第6章 建筑钢材（课件）- 《建筑材料》同步教学（清华大学出版社）

第6章 建筑钢材 一、钢材的基本知识 二、建筑钢材的主要技术性能 三、建筑工程中常用建筑钢材的技术标准与选用 四、钢材的锈蚀、防火与防止 引例 某施工现场新进一批钢筋，需要取样进行拉伸试验和冷弯试验，用以判断是否满足钢材技术标准的要求。 学习目标 了解钢材的冶炼方法和分类。 掌握钢材的力学性能、工艺性能以及钢材的化学成分对钢材性能的影响。 掌握钢筋混凝土结构用钢和钢结构用钢的技术性质和应用. 了解钢材的防锈和防火措施。 一、钢材的基本知识 （一）钢材的冶炼 平炉炼钢 氧气转炉炼钢 　　 电炉炼钢 （二）钢材的分类 1．按化学成分分类 碳素钢 合金钢 2．按冶炼时脱氧程度不同分类 沸腾钢 镇静钢 半镇静钢 特殊镇静钢 建筑钢材的技术性能 抗拉性能 冲击韧性 疲劳强度 硬 度 冷弯性能 力学性能 工艺性能 焊接性能 二、建筑钢材的主要技术性能 7 1.应力 2.应变 3.弹性与弹性变形 4.塑性与塑性变形 F F A ΔL L0 L1 建筑钢材的抗拉性能 8 （一）力学性能 一、钢材的拉伸性能 钢材的拉伸演示过程以低碳钢为例 L0 F1 F1 F2 F2 F3 F3 d0 L0=5d0或10d0 ΔL1 ΔL2 9 低碳钢的受拉过程分为四个阶段 屈服阶段BC 强化阶段CD 颈缩阶段DK 弹性阶段OB 2、冲击韧性 　 钢材抵抗冲击荷载的能力。 定义 试件 3.硬度 硬度――指钢材表面抵抗变形或破裂的能力 。 方法：布氏法、洛氏法和维氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。 4.疲劳强度 　　钢材在交变（数值和方向都有变化的）荷载的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳破坏。 （二）工艺性能 1.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力， 试件被 弯曲角度α、弯心直径与厚度的比值d/a 定义 指标 2．焊接性能 钢材的焊接性能（又称可焊性）是指钢材在通常的焊接方法和工艺条件下获得良好焊接接头的性能。 （三）钢材的冷加工处理和时效 将钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，使钢材产生塑性变形，从而提高屈服强度，塑性和韧性相应降低，这个过程称为钢材的冷加工强化。 （四）钢材的化学成分对钢材性能的影响 碳 硅 锰 铝、钒、钛、铌 硫 磷 氧、氮、氢 三、建筑工程中常用建筑钢材的技术标准与选用 （一）钢结构用钢 1、碳素结构钢 1）牌号 按照国家标准《碳素结构钢》（GB/T700-2006）的规定，碳素结构钢的牌号表示方法为：屈服点的字母Q，屈服点数值（MPa），质量等级，脱氧程度四个部分按顺序组成。碳素结构钢按屈服点的数值（MPa）划分为Q195、Q215、Q235、Q275四个牌号；质量等级分为A、B、C、D四个等级，质量按顺序逐级提高. （2）力学性能 根据国家标准《碳素结构钢》(GB/T 700—2006)的规定，碳素结构钢的力学性能应符合表6-1的规定，冷弯性能应符合表6-2的规定。 （3）应用 Q235号钢在建筑工程中应用最广泛，具有较高的强度，良好的塑性、韧性和可焊性，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土用钢要求，且成本较低。Q235钢被大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋建筑、桥梁等。 Q195、Q215号钢，强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用作钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。 Q275号钢，强度较高，耐磨性较好，但塑性、韧性和可焊性较差，不宜焊接和冷弯加工，主要用于机械零件和工具等。 2、低合金高强度结构钢 （1）牌号 根据国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）的规定，低合金高强度结构钢的牌号表示方法为： 屈服点的字母Q，屈服点数值（MPa），质量等级三个部分按顺序组成。低合金高强度结构钢按屈服点的数值（MPa）划分为Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八个牌号；质量等级分为A、B、C、D、E五个等级，质量按顺序逐级提高。 （2）力学性能 根据国家标准《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591—2008)的规定，低合金 高强度结构钢的力学性能应符合表6-3的规定。 （3）性能及应用 低合金高强度结构钢具有的特点是：强度高，综合性能好，如抗冲击性、耐腐蚀性、耐低温性好，使用寿命长；可减轻自重，节约钢材；塑性、韧性和可焊性好，有利于加工和施工。 3、型钢、钢板和钢管 热轧型钢和冷弯薄壁型钢 钢板 钢管 （二）钢筋混凝土结构用钢材 热轧钢筋 (a)等高肋钢筋；(b)月牙肋钢筋 （二）钢筋混凝土结构用钢材 （二）钢筋混凝土结构用钢材 冷加工钢筋 预应力混凝土用热处理钢筋 冷轧带肋钢筋 预应力钢绞线截面图 四、钢材的锈蚀、防火与防止 钢材的锈蚀 钢材的防火 $$