，塑性和韧性等性能均得以改善。若钢材淬火后随即进行高温回火处理，则称调质处理调质处理。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu土木工程用钢钢钢结结构构用用钢钢：型钢、钢板和钢管钢钢筋筋混混凝凝土土用用钢钢：钢筋、钢丝和钢绞线u建建

37、筑筑钢材材的的主主要要钢种种碳碳素素结结构构钢钢低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢优优质质碳碳素素结结构构钢钢u钢筋筋热热轧轧钢钢筋筋冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋预预应应力力用用钢钢筋筋：热处理钢、螺纹钢筋、钢丝、钢绞线u型型钢热热轧轧型型钢钢、冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢、钢钢板板、钢钢管管土木标工程用钢材的技术准及选用清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学

38、本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS碳素结构钢u碳素结构钢的牌号及表示方法4个牌号：Q195、Q215、Q235和Q275。牌号由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧程度符号4个部分组成。质量等级有A、B、C、D。Q235AF，表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。u力学及工艺性能：机械性能（强度、冲击韧性、伸长率等）等应符合国家标准碳素结构钢碳素结构钢（GB/T 7002006）相关规定，见表7-5、7-6。u特性及应用：Q235钢钢强度较高，塑性、韧性、可焊性好，在土木工程中应用最广泛，大量用于制作钢结

39、构用钢、钢筋和钢板等。Q195钢钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好。主要用于轧制薄板和盘条等。Q215钢钢基本相同，强度稍高，还大量用作管坯和螺栓等。Q275钢钢强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性、冲击韧性和可焊性差。不宜用于建筑结构，适合制作机械零件和工具等清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出

40、版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS低合金高强度结构钢u低合金高强度结构钢，合金元素锰(Mn)、硅(Si)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、铬(Cr)、镍(Ni)及稀土元素，为镇静静钢。8个牌号：Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690。牌号由代表屈服强度的字母屈服强度的字母、屈服强度数值屈服强度数值、质量等级符号质量等级符号组成，质量等级有A、B、C、D、E五个等级。u力学及工艺性能：机械性能（强度、冲击韧性、伸长率等）等应符合国家标准低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢（GB/T 15912008）相关规定，见表7-7。与碳素结

41、构钢相比，强度较高，塑性、低温冲击韧性、可焊性和耐蚀性良好，是一种综合性能良好的建筑钢材。u特性及应用：广泛用于钢结构和钢筋砼结构中，特别是大型、重型、大跨度、高层建筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。Q345钢钢是钢结构常用牌号，承受动荷载能力和耐疲劳性好 清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社

42、机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS优质碳素结构钢u优质碳素结构钢牌号及表示方法：32个牌号：08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、55Mn、60Mn、65Mn、70Mn；带带“Mn”表示含锰量较高，不带表示含锰量较高，不带“F”表示镇静表示镇静钢钢低含锰量低含锰量（0.25%0.50）、普通含锰量普通含锰量（0.350.80）和较高含锰量较高含锰量（0.701.20）三组，表示方法为：平均含碳量的万分数平均含

43、碳量的万分数-含锰量标识含锰量标识-脱氧程度脱氧程度。u力学及工艺性能：符合国家标准优质碳素结构钢（GB/T 699）相关规定综合性能好，但成本较高。其性能主要取决于含碳量的多少，含碳量高，则强度高，塑性和韧性差。u特性及应用：3045号钢号钢主要用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓等45号钢号钢用作预应力混凝土锚具6580号号钢用于生产顶应力混凝土所用的钢丝和钢绞线。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHI

44、NE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS热轧钢筋热轧钢筋u钢筋混凝上结构用的钢筋主要由碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素钢制成。u根据其表面形状分为光光圆钢筋筋和带肋肋钢筋筋两类。热轧光圆钢筋牌号：HPB235、HPB300；热轧光圆钢筋强度低强度低，塑性和焊接性能好塑性和焊接性能好，广泛用作小型钢小型钢筋混凝土结构筋混凝土结构中的主要受力钢筋以及各种钢筋棍凝土结构中的构造筋构造筋。热轧带肋钢筋牌号：HRB(F)335、HRB(F)3400、HRB(F)3500；带“F”表

45、示细晶粒细晶粒热轧钢筋；u力学及工艺性能见表7-8、7-9。HRB(F)335、HRB(F)400钢筋的强度较高强度较高，塑性和焊接性能较塑性和焊接性能较好好，广泛用于大、中型钢筋混凝土结构的受力筋；HRB(F)500强度高，塑性和焊接性能较差，可作预应力钢筋。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械

46、工业出版社 CHINA MACHINE PRESS冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋u冷轧带肋钢筋是热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋钢筋。u抗拉强度最小值分为CRB550、CRB650、CRB800和CRB970共4个牌号。力学及工艺性能见表7-10、7-11。uCRB550钢筋的公称直径范围为412mm，CRB650及以以上牌号上牌号钢筋的公称直径为4mm、5mm、6mm。u当进行冷弯试验时，受弯曲部位表面不得产生裂纹，反复弯曲试验的弯曲半径应符合规定。钢筋强屈比屈比RmRp0.2应不小于不小于1.03，经供需双方协议可用最大力总伸长率Agt，代替断后伸长率A。u冷轧

47、带肋钢筋与冷拉、冷拔钢筋相比，强度相近，但克服克服了冷拉、冷拔了冷拉、冷拔钢筋握裹力小筋握裹力小的缺点。u冷轧带肋钢筋在中、小型预应力混凝土结构构件和普通混凝土结构构件中得到越来越广泛的应用。CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌号为预应力混凝土用钢筋。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业

48、出版社 CHINA MACHINE PRESS预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理钢筋u预应力混凝土用热处理钢筋是用热轧带钢筋经淬火和回火的调质处理而成的，按外形分为有有纵肋肋（公称直径有8.2mm、10mm两种）和无无纵助助（公称直径有6mm、8.2mm两种）两种。u牌号的含义依次为：平均含碳量的万分数平均含碳量的万分数、合金元素符号合金元素符号、合金元素平均含量合金元素平均含量（“2”表示含量为1.52.5，无数字表示含量1.5）、脱氧程度脱氧程度（镇静钢，无该项）。如40Si2Mn表示平均含碳量为0.40、硅含量为1.52.5、锰含量为1.5的镇静钢。u性能及应用：预应力混凝土所

49、用的热处理钢筋强度高，可代替高强钢丝使用；配筋根数少，节约钢村；锚固性好不易打滑，预应力值稳定；施工简便，不需调直及焊接。主要用于预应力钢筋混凝土轨枕，也可用于预应力梁、板结构及吊车梁等。清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESSu预应力混凝土用螺纹钢筋

50、也称精精轧螺螺纹钢筋筋，是一种热轧成带有不连续的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处，均可用带有匹配形状的连接器或锚具进行连接或锚固。预应力混凝土用螺纹钢筋预应力混凝土用螺纹钢筋u钢筋的公称直径范围为18mm50mm，通常采用25mm、32mm 钢筋。u按屈服强度划分四个级别，表示方法：代号代号“PSB”加屈服屈服强度最小值强度最小值（785、830、930、1080）。如：PSB930表示屈服强度最小值为930MPa的预应力混凝土用螺纹钢筋。u预应力混凝土用螺纹钢筋具有高强度、高韧性高强度、高韧性等特点，广泛应用于大型桥梁、公路预应力构件制作及岩体锚固等。清华大学出版社清华大学出版社清华大学