建筑钢材的力学性能及其技术指标.docx

建筑钢材的力学性能及其技术指标钢筋作为一种建筑材料，广泛用于各种建筑布局、出格是大型、重型、轻型薄壁和高层建 筑布局钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材钢筋的分类钢筋可按化学成分、外形、加工方法和供货形式进行分类钢筋按化学成分的不同可分为碳素钢筋和合金钢筋，碳元素和合金元素的含量还有低、中、 高之分钢筋按外形的不同分为光圆钢筋、带肋钢筋、刻痕钢筋和钢绞线〔建筑布局第三幅员2-1〕 带肋是指外表带有凸纹目前，带肋钢筋的凸纹一般为月牙纹刻痕是将刻出椭圆形的浅坑 钢绞线那么由多股高强度光圆钢筋绞合而成钢筋按加工方法的不同可分为热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢筋、冷轧钢筋和热处置钢筋等 热轧钢筋是用低碳钢或低合金钢在高温下轧制而成按照 其强度尺度值的不同，热轧钢 筋又分为235、335、400、500四个级别级别越高，钢筋的强度也越高，但塑性越差235 级钢筋用普通低碳钢〔含碳不大于0.25%〕制成，外表光圆，最小直径为6mm335、400、 500 级钢筋用低、中碳的低合金钢〔含碳不大于 0.6%，其他合金总量不大于 5%〕制成，外 表有肋纹，最小直径一般为10mm各种级别热轧钢筋的符号和所用，钢材的牌号列于表2-1。

各种级别热轧钢筋的符号和牌号 表 2-1热扎钢筋级别符号牌号曾用牌号235HPB235Q235335HRB33520MnSi400HRB400、 RRB40020MnSiV、 20MNnTi、 20MnSiNb、 K20MnSi500HRB50040Si2Mn、 48Si2Mn、 45Si2Cr注：400级K20MnSi钢筋系余热处置钢筋，牌号为RRB400牌号中的字母H暗示热轧；P暗 示光圆，R暗示带肋；B暗示钢筋数字暗示最低屈服强度尺度值冷拉钢筋是在常温下，把热轧钢筋拉伸至强化阶段所得到的钢筋热轧钢筋经冷拉后屈服 强度有较大提高，经时效处置后抗拉极限强度也有所提高，但钢筋的塑性那么有所下降冷 拉钢筋也分为四个级别，符号别离为冷拔钢筋是在常温下，使热轧光圆钢筋通过硬质合金拔丝模上比钢筋直径稍小的锥形孔， 强行拉拔而成〔建筑布局第三幅员 2-2〕拉拔次数越多，直径就越小，强度就越高冷拔 低碳钢筋用 Q235 热轧钢筋冷拔而成，分为甲、乙两级；甲级强度较高，但必需逐盘查验， 并按照查验所得的抗拉强度分为I、II两组，其直径有4mm和5mm两种；乙级强度较低，仅 要求分批查验，直径为3〜5mm。

冷拔低碳钢筋的符号为1111冷拔钢筋强度虽高，但外表 光滑，与 之间的粘结力较差，现已很少采用冷轧钢筋是在常温下，将光圆的普通低碳或低合金钢筋〔Q215、Q235、20MnSi、24MnTi〕 颠末轧制，使其减小直径，而且外表带肋〔一般为三面带有月牙纹肋〕的钢筋目前使用的 冷轧带肋钢筋按其极限抗拉强度分为CRB550、CRB650和CRB800三个牌号此中，CRB550 一般用Q215圆钢冷轧而成,CRB650用Q235圆钢冷轧而成,CRB800那么是用20MnSi或24MnTi 圆钢冷轧而成、CRB550钢筋的直径为4〜12mm, CRB650钢筋的直径为4〜6mm，CRB800钢筋 的直径目前只有 5mm 一种冷轧钢筋〜强度较高，且外表带肋，可用来代替小直径的Q235光圆钢筋或冷拔低碳钢丝 目前,CRB55O钢筋一般用来代替Q235光圆钢筋，用于现浇板或梁柱箍筋;而CRB650和CRB800 钢筋那么一般用来代替甲级冷拔低碳钢丝，用于中小型预应力构件，如预应力多孔板热处置钢筋是将500级热轧钢筋颠末加热、淬火和回火等调质处置后得到的钢筋，其强度 比500级钢筋高得多，而塑性却降低不多。

