第7章钢材详解.ppt

ConstructionMaterials第七章第七章   钢钢 材材ConstructionMaterials各类钢材各类钢材ConstructionMaterialsConstructionMaterials第七章第七章  钢钢 材材v定义：建筑工程中使用的各种钢材，包括定义：建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结钢结构构用的型钢、钢板和用的型钢、钢板和钢筋混凝土钢筋混凝土用的钢筋、钢用的钢筋、钢丝等以及钢门窗和各种建筑五金等丝等以及钢门窗和各种建筑五金等优点：优点： 强度高强度高            易于加工成板材、型材和线材易于加工成板材、型材和线材            良好的焊接和铆接性能良好的焊接和铆接性能缺点缺点:   易锈蚀、维护费用高易锈蚀、维护费用高            耐火性差耐火性差             生产能耗大（冶炼生产能耗大（冶炼1T钢耗煤钢耗煤1.66T，水，水48.6m3 )ConstructionMaterials主要内容主要内容v钢的冶炼和分类钢的冶炼和分类v建筑钢材的主要力学性能建筑钢材的主要力学性能v钢的化学成分对钢材性能的影响钢的化学成分对钢材性能的影响v钢材的加工与焊接钢材的加工与焊接v建筑钢材的品种与选用建筑钢材的品种与选用v钢材的防火和防腐蚀钢材的防火和防腐蚀ConstructionMaterials7.1 钢材的冶炼和分类钢材的冶炼和分类1、钢的冶炼、钢的冶炼v钢：含碳量在钢：含碳量在0.06%~2.0%，并含有某些，并含有某些            元素的铁碳合金。

元素的铁碳合金v生铁：含碳量为生铁：含碳量为2.11~6.67%，且杂质含，且杂质含                量较多的铁碳合金量较多的铁碳合金               （性脆硬，建筑上难以应用）（性脆硬，建筑上难以应用）v工业纯铁：含碳量工业纯铁：含碳量小于小于0.04%的铁碳合金的铁碳合金ConstructionMaterials2、钢的生产过程：、钢的生产过程：    （（1）炼铁）炼铁 ：将铁矿石内氧化铁还原成铁：将铁矿石内氧化铁还原成铁 的过程    （（2）炼钢：将熔融的生铁进行氧化，使碳）炼钢：将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到的含量降低到2.0％％以下，同时把磷、硫等以下，同时把磷、硫等其它杂质的含量也降低到容许的范围内其它杂质的含量也降低到容许的范围内主要炼钢方法：主要炼钢方法：  转炉炼钢法（氧气、空气）转炉炼钢法（氧气、空气）                            平炉炼钢法平炉炼钢法                            电炉炼钢法电炉炼钢法ConstructionMaterials3.钢材的分类钢材的分类ⅠⅠ按化学成分分：按化学成分分：                     低碳钢（含低碳钢（含C量量<0.25％）％）   碳素钢碳素钢       中碳钢（含中碳钢（含C量量0.25％～％～0.60%））                     高碳钢（含高碳钢（含C量量>0.60%））                 低合金钢（合金元素总量低合金钢（合金元素总量<5%））  合金钢合金钢    中合金钢（合金元素总量中合金钢（合金元素总量5～～10％）％）                 高合金钢（合金元素总量高合金钢（合金元素总量>10%））ConstructionMaterialsⅡ按质量分：按质量分：普通碳素钢普通碳素钢（（含硫量含硫量≤0.055％～％～0.065％，％， 含磷量含磷量≤0.045％～％～0.085％）％）优质碳素钢优质碳素钢（含硫量（含硫量≤0.03％～％～0.045％，％， 含磷量含磷量≤0.035％～％～0.04％）％） 高级优质钢高级优质钢（含硫量（含硫量≤0.02％～％～0.03％，％， 含磷量含磷量≤0.027％～％～0.035％）％）Ⅲ按用途分：按用途分： 结构钢结构钢/工具钢工具钢/特殊钢特殊钢ConstructionMaterialsⅣⅣ 依据脱氧程度：依据脱氧程度：               沸腾钢（沸腾钢（F））               半镇静钢（半镇静钢（b））               镇静钢镇静钢(Z)                特殊镇静钢特殊镇静钢(TZ)          建筑上常用的主要钢种是普通碳素建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的钢中的低碳钢低碳钢和合金钢中的和合金钢中的低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢。

