《建筑材料与检测》钢材（讲义）- 湖北省建筑技术类 考点讲练测

编写说明：湖北省《建筑技术类考点讲练测》专辑，是依据《湖北省普通高等学校招收中等职业学校毕业生技能高考》编写，按照考试说明中五个模块的考试内容，精心编撰了56套讲练测。每套讲练测的内容有考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化、高考真题或高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于湖北省《建筑技术类考点讲练测》的第32套，包含讲义、课件和课后自测三个教学文件，且与之配套使用的还有湖北省《建筑技术类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 湖北省《建筑技术类考点讲练测》 【钢材】讲义 [考纲要求] 1.了解钢材的分类、化学成分对钢材性能的影响； 2.熟悉建筑钢材的力学性能，掌握常用建筑钢材的技术标准与适用情况； 3.熟悉钢筋的拉伸试验。 [思维导图] [知识梳理] 一、钢材的分类、化学成分对钢材性能的影响 1.钢材的分类 (1)按冶炼方法分类： ①按炉种分类：平炉钢、转炉钢和电炉钢。 ②按脱氧程度分类：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 (2)按化学成分分类：碳素钢和合金钢。 ①碳素钢：分为优质碳素结构钢和碳素结构钢。 ②合金钢：分为低合金钢(合金元素<5%)、中合金钢(合金元素在5%~10%)和高合金钢(合金元素>10%)。 (3)按质量分类：普通钢、优质钢和高级优质钢。 (4)按用途分类： ①结构钢：分为碳素结构钢和合金结构钢。 ②工具钢：分为碳素工具钢、合金工具钢和高级工具钢。 ③特殊性能钢：分为不锈钢、耐酸钢、耐热钢和磁钢。 建筑上所用的钢材主要是碳素结构钢中的普通低碳钢和合金钢中的普通低合金结构钢。 2.钢的化学成分对钢材性能的影响 (1)C(碳) ①含碳量增加，强度和硬度提高，塑性和韧性下降。 ②含碳量大于1%时，钢材变脆，强度反而下降。 ③含碳量的提高会降低钢的可焊性和耐腐蚀性，增加钢的冷脆性和时效敏感性。 (2)Si(硅) Si是钢的主要合金元素，含量小于1%。Si能提高钢材的硬度，对塑性和韧性的影响不明显。 (3)Mn(锰) Mn是钢的主要合金元素，含量为1%～2%。Mn可提高钢的强度和硬度，还可以起到去硫脱氧的作用，改善钢的热加工性质，但含量过高会显著降低钢的可焊性。 (4)P(磷) P与C相似，能提高钢的强度和硬度，降低塑性和韧性，显著增加钢的冷脆性。P是降低钢材可焊性的元素之一，但可以提高钢材的耐磨性和耐腐蚀性。 (5)S(硫) S在钢中以FeS的形式存在，可以增加钢的热脆性，降低钢的热加工性和可焊性。 二、钢筋的冷加工 1.冷加工 钢材在常温下进行的加工称为冷加工。建筑钢材常见的冷加工方式有冷拉、冷拔、冷轧和冷扭。 2.冷加工强化 钢材在常温下超过弹性范围后，产生塑性变形，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象称为冷加工强化。 3.时效 钢材经冷加工后随时间的延长，强度和硬度提高，而塑性和韧性下降的现象称为时效。 4.时效敏感性 因时效导致钢材性能改变的程度称为时效敏感性。时效敏感性大的钢材，经时效后其韧性、塑性改变较大。 5.冷加工、时效的作用 冷加工、时效的作用是提高屈服强度，增加钢材品种，节约钢材。 三、低碳钢的拉伸 低碳钢的拉伸经历了弹性阶段(OA)、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)4个阶段。 1.弹性阶段(OA) 弹性阶段的特点：OA范围内，应力与应变成正比。