热处置钢筋用于大型预应力混领土构件该种钢 筋的符号位1111大型预应力混领土构件除采用热处置钢筋外，还常用消除应力钢丝和钢绞线它们的强度 均很高钢筋按供货形式可分为直条钢筋和盘园钢筋两种直径为10〜15mm的钢筋通常用直条供应， 长度为6〜12m；直径小于10mm的钢筋通常用圆盘供应钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形方面的性能主要用钢筋拉伸试验所得的应力-应变曲线来暗示钢筋的 种类、级别不同，其应力-应变曲线也不同热轧和冷拉钢筋的应力-应变曲线具有明显的流 幅，该类钢筋又被称为软钢；冷拔、冷轧、热处置钢筋、高强钢丝和钢绞线的应力-应变曲 线那么无明显流幅，该类钢筋又被称为硬钢软钢典型的拉伸应力-应变曲线如图2-3所示建筑布局第三版在a点之前，材料处于弹 性阶段，应力与应变成正比，其比值即为钢筋的弹性模量11111111对应于a点的应力称 为比例极限a点以后，应变增加变快，图形变曲，钢筋开始暗示出塑性的性质当达至b 点时，应力不再增加而应变却继续增加，钢筋开始塑性流动，直至c点这种现象称为钢筋 的“屈服〃，对应于b点的应力称为屈服强度，be程度段称为流幅或屈服台阶C点以后， 钢筋又局部恢复弹性，应力沿曲线上升至最高点d,对应于d点的应力称为极限强度，cd 段称为强化阶段。

d点以后，钢筋在薄弱发生局部颈缩现象，塑性变形迅速增加，而应力 却随之下降，达到e点时试件断裂断裂后的残剩应变称为伸长率，用§暗示强度级别不同的软钢，其应力-应变曲线也有所不同235〜500级热轧钢筋的应力-应变 曲线如图2-4所示，建筑布局第三版由图可知，随着级此外提高，钢筋的强度增加，但伸长 率降低硬钢典型的拉伸应力-应变曲线如图2-5所示建筑布局第三版，由图可知，这类钢筋无明 显的流幅和屈服强度与软钢比拟，这类钢筋的极限强度较高而伸长率较小钢筋的变形性能除伸长率之外，还有冷弯性能它是指钢筋在常温下承受弯曲的性能，采 用冷弯试验测定冷弯试验的合格尺度为：在规定的弯心直径D和冷弯角度a下弯曲后，在 弯曲处钢筋无裂纹、鳞落或断裂现象按钢筋技术尺度，不同种类钢筋的D和a的取值不同， 例如335级月牙纹钢筋的a=180当直径不大于25 mm时，弯心直径D=3d，当直径d大于 25 mm时，弯心直径D=4d钢筋在弹性阶段的应力与应变之比称为弹性模量，用11111暗示，各种钢筋的11111数值 见附表5和附表6建筑布局第三版钢筋混凝土布局计算时，软钢和硬钢设计强度的取值依据不同软钢取屈服强度作为设计 强度的依据，这是因为这种钢筋屈服后有较大的塑性变形，这时即使荷载底子不增加，构件 也会发生很大的裂缝和变形，以致不克不及使用。

硬钢无明显的屈服点，但为防止构件俄然 破坏并防止构件裂缝和变形太大，设计强度也不克不及取为抗拉极限强度，而是取其残剩应 变为0.2%时相应的强度1111111〔称为条件屈服强度〕作为设计强度的依据，如图2-5所示 建筑布局第三版钢筋混凝土布局及预应力混凝土布局对钢筋性能的要求 钢筋混凝土布局及预应力混凝土布局对钢筋性能的要求主要有以下几点：1）有较高的强度和适宜的屈强比这里的强度是指屈服强度或条件屈服强度屈强比是指 屈服强度与极限强度之比，该值可反映布局的可靠程度：屈强比小，布局可靠，但钢材 强度的操纵率低，不经济；屈强比太大，那么布局不成靠2）有较好的塑性这里包管构件破坏前有较明显的预兆〔明显的变形和裂缝〕，包管好塑 性的办法是钢筋拉伸率不小于规定值，而且冷弯试验合格3）与混凝土之间有良好粘结力这是钢筋与混凝土共同工作的根底4）具有较好的可焊性包管焊接后接头的受力性能良好，拉伸破坏不发生在接头处此外，在寒冷地域〔例如-2or以下〕对钢筋的低温性能也有必然的要求，不宜采用冷 加工钢筋，以免发生脆性破坏钢筋的选用钢筋混凝土布局及预应力混凝土布局的钢筋，应按以下规定选用：1） 钢筋混凝土布局中的钢筋和预应力混凝土布局中的非预应力钢筋宜采用牌号为HRB335 、HRB400的热轧钢筋，也可采用HPB235〔dW12mm〕热轧钢筋；2） 预应力钢筋宜采用钢绞线和消除应力钢丝，也可采用热处置钢筋；对中小型构件中的预应力钢力学AA-影响钢材机械和加工等性能的因素有很多，此中钢材的化学成分及其微不雅组织布局 是最主要的，而冶炼、浇铸、轧制的过程，残剩应力、温度、钢材硬化、热处置的影响等 也是重要的因素，先分述如下。