ConstructionMaterials7.2 建筑钢材的主要力学性质建筑钢材的主要力学性质内容提纲：内容提纲：          拉伸性能拉伸性能        冲击韧性冲击韧性        冷弯性能冷弯性能        疲劳强度疲劳强度          硬硬 度度 ConstructionMaterials一、拉伸性能一、拉伸性能四个阶段：四个阶段：ⅠⅠ弹性阶段弹性阶段ⅡⅡ屈服阶段屈服阶段ⅢⅢ强化阶段强化阶段ⅣⅣ颈缩阶段颈缩阶段ConstructionMaterialsⅠⅠ  弹性阶段（弹性阶段（OA段）段）v弹性极限，用弹性极限，用 p表示v此阶段应力此阶段应力 与应变与应变 成正比，其比值为常数，成正比，其比值为常数，即即弹性模量弹性模量，用，用E表示，表示，  /  = E弹性模量弹性模量反映了钢材反映了钢材抵抗变形抵抗变形的能力它是钢材在受的能力它是钢材在受力条件下力条件下计算结构变形的重要指标计算结构变形的重要指标v常用低碳钢的弹性模量常用低碳钢的弹性模量E = (2.0~2.1) 105 MPa，， p = 180~200MPa。

ConstructionMaterialsⅡⅡ  屈服阶段（屈服阶段（AB段）段）v应力超过应力超过 p后，应变增加很快，而应力基后，应变增加很快，而应力基本保持不变这种现象称为本保持不变这种现象称为屈服屈服v此时应力与应变不再成比例，试件开始产此时应力与应变不再成比例，试件开始产生生塑性变形塑性变形 －－ 曲线上开始发生屈服的曲线上开始发生屈服的点Ｂ，称为屈服点，这时的应力称为屈服点Ｂ，称为屈服点，这时的应力称为屈服极限，用极限，用 s表示v钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求故尽管尚未破坏但已不能满足使用要求故设计中一般以设计中一般以屈服点作为强度取值的依据屈服点作为强度取值的依据v常用低碳钢的常用低碳钢的 s为为185~235MPaConstructionMaterialsⅢⅢ  强化阶段（强化阶段（BC段）段）v当荷载超过屈服点后，因塑性变形使其内部当荷载超过屈服点后，因塑性变形使其内部的组织结构得到调整，抵抗变形的能力有所的组织结构得到调整，抵抗变形的能力有所增强，增强， －－ 曲线又开始上升，称为强化阶段。

曲线又开始上升，称为强化阶段v曲线最高点Ｃ所对应的应力称为曲线最高点Ｃ所对应的应力称为抗拉强度抗拉强度，，用用 b表示常用低碳钢的表示常用低碳钢的 b为为375-500MPavv屈强比（屈强比（ s/ b））——屈强比越小，钢材在受屈强比越小，钢材在受力超过屈服点时的可靠性越大，结构越安全力超过屈服点时的可靠性越大，结构越安全但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费常用低碳钢屈强比为造成浪费常用低碳钢屈强比为0.58~0.63，，合金钢为合金钢为0.65~0.75 ConstructionMaterialsⅣⅣ  颈缩阶段（颈缩阶段（CD段）段）v应力超过应力超过 b后，试件的变形开始后，试件的变形开始集中于集中于某一小段内某一小段内，使该段的横截面面积显著，使该段的横截面面积显著减小，出现图所示的减小，出现图所示的颈缩现象颈缩现象，， －－ 曲曲线开始下降，直至Ｄ点，试件被线开始下降，直至Ｄ点，试件被拉断拉断 ConstructionMaterials塑性指标塑性指标A、、 伸长率伸长率（（  ））B、、截面收缩率截面收缩率（（  ）） 与与 值越大，说明材料的塑性越好值越大，说明材料的塑性越好0ConstructionMaterialsConstructionMaterials硬钢的屈服点硬钢的屈服点v预应力钢筋混凝土用预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点：具有硬钢的特点：抗抗拉强度高拉强度高，，无明显的无明显的屈服阶段屈服阶段，，伸长率小伸长率小。

这类钢材由于没有明这类钢材由于没有明显的屈服阶段，不能显的屈服阶段，不能测定屈服点，故常用测定屈服点，故常用发生残余变形发生残余变形0.2%l0时的应力作为规定的时的应力作为规定的屈服极限，用屈服极限，用  0.2表表示ConstructionMaterials二、冲击韧性二、冲击韧性v冲击韧性冲击韧性————指钢材抵抗冲击荷载的能力指钢材抵抗冲击荷载的能力v钢材的冲击韧性用冲断试样时缺口处单位面钢材的冲击韧性用冲断试样时缺口处单位面积上所消耗的功积上所消耗的功————冲击功冲击功v钢材的冲击韧性值用钢材的冲击韧性值用 K K来表示，来表示， K K的单位为的单位为J/cmJ/cm2 2v K K越大越大表示钢材抗冲击的表示钢材抗冲击的能力越强能力越强 ConstructionMaterials冲击韧性试验示意图冲击韧性试验示意图ConstructionMaterials影响冲击韧性的因素影响冲击韧性的因素v化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量    如钢中磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹如钢中磷、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杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。