若施加外力，则试样变形；若卸去外力，则试样恢复原状。A点对应的应力称为比例极限，用p表示，单位为MPa。 此阶段中，应力和应变的比值称为弹性模量，可以反映钢材的刚度，弹性模量越大，钢材在外力作用下越不易发生变形。 2.屈服阶段(AB) 钢材在载荷的作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生明显的塑性变形。此阶段的特点：若应力在很小的范围内变动，应变则急剧地增长，就好像钢材对外力屈服了一样。 此阶段卸去外力，试样的变形部分恢复，可恢复的为弹性变形，不可恢复的为塑性变形。 屈服阶段在应力-应变图中的表现为锯齿状，称为屈服台阶。屈服台阶最高点对应的应力称为屈服上限，最低点对应的应力称为屈服下限。因为屈服下限稳定易测，所以规定屈服下限的应力为钢材的屈服强度，用s表示，单位为MPa。 结构设计中，要求构建在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应力求避免，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。 3.强化阶段(BC) 钢材屈服到一定程度后，因为内部组织中的晶格发生了畸变，阻止了晶格的进一步滑移，所以钢材抵抗外力的能力又重新提高了，此时拉伸曲线进入强化阶段。 在强化阶段，随着应力的增大，应变增大的速度降低，这一阶段曲线最高点C所对应的应力称为抗拉强度或强度极限，代表钢材在断裂前所能承受的最大应力，用b表示，单位为MPa。 4.颈缩阶段(CD) 当钢材强化达到最高点后，试件薄弱处的截面将显著缩小，产生颈缩现象。 四、建筑钢材的标准与选用 建筑钢材可分为钢结构用钢和钢筋混凝土用钢两大类。 1.碳素结构钢 牌号：用屈服字母Q、屈服强度数值、质量等级符号和脱氧方法表示，如Q235AF。 碳素结构钢的四个牌号：Q195、Q215、Q235和Q275。 若牌号的数值越大，则含碳量越高，强度和硬度越高，塑性和韧性越低。建筑中，主要用的是碳素钢Q235。 2.低合金高强度结构钢 牌号：Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690。 与碳素钢相比，低合金钢强度高，塑性好，冲击韧性、可焊性、耐低温和耐腐蚀性均较好，是综合性能较理想的建筑钢材。 3.常用建筑钢材 (1)热轧光圆钢筋HPB：HPB300。 (2)普通热轧带肋钢筋HRB：HRB335、HRB400和HRB500。 (3)细晶粒热轧带肋钢筋HRBF：HRBF335、HRBF400和HRBF500。 (4)冷轧带肋钢筋CRB：CRB550、CRB650、CRB800和CRB970。 [师生互动] 1.简述冷加工、时效的作用。 【答案】冷加工、时效的作用是提高屈服强度，增加钢材品种，节约钢材。 2.什么是冷加工？常见的冷加工方式有哪些？ 【答案】钢材在常温下进行的加工称为冷加工。建筑钢材常见的冷加工方式有冷拉、冷拔、冷轧、冷扭等。 3.与碳素钢相比，低合金钢的优点有哪些? 【答案】与碳素钢相比，低合金钢强度高，塑性好，冲击韧性、可焊性、耐低温和耐腐蚀性均较好，是综合性能较理想的建筑钢材。 4.简述硫对钢材性能的影响。 【答案】S在钢中以FeS的形式存在，可以增加钢的热脆性，降低钢的热加工性和可焊性。 [概念强化] 1.在土木工程中应用最广泛的钢材是( ) A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.沸腾钢 【答案】A 2.碳素结构钢中_______元素对其性能影响最大。( ) A.碳 B.氧 C.硫 D.磷 【答案】A 3.普通碳素结构钢随钢号的增加，钢材的( ) A.