一、化学成分钢材是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于 2%时那么为铸铁制造钢布局所用的材料有 碳素布局钢中的低碳钢和低合金布局钢碳素布局钢由纯铁、碳及杂质元素组成，此中纯 铁约占99%,碳及杂质元素约占1%；低合金布局钢种，除了铁、碳之外还参加总量不超过 3%的合金元素碳及其他元素虽然所占比例不大，但对钢材性能却有重要影响碳的含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响含碳量增加，钢材的抗 拉强度和屈服强度也随之提高但是其塑性、冷弯性能和冲击韧性，出格是在低温冲击韧 性降低，可焊性变坏因此钢布局的含碳量不宜太高，一般不超过 0.22%，在焊接布局中 那么应限制在0.22%以内锰是布局钢中的常有元素锰能够显著提高钢材强度而不外多降低塑性和冲击韧性 锰有脱氧作用，是弱脱氧剂锰还能消除硫对钢材的热脆作用碳素钢种锰是有益杂质， 低合金钢中锰是合金元素我国低合金钢中锰的含量在1.2%〜1.6%锰可使钢材的可焊 性降低，故含量应受限制硅是有益元素，有更强的脱氧作用，是强脱氧剂而且硅能使钢材的晶粒变细，适量 的硅可提高钢材的强度而对其塑性、冷弯性能、冲击韧性和可焊性不会发生不良的影响 过量的硅将降低钢材的塑性和冲击韧性，恶化其抗绣能力和焊接性。

硅的含量，在碳素镇 静钢中为0.12%〜0.3%，低合金钢中为0.2%〜0.55%钒是熔炼锰钒低合金时特意添加的一种合金元素，可提高钢材强度和细化钢的晶粒， 钒的化合物具有高温不变性，使钢材的高温硬度提高15MnV钢是在低合金16Mn的根底上 加上适量的钒而熔炼成功的一种新的强度较高的低合金布局钢硫和磷是两种极为有害的元素硫与铁化合成硫化铁〔FeS〕，散步在纯铁体晶粒的间 层中含硫量过大时，会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等当温度在 800°C〜1200°C时，如在焊、铆和热加工时，硫化铁将融化使钢材变脆而发生裂纹,称之为 “热脆〞故应限制布局尤其是焊接布局的含硫量，一般要求不超过0.033%〜0.050%磷 的有害作用主要是使钢在低温时韧性降低而且容易发生脆性破坏，称之为“冷脆〞故也 应限制其含量不超过0.035%〜0.045%氧和氮容易从铁液中逸出，含量较少这两种物质是及其有害的元素，使钢材变脆氧的作用与硫类似，是引起热脆的因素之一氮能使钢材强化，与磷的作用相似，显著降 低钢材的塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增大时效倾向和冷脆性因此，重要的钢布局 出格是在低温动载下的布局用钢也应严格限制其含量。

二、冶炼、浇铸、轧制过程的影响1.冶炼和浇铸过程冶炼和浇铸这一冶金过程形成了钢的化学成分与含量、金相组织布局以及不成防止的 冶金缺陷，从而确定不同的钢种钢号和相应的力学性能我国目前钢布局冶炼的方法主要是平炉和氧气顶吹转炉两种，其质量大体相当电路 钢布局精良，但成本高，钢布局中一般不消注锭过程中因脱氧程度不同，别离称为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢镇静钢因为浇铸 时投入锰和适量的硅作脱氧剂，保温时间长，气体容易逸出，没有沸腾现象镇静钢杂质 少，偏析等冶金缺陷不严重，因而性能比沸腾钢好，但价格略高脱氧程度的不同和脱氧剂局部进入钢材，对钢材的化学成分发生影响，镇静钢中硅的 含量较多，因而与沸腾钢比拟，其强度和冲击韧性较高冶炼和浇铸的过程会发生偏析、非金属夹杂、气孔等冶金缺陷，从而降低钢材的力学 性能偏析是指钢材中化学成分分布不均；非金属。