著降低v K值还与值还与试验温度试验温度有关某些材料在常温时冲有关某些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征但当击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征但当试验温度低于某值时，试验温度低于某值时， K突然大幅度下降，材突然大幅度下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的为钢材的冷脆性冷脆性 K剧烈改变的温度区间称为剧烈改变的温度区间称为脆性转变温度脆性转变温度v承受动荷载、负温结构等需检验钢材的冷脆性承受动荷载、负温结构等需检验钢材的冷脆性ConstructionMaterials钢材的冲击韧性与温度的关系钢材的冲击韧性与温度的关系 ConstructionMaterials 三、耐疲劳性三、耐疲劳性 v钢材在钢材在交变荷载交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的疲疲疲疲劳破坏劳破坏劳破坏劳破坏v实验证明，钢材承受的实验证明，钢材承受的交变应力交变应力 越大越大，则钢材至，则钢材至断裂时经受的交变应力断裂时经受的交变应力循环次数循环次数N越少越少，反之越多。

反之越多当交变应力降低至一定值时，钢材可经受无限次交当交变应力降低至一定值时，钢材可经受无限次交变应力循环而不发生疲劳破坏变应力循环而不发生疲劳破坏v通常取交变应力循环次数通常取交变应力循环次数N=107时，试件不发生破时，试件不发生破坏的最大应力坏的最大应力 n作为其作为其疲劳极限疲劳极限疲劳极限疲劳极限 ConstructionMaterials钢材的疲劳曲线钢材的疲劳曲线 ConstructionMaterials疲劳破坏的原因疲劳破坏的原因v钢材的疲劳破坏一般由钢材的疲劳破坏一般由拉应力拉应力引起的，首先截面变引起的，首先截面变化，在局部开始形成细小裂纹，随后由于微裂纹尖化，在局部开始形成细小裂纹，随后由于微裂纹尖端的应力集中而使其逐渐扩大，直至突然发生瞬时端的应力集中而使其逐渐扩大，直至突然发生瞬时疲劳断裂疲劳断裂v钢材内部的钢材内部的组织结构、成分偏析及其它缺陷组织结构、成分偏析及其它缺陷，是决，是决定其疲劳性能的主要因素定其疲劳性能的主要因素v钢材的钢材的表面质量表面质量也是造成应力集中的因素，都对其也是造成应力集中的因素，都对其疲劳极限有影响如钢筋焊接接头和表面微小的腐疲劳极限有影响。

如钢筋焊接接头和表面微小的腐蚀缺陷，都可使疲劳极限显著降低蚀缺陷，都可使疲劳极限显著降低v当疲劳条件与当疲劳条件与腐蚀环境腐蚀环境同时出现时，可促使同时出现时，可促使局部应局部应力集中力集中的出现，大大增加了疲劳破坏的危险性的出现，大大增加了疲劳破坏的危险性 ConstructionMaterials四、硬四、硬  度度v硬度硬度——是金属材料是金属材料抵抗硬物压入表面抵抗硬物压入表面的能力，亦的能力，亦即材料表面抵抗塑性变形的能力即材料表面抵抗塑性变形的能力v强度～硬度：材料的强度越高，硬度值越大强度～硬度：材料的强度越高，硬度值越大v硬度指标硬度指标               布氏硬度（布氏硬度（HB））               洛氏硬度（洛氏硬度（HR））               维氏硬度（维氏硬度（HW））ConstructionMaterials五、冷弯性能五、冷弯性能v冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是以试验时的是以试验时的弯曲角度弯曲角度 和弯心直径和弯心直径d为指标表示为指标表示（下图）v钢材的冷弯试验钢材的冷弯试验:          通过直径（或厚度）为通过直径（或厚度）为a的试件，采用标准规的试件，采用标准规定的弯心直径定的弯心直径d（（d = na），弯曲到规定的角度），弯曲到规定的角度时（时（180 或或90 ），检查弯曲处有），检查弯曲处有无裂纹、断无裂纹、断裂及起层裂及起层等现象。

若无则认为冷弯性能合格若无则认为冷弯性能合格v钢材冷弯时的钢材冷弯时的弯曲角度越大，弯心直径越小弯曲角度越大，弯心直径越小，则，则表示其表示其冷弯性能越好冷弯性能越好 ConstructionMaterials钢材的冷弯示意图钢材的冷弯示意图ConstructionMaterials冷弯检验的意义冷弯检验的意义v钢材的冷弯性能和其伸长率一样，也是表示钢材钢材的冷弯性能和其伸长率一样，也是表示钢材在在静荷载条件下的塑性静荷载条件下的塑性但冷弯是反映钢材处于但冷弯是反映钢材处于不利变形条件下的塑性，而伸长率是反映钢材在不利变形条件下的塑性，而伸长率是反映钢材在均匀变形下的塑性故冷弯试验是一种比较均匀变形下的塑性故冷弯试验是一种比较严格严格的检验v它能揭示钢材内部组织的它能揭示钢材内部组织的均匀性均匀性，以及存在，以及存在内应内应力力或或夹杂物等缺陷夹杂物等缺陷的程度在拉力试验中，这些的程度在拉力试验中，这些缺陷常因塑性变形导致应力重新分布而反映不出缺陷常因塑性变形导致应力重新分布而反映不出来v在工程实践中，冷弯试验还被用作检验钢材在工程实践中，冷弯试验还被用作检验钢材焊接焊接质量质量的一种手段，能揭示焊件在受弯表面存在的的一种手段，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、微裂纹和夹杂物未熔合、微裂纹和夹杂物 。