强度增加，塑性增加 B.强度降低，塑性增加 C.强度降低，塑性降低 D.强度增加，塑性降低 【答案】D 4.下列钢材中，_______不属于按照脱氧程度分类的钢。( ) A.沸腾钢 B.镇静钢 C.碳素钢 D.半镇静钢 【答案】C 5.沸腾钢的代号为( ) A.F B.Z C.E D.B 【答案】A 6.下列选项中，_______元素使钢材的热加工性能改善，同时也可提高钢材的强度。( ) A.硫 B.氧 C.氮 D.锰 【答案】D [高考模拟] 一、单选题 1.钢材的冷加工包括( ) ①冷拉；②冷拔；③冷轧；④冷扭；⑤刻痕。 A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④⑤ 【答案】D 2.钢材中的含碳量提高，其强度( ) A.可能提高，也可能下降 B.下降 C.不变 D.提高 【答案】A 3.脱氧更充分彻底的钢是( ) A.沸腾钢 B.镇静钢 C.半镇静钢 D.特殊镇静钢 【答案】D 4.热轧光圆钢筋的牌号由HPB和屈服强度特征值组成，其中符号“P”表示( ) A.带肋 B.光圆 C.钢筋 D.冷轧 【答案】B 5.钢材在常温条件下，承受弯曲变形的能力称为( ) A.伸长率 B.冲击韧性 C.冷弯性能 D.抗拉性能 【答案】C 二、多选题 6.下列各元素中，对钢材性能有益的元素有( ) A.Si B.Mn C.S D.P E.O 【答案】AB 7.按照捻制结构，预应力钢绞线的规格有( ) A.1×2 B.1×3 C.1×4 D.1×5 E.1×7 【答案】ABE 8.按照用途划分，钢材有( ) A.沸腾钢 B.结构钢 C.合金钢 D.工具钢 E.特殊性能钢 【答案】BDE 9.能反映低碳钢拉伸性能的物理量为( ) A.屈服强度 B.极限抗拉强度 C.坍落度 D.伸长率 E.软化系数 【答案】ABD 10.低合金高强度结构钢的质量等级有( ) A.A B.B C.C D.D E.E 【答案】ABCDE 三、判断题 11.磷是钢中有害的元素，随着磷含量的增加，加大了钢材的热脆性。( ) 【答案】× 12.硅是钢中有益的元素，它能改善钢材的组织结构，提高钢材的强度和硬度。( ) 【答案】√ 13.当含碳量小于1.0%时，随着含碳量的增加，建筑钢材的强度、硬度均提高，塑性和韧性均降低。( ) 【答案】√ 14.在钢材的拉伸试验中，中高碳钢与低碳钢的拉伸曲线图非常相似。( ) 【答案】× 15.CRB650钢筋的屈服强度为650MPa。( ) 【答案】× [课堂练习] 1.主要用于各种建筑结构的钢是( ) A.结构钢 B.工具钢 C.特殊钢 D.沸腾钢 【答案】A 2._______是指钢材抵抗硬物压入表面的能力。( ) A.强度 B.硬度 C.弹性 D.韧性 【答案】B 3.碳素结构钢随着牌号的增大，其含碳量和含锰量增加，硬度_______，塑性_______，冷弯性能逐渐变差。( ) A.降低；提高 B.不变；不变 C.提高；降低 D.提高；提高 【答案】C 4.钢材如卸去荷载，试件将恢复原状，此表现应处于( ) A.屈服阶段 B.弹性阶段 C.强化阶段 D.颈缩阶段 【答案】B 5.钢材的冷弯是指钢材的_______性能。( ) A.抗拉 B.抗压 C.抗剪 D.抗弯 【答案】D 6.下列元素中，属于钢材中的有害元素的是( ) A.硅 B.锰 C.钒 D.氧 【答案】D 7.下列元素中，会增加钢材冷脆性的是( ) A.碳 B.硫 C.磷 D.锰 【答案】C 8.下列元素中，会增加钢材热脆性的是( ) A.氧 B.硫 C.磷 D.氮 【答案】B [课堂小结] 一、钢材的分类、化学成分对钢材性能的影响 二、钢筋的冷加工 三、低碳钢的拉伸 四、建筑钢材的标准与选用 学科网（北京）股份有限公司 $$