ConstructionMaterials7.3 7.3 钢钢的化学成分的化学成分对钢对钢材性能的影响材性能的影响 v碳：碳：碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响随着定性的影响随着含碳量增加含碳量增加，钢的，钢的抗拉强度和屈抗拉强度和屈服强度上升服强度上升；但其；但其塑性塑性、、冷弯性能和冲击韧性降低冷弯性能和冲击韧性降低，，焊接性也变差焊接性也变差 v锰：锰：能能提高提高钢材的钢材的屈服强度和抗拉强度屈服强度和抗拉强度，而又不过，而又不过多地降低塑性和冲击韧性；锰能多地降低塑性和冲击韧性；锰能显著改善显著改善钢材的钢材的冷冷脆性能；脆性能；锰还能锰还能消减消减硫和氧导致的硫和氧导致的热脆性热脆性，，改善改善钢钢材的材的热加工性能热加工性能锰是低合金结构钢的主加元素，锰是低合金结构钢的主加元素，含量一般在含量一般在1%~2%范围内它可细化晶粒，范围内它可细化晶粒，提高钢提高钢材的强度材的强度ConstructionMaterialsv硅：硅：其含量较低（＜其含量较低（＜1%）时，可）时，可提高钢提高钢材的强度材的强度，对塑性和韧性影响不明显。

对塑性和韧性影响不明显 v硫和磷：硫和磷：是钢中是钢中十分有害十分有害的元素硫化物的元素硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，裂纹，显著降低可焊性显著降低可焊性硫还将降低钢材降低钢材的塑性与冲击韧性的塑性与冲击韧性磷将使钢在低温时韧磷将使钢在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏磷也性降低并容易产生脆性破坏磷也降低钢降低钢材的可焊性材的可焊性 v钛、钒、铌钛、钒、铌等低合金钢中常用的合金元素等低合金钢中常用的合金元素可细化晶粒，有效地提高强度可细化晶粒，有效地提高强度ConstructionMaterials7.47.4、、钢材的加工与焊接钢材的加工与焊接v钢材的冷加工强化和时效强化钢材的冷加工强化和时效强化v钢材的热处理钢材的热处理v钢材的焊接钢材的焊接ConstructionMaterialsvv冷加工强化定义：冷加工强化定义：          将金属材料于常温下进行将金属材料于常温下进行冷拉冷拉、、冷拔冷拔或或冷轧冷轧，使之产生一定的塑性变形，其，使之产生一定的塑性变形，其强度可强度可明显提高明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程，塑性和韧性有所降低，这个过程称为称为金属材料的冷加工强化。

金属材料的冷加工强化7.4.1 7.4.1 钢材的冷加工强化和时效强化钢材的冷加工强化和时效强化ConstructionMaterialsA、冷冷  拔拔v冷拔冷拔——是强力拉拔钢筋通过截面小于钢筋是强力拉拔钢筋通过截面小于钢筋截面积的拔丝模截面积的拔丝模v冷拔作用比纯拉伸的作用强烈，钢筋不仅冷拔作用比纯拉伸的作用强烈，钢筋不仅受受拉拉，而且同时，而且同时受到挤压作用受到挤压作用v经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，其屈服点可提高其屈服点可提高40%~60%，但失去软钢的塑，但失去软钢的塑性和韧性，而具有性和韧性，而具有硬质硬质钢材的特点钢材的特点ConstructionMaterials冷加工强化示意图冷加工强化示意图 冷拔加工示意图钢筋冷拉后的应力-应变性能变化 ConstructionMaterialsB、冷、冷  轧轧v冷轧冷轧——是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋，可规则的钢筋，可提高其强度提高其强度及与混凝土的及与混凝土的粘粘接力接力v钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。

性ConstructionMaterials冷加工的工程效益冷加工的工程效益v钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%~25%，冷拔钢丝的屈服点可提高，冷拔钢丝的屈服点可提高40%~60%v由此可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，由此可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，或减少混凝土中配筋数量，从而达到或减少混凝土中配筋数量，从而达到节约钢节约钢材材的目的v钢筋冷拉还有利于钢筋冷拉还有利于简化施工工序简化施工工序冷拉盘条冷拉盘条钢筋可省去开盘和调直工序；冷拉直条钢筋钢筋可省去开盘和调直工序；冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成则可与矫直、除锈等工序一并完成 ConstructionMaterials时时 效效 强强 化化v定义：定义：           将经过冷加工后的钢材于常温下存放将经过冷加工后的钢材于常温下存放1515～～2020天（天（自然时效自然时效）或加热到）或加热到100100～～200℃200℃并并保持保持2 2～～3h3h（（人工时效人工时效））, ,这一过程称为这一过程称为时效时效处理处理 自然时效：一般对强度较低的钢筋；自然时效：一般对强度较低的钢筋； 人工时效：一般对强度较高的钢筋。

人工时效：一般对强度较高的钢筋ConstructionMaterials7.4.2 7.4.2 钢材的热处理钢材的热处理v一 定义： 是指将钢材按一定规则加热，保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要的性能的一种措施 其方法有退火，正火，淬火和回火退火，正火，淬火和回火ConstructionMaterials二二.有关钢的热处理的名词有关钢的热处理的名词1.退火退火：将钢材加热到一定温度并保温一段时：将钢材加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却（间，然后使它慢慢冷却（随炉冷却随炉冷却）的一种）的一种热处理工艺热处理工艺 目的：细化晶粒、改善组织、降低硬度、目的：细化晶粒、改善组织、降低硬度、提高塑性、消除组织缺陷和内应力，防止开提高塑性、消除组织缺陷和内应力，防止开裂、变形裂、变形ConstructionMaterials2.正火：正火：是退火的一种特例，两者仅冷却速度是退火的一种特例，两者仅冷却速度不同，正火是在不同，正火是在空气中自然冷却空气中自然冷却的热处理工的热处理工艺 与退火相比，正火后钢的硬度、强度较高，与退火相比，正火后钢的硬度、强度较高，而塑性减少。

而塑性减少 目的：细化晶粒，消除组织缺陷等目的：细化晶粒，消除组织缺陷等ConstructionMaterialsv3.淬火淬火：是将钢材加热到相变临界温度以上：是将钢材加热到相变临界温度以上（（> >900900℃℃），保温一段时间，然后很快放入），保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其淬火剂中，使其温度骤然降低温度骤然降低的一种热处理的一种热处理操作v淬火中常用的淬火剂有：水、油淬火中常用的淬火剂有：水、油v淬火能增加钢的强度和硬度，但减少其塑性淬火能增加钢的强度和硬度，但减少其塑性与韧性ConstructionMaterials4.4.回火回火：：将已经淬火的钢将已经淬火的钢重新加热重新加热到一定到一定温度（在相变温度以下），保温后在温度（在相变温度以下），保温后在空气空气中冷却中冷却的热处理工艺的热处理工艺 目的：消除淬火产生的内应力，降低目的：消除淬火产生的内应力，降低脆性，改善机械性能等脆性，改善机械性能等ConstructionMaterials、焊接性能、焊接性能v钢结构中焊接用的钢结构中焊接用的电弧焊电弧焊v （基体金属（基体金属+ +焊缝金属焊缝金属））v v钢筋连接用的钢筋连接用的电渣压力焊电渣压力焊（无焊条）（无焊条） 高高 温温 机械压力机械压力v电流电流 局部熔化局部熔化 接口熔合接口熔合ConstructionMaterials焊接示意图ConstructionMaterialsvConstructionMaterials焊 接 缺 陷v1.焊缝金属焊缝金属的缺陷主要有裂纹、气孔、夹杂裂纹、气孔、夹杂物等物等。

v2.基体金属基体金属热影响区的缺陷主要有裂纹，晶裂纹，晶粒粗大和析出脆化粒粗大和析出脆化（C、N等原子在焊接过程中形成碳化物和氮化物，于缺陷处析出，使晶格畸变加剧所引起的脆化ConstructionMaterials焊接质量的检测方法v取样试件试验v原位非破损检测ConstructionMaterials7.5  建筑钢材的品种与选用建筑钢材的品种与选用ⅠⅠ建筑用钢建筑用钢：：                 碳素结构钢（碳素结构钢（GB/T700-2006））                 低合金高强度结构钢（低合金高强度结构钢（GB1591-94））ⅡⅡ常用的建筑钢材常用的建筑钢材：：              钢筋钢筋（（热轧热轧/冷加工（冷拉、冷拔钢丝）冷加工（冷拉、冷拔钢丝）                    /热处理钢筋热处理钢筋/高强钢丝和钢绞线等高强钢丝和钢绞线等））              型钢（热轧型钢型钢（热轧型钢/冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢/钢板）钢板）ⅡⅡ钢材的选用原则钢材的选用原则ConstructionMaterials7.5.1    建筑用钢建筑用钢一、碳素结构钢（一、碳素结构钢（ GB/T700-2006 ））1.牌号：根据屈服点等级划分为四个牌号。

牌号：根据屈服点等级划分为四个牌号表示方法表示方法：：屈服点等级屈服点等级—质量等级质量等级·· 脱氧程脱氧程度度v屈服点等级屈服点等级：：Q195、、Q215、、Q235、、Q275v质量等级：质量等级：A级、级、 B级、级、 C级、级、 D级级v脱氧程度：脱氧程度：F、、b、、Z、、TZ例：例： Q235—BZConstructionMaterials 2. 用 途牌号牌号强度强度（（MPa)塑性塑性韧性韧性加工加工性能性能焊接焊接性能性能用用   途途Q195钢钢不高不高较好较好较好较好较好较好轧制薄板和盘条轧制薄板和盘条Q215钢钢稍高稍高较好较好较好较好较好较好同同Q195钢，钢钉，铁丝，铆钢，钢钉，铁丝，铆钉，管坯，螺栓钉，管坯，螺栓Q235钢钢适中适中较好较好好好好好制成钢筋，型钢和钢板，用制成钢筋，型钢和钢板，用于建造房屋和桥梁于建造房屋和桥梁Q275钢钢较高较高差差差差差差主要用于制造轴类及耐磨零主要用于制造轴类及耐磨零件、机械零件和垫板，也可件、机械零件和垫板，也可用于钢结构构件用于钢结构构件ConstructionMaterials二二. 低合金高强度结构钢（低合金高强度结构钢（GB1591-94））v       是一种在碳素结构钢的基础上添加总量是一种在碳素结构钢的基础上添加总量小于小于5%合金元素的钢材。

具有强度高，塑性合金元素的钢材具有强度高，塑性和低温冲击韧性好，耐锈蚀等特点和低温冲击韧性好，耐锈蚀等特点1））牌号：根据牌号：根据屈服点等级屈服点等级为主划分为五个牌为主划分为五个牌号表示方法：屈服点等级表示方法：屈服点等级—质量等级质量等级v屈服点等级：屈服点等级：Q295、、Q345、、Q390、、Q420、、Q460v质量等级：质量等级：A级、级、 B级、级、 C级、级、 D级、级、E级级ConstructionMaterialsv低合金钢与碳素钢相比，具有较高的强度，低合金钢与碳素钢相比，具有较高的强度，综合性能综合性能好，但其价格稍贵，所以在相同使好，但其价格稍贵，所以在相同使用条件下，可比碳素钢节省用钢用条件下，可比碳素钢节省用钢15%15%～～25%25%，，这对减轻结构自重十分有利这对减轻结构自重十分有利v低合金钢具有低合金钢具有良好的塑性、韧性、可焊性、良好的塑性、韧性、可焊性、耐低温性及抗腐蚀等性能耐低温性及抗腐蚀等性能，有利于延长结构，有利于延长结构使用寿命使用寿命v低合金钢广泛应用于钢结构和钢筋混凝土结低合金钢广泛应用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于大型结构、重型结构、高构中，特别适用于大型结构、重型结构、高层建筑、桥梁工程和大跨度结构等。

层建筑、桥梁工程和大跨度结构等 ConstructionMaterials7.5.2   常用建筑钢材常用建筑钢材1.钢筋钢筋（（1）低碳钢热轧圆盘条）低碳钢热轧圆盘条         由由Q215和和Q235碳素结构钢经热轧而成碳素结构钢经热轧而成缺点缺点：：强度低强度低优点：塑性好，伸长率高便于弯折成形，容易优点：塑性好，伸长率高便于弯折成形，容易焊接应用：用作中、小型钢筋混凝土结构的受力钢应用：用作中、小型钢筋混凝土结构的受力钢筋以及作为冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）的筋以及作为冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）的原料ConstructionMaterials（（2）钢筋混凝土热轧带肋钢筋（）钢筋混凝土热轧带肋钢筋（HRB））v 由低合金钢热轧而成，横截面通常为圆由低合金钢热轧而成，横截面通常为圆形且表面带有两条纵肋和沿长度方向均匀分形且表面带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋布的横肋v其牌号有其牌号有HRB335、、HRB400、、HRB500三种v优点优点：：1.较强的强度较强的强度  2.塑性和可焊性也较好塑性和可焊性也较好v             3.表面有纵肋和横肋加强了钢筋与混表面有纵肋和横肋加强了钢筋与混凝土之间的紧握力。

凝土之间的紧握力v应用应用：钢筋混凝土结构中的受力钢筋及预应：钢筋混凝土结构中的受力钢筋及预应力钢筋ConstructionMaterials（（3）冷轧带肋钢筋（）冷轧带肋钢筋（CRB））v        由热轧盘条经冷轧而成，表面带有沿长度方向由热轧盘条经冷轧而成，表面带有沿长度方向均匀分布的两面或三面的月牙肋均匀分布的两面或三面的月牙肋v其牌号有其牌号有CRB550、、CRB650、、CRB800 、、 v                                   CRB970、、CRB1170五种v优点优点：强度明显提高（数值为抗拉强度最小值）强度明显提高（数值为抗拉强度最小值）v缺点缺点：塑性随之降低塑性随之降低v应用应用：中、小型预应力混凝土结构构件和普通钢筋：中、小型预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件混凝土结构构件ConstructionMaterials冷轧带肋钢筋v ConstructionMaterials（（4）预应力混凝土热处理钢筋）预应力混凝土热处理钢筋v        由由热轧中碳低合金钢热轧中碳低合金钢钢筋钢筋经淬火、回火经淬火、回火调质处理调质处理的钢筋。

为增强与混凝土的粘结力，的钢筋为增强与混凝土的粘结力，钢筋表面常轧有通长的钢筋表面常轧有通长的纵筋纵筋和均匀的和均匀的横肋横肋v优点：以弹性盘条供应，开盘后可自行伸直，优点：以弹性盘条供应，开盘后可自行伸直，v         使用时按长度切割使用时按长度切割v缺点：不能用电焊或氧气切割，也不能焊接，缺点：不能用电焊或氧气切割，也不能焊接，以免引起强度下降或脆断以免引起强度下降或脆断ConstructionMaterials（（5）预应力混凝土用钢丝与钢绞线）预应力混凝土用钢丝与钢绞线v 由优质碳素钢或其他性能相应的钢种，经冷由优质碳素钢或其他性能相应的钢种，经冷加工及时效处理或热处理而制得的高强度钢丝按加工及时效处理或热处理而制得的高强度钢丝按外形可分为光面钢丝和刻痕钢丝外形可分为光面钢丝和刻痕钢丝v钢绞线：由两根、三根、钢绞线：由两根、三根、七根七根圆形断面的钢丝捻成一束，圆形断面的钢丝捻成一束，铰捻方向一般为铰捻方向一般为左捻左捻v ConstructionMaterialsv        预应力钢丝与钢绞线均属于预应力钢丝与钢绞线均属于冷加工强化冷加工强化及热处理钢材及热处理钢材，拉伸试验时，拉伸试验时没有屈服点没有屈服点，但，但抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有较好的柔韧性，应力松弛率低。

盘条状具有较好的柔韧性，应力松弛率低盘条状供应，松开后可自行弹直，可按要求长度切供应，松开后可自行弹直，可按要求长度切割v应用：用于大荷载、大跨度及需曲线配筋的应用：用于大荷载、大跨度及需曲线配筋的预应力混凝土结构预应力混凝土结构ConstructionMaterials2.  型型 钢钢v型钢有热轧及冷轧两种；型钢有热轧及冷轧两种；（（1）热轧型钢）热轧型钢           包括角钢，工字钢、槽钢、包括角钢，工字钢、槽钢、T形钢、形钢、H形钢、形钢、Z型钢等ConstructionMaterials（（2）钢板和压型钢板）钢板和压型钢板v钢板：钢板：是用碳素结构钢和低合金高强度结构钢经热是用碳素结构钢和低合金高强度结构钢经热轧或冷轧生产的扁平钢材厚度大于轧或冷轧生产的扁平钢材厚度大于4mm以上为以上为厚厚板板，厚度小于或等于，厚度小于或等于4mm的为的为薄板薄板v热轧碳素结构钢厚板热轧碳素结构钢厚板，是钢结构的主用钢材是钢结构的主用钢材薄板薄板用于屋面、墙面或压型板原料等用于屋面、墙面或压型板原料等低合金高强度结低合金高强度结构钢厚板构钢厚板，用于重型结构、大跨度桥梁和高压容器，用于重型结构、大跨度桥梁和高压容器等。

等v压型钢板：压型钢板：是用薄板经冷压或冷轧成波形、双曲线、是用薄板经冷压或冷轧成波形、双曲线、V形等形状，压型钢板有涂层、镀锌、防腐等薄板形等形状，压型钢板有涂层、镀锌、防腐等薄板具有单位质量轻、强度高、抗震性能好、施工快、具有单位质量轻、强度高、抗震性能好、施工快、外形美观等优点主要用于维护结构、楼板、屋面外形美观等优点主要用于维护结构、楼板、屋面等ConstructionMaterials7.5.3   钢材的选用原则钢材的选用原则依据：依据：     ⅠⅠ荷载性质荷载性质     ⅡⅡ使用温度使用温度     ⅢⅢ连接方式连接方式     ⅣⅣ钢材厚度钢材厚度     ⅤⅤ结构重要性结构重要性ConstructionMaterials7.6    钢材的防腐蚀和防火钢材的防腐蚀和防火v钢材的防腐蚀钢材的防腐蚀v钢材的防火钢材的防火ConstructionMaterials7.6.1   钢材的防腐蚀钢材的防腐蚀v金属的腐蚀是指其表面与周围介质发生金属的腐蚀是指其表面与周围介质发生化学反应化学反应化学反应化学反应而遭到的破坏而遭到的破坏v金属材料若遭到腐蚀，将使受力面积减小，而且金属材料若遭到腐蚀，将使受力面积减小，而且因局部锈坑的产生，可能造成因局部锈坑的产生，可能造成应力集中应力集中应力集中应力集中，促使结，促使结构提前破坏。

构提前破坏v尤其是在有反复荷载作用的情况下，将产生尤其是在有反复荷载作用的情况下，将产生锈蚀锈蚀锈蚀锈蚀疲劳现象疲劳现象疲劳现象疲劳现象，使疲劳强度大为降低，出现脆性断裂使疲劳强度大为降低，出现脆性断裂v在钢筋混凝土中的钢筋发生锈蚀时，由于锈蚀产在钢筋混凝土中的钢筋发生锈蚀时，由于锈蚀产物的体积增大，在混凝土内部产生物的体积增大，在混凝土内部产生膨胀应力膨胀应力膨胀应力膨胀应力，严，严重时可导致混凝土保护层开裂，降低钢筋混凝土重时可导致混凝土保护层开裂，降低钢筋混凝土构件的承载能力构件的承载能力ConstructionMaterials腐蚀的分类腐蚀的分类根据腐蚀作用的机理，金属的腐蚀可分为：根据腐蚀作用的机理，金属的腐蚀可分为：v化学腐蚀化学腐蚀————是指金属直接与周围介质发生是指金属直接与周围介质发生化学反应而产生的腐蚀这种腐蚀多数是由化学反应而产生的腐蚀这种腐蚀多数是由于于氧化作用氧化作用所导致的所导致的 v电化学腐蚀电化学腐蚀————是指电极电位不同的金属与是指电极电位不同的金属与电解质溶液接触形成电解质溶液接触形成微电池微电池，产生电流而引，产生电流而引起的腐蚀这是钢材腐蚀的主要形式。

起的腐蚀这是钢材腐蚀的主要形式 ConstructionMaterials腐蚀的防止和减缓腐蚀的防止和减缓1 1、、正确地设计金属结构正确地设计金属结构，防止形成电化学微电池如，，防止形成电化学微电池如，钢管与黄铜紧固件连接会形成腐蚀电池，使钢管被钢管与黄铜紧固件连接会形成腐蚀电池，使钢管被腐蚀2 2、、使金属与环境隔绝使金属与环境隔绝常用的方法是在金属表面涂刷常用的方法是在金属表面涂刷保护层油漆、搪瓷、镀锌或铬油漆、搪瓷、镀锌或铬3 3、、缓蚀剂缓蚀剂缓蚀剂缓蚀剂 4 4、、阴极保护阴极保护阴极保护阴极保护将起阳极作用的金属电极与结构连接起将起阳极作用的金属电极与结构连接起来，让阳极受腐蚀，而结构就得到保护如锌和镁来，让阳极受腐蚀，而结构就得到保护如锌和镁作为阳极可保护钢铁作为阳极可保护钢铁 ConstructionMaterials7.6.2  钢材的防火钢材的防火v钢是钢是不燃性材料不燃性材料，但这并不能表示钢材能够抵，但这并不能表示钢材能够抵抗火灾耐火试验与火灾案例调查表明：以失抗火灾耐火试验与火灾案例调查表明：以失去支持能力为标准，去支持能力为标准，无保护层无保护层无保护层无保护层时钢柱和钢屋架时钢柱和钢屋架的耐火极限只有的耐火极限只有0.25h0.25h，而裸露钢梁的耐火极限，而裸露钢梁的耐火极限仅有仅有0.15h0.15h。

v温度在温度在200℃200℃ 以内，可以认为钢材的性能基本以内，可以认为钢材的性能基本不变；不变；v超过超过300℃300℃ 以后，弹性模量、屈服点和极限强以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；度均开始显著下降，应变急剧增大；v到达到达600℃600℃已失去承载能力已失去承载能力v所以，所以，没有防火保护层的钢结构是不耐火的没有防火保护层的钢结构是不耐火的 ConstructionMaterialsv防火防火：：vA防火涂料（膨胀型或非膨胀型）防火涂料（膨胀型或非膨胀型）vB不燃性板材（石膏板、硅酸盐板等）不燃性板材（石膏板、硅酸盐板等）。