1、第第 六六 章章建筑鋼材建筑鋼材三問(wèn)？ 金屬材料的基本概念(What) ? 金屬材料具備哪些基本性質(zhì)(Which) ? 如何根據(jù)土木工程應(yīng)用選擇金屬材料(How)?目目 錄錄 指用于工程建設(shè)的各種鋼材，包括：指用于工程建設(shè)的各種鋼材，包括：型鋼型鋼鋼板鋼板鋼絲鋼絲鋼筋鋼筋 概概 述述按化學(xué)成分可分為按化學(xué)成分可分為: : 黑色金屬和有色金屬黑色金屬和有色金屬 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 比強(qiáng)度高比強(qiáng)度高 塑性好、韌性好塑性好、韌性好 能承受沖擊和振動(dòng)荷載能承受沖擊和振動(dòng)荷載 加工性好加工性好 建筑鋼材可用于建筑鋼材可用于:大跨度結(jié)構(gòu)大跨度結(jié)構(gòu)多層及高層結(jié)構(gòu)多層及高層結(jié)構(gòu)受動(dòng)荷載作用的工業(yè)廠房受動(dòng)荷載作用的工業(yè)廠

2、房建筑鋼材是建筑中建筑鋼材是建筑中常用的材常用的材料料鋼材的品種多，性質(zhì)差別大，鋼材的品種多，性質(zhì)差別大，為了掌握鋼材的合理使用，為了掌握鋼材的合理使用，應(yīng)對(duì)鋼材的生產(chǎn)、組成、性應(yīng)對(duì)鋼材的生產(chǎn)、組成、性質(zhì)和用途等知識(shí)有一定的了質(zhì)和用途等知識(shí)有一定的了解。解。 本章的重點(diǎn)是鋼材的本章的重點(diǎn)是鋼材的技術(shù)性技術(shù)性質(zhì)質(zhì)（主要是抗拉性能）、（主要是抗拉性能）、技技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和和選用選用。 6.1 6.1 鋼的生產(chǎn)與分類(lèi)鋼的生產(chǎn)與分類(lèi) 鋼材的生產(chǎn) 鋼材的分類(lèi)一、鋼的生產(chǎn) 鋼：鐵碳合金，鐵Fe為主要元素：碳C含量6.06，雜質(zhì)元素：Mn、Si、S、P、H、O、N等，含量少。 生鐵：鐵碳合金，C含量高，約為

3、6.066.67，并含較多雜質(zhì)。冶 煉生 鐵鋼 生鐵中的碳氧化，降低含C量，除去雜質(zhì)元素，降低其含量高爐熔融精煉（一）冶煉 根據(jù)煉鋼設(shè)備的不同，煉鋼方法有轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐三種方法：三種主要煉鋼方法的特點(diǎn)爐種 原料 特 點(diǎn) 生產(chǎn)鋼種氧氣轉(zhuǎn)爐 鐵水，廢鋼 可有效除去磷、硫雜質(zhì)少， 碳素鋼 效率高 質(zhì)量好。 低合金鋼 電爐 生鐵、廢鋼 產(chǎn)量低、耗電大，雜質(zhì)少 合金鋼 質(zhì)量最好，成本高 優(yōu)質(zhì)碳素鋼平爐 生鐵、廢鋼 時(shí)間長(zhǎng)，成分穩(wěn)定 碳素鋼 質(zhì)量較好、成本較高 低合金鋼（二）脫氧與鑄錠 沸騰鋼： 碳、磷、硫等成分偏析嚴(yán)重，鋼致密程度、焊接性能、低溫下的沖擊韌性較差。(F) 半鎮(zhèn)靜鋼： 脫氧程度與性能介于

4、沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。(B) 鎮(zhèn)靜鋼： 脫氧充分，成分均勻純凈、雜質(zhì)少、組織致密；冷脆性和時(shí)效敏感性較低，疲勞強(qiáng)度和可焊性較好。(Z) 特殊鎮(zhèn)靜鋼： 脫氧很充分，晶粒細(xì)化，質(zhì)量與性能比鎮(zhèn)靜鋼更好。(TZ) 問(wèn)題：鋼材的脫氧程度對(duì)鋼材質(zhì)量的影響？ 答：脫氧程度不高的鋼材中還保留較多的FeO，在鋼材鑄錠時(shí)，碳與FeO反應(yīng)生成CO氣泡，并有一部分殘留在鋼中，造成微裂縫和成分偏析，降低致密性、強(qiáng)度和可焊性，低溫下的韌性變差，冷脆性和時(shí)效敏感性增大等。 脫氧程度排序： 特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼 鋼材性能與質(zhì)量排序： 特殊鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼（三） 壓力加工 熱加工：熱加工：是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)

5、行的壓力加工，常用鍛造、熱壓、軋制等多種方式。 熱加工的作用：使內(nèi)部氣泡焊合，酥松結(jié)構(gòu)致密，晶粒細(xì)化。 熱加工效果：提高鋼材的強(qiáng)度、塑性和質(zhì)量。 冷加工：冷加工：冷拉、冷拔等二、鋼材的分類(lèi)1.碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼 C0.6% 2.合金鋼合金鋼低合金鋼低合金鋼 10% 普通鋼普通鋼 P0.045%,S0.050% 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 P0.035%, S0.035% 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 P0.025%,S0.025% 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 各種工程構(gòu)件及機(jī)械零件各種工程構(gòu)件及機(jī)械零件,屬低碳鋼或中碳鋼屬低碳鋼或中碳鋼 工具鋼工具鋼 刀具、模具刀具、模具 特殊鋼特殊鋼 不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼不銹鋼、耐熱鋼

6、、耐磨鋼問(wèn)題：土木工程中常用的鋼材有哪些？ 答：土木工程中，使用的 主要鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼； 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼； 常用鋼材：鋼結(jié)構(gòu)用型鋼 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋與鋼絲。6.2 6.2 鋼的晶體組織、化學(xué)成分鋼的晶體組織、化學(xué)成分及其對(duì)性能的影響及其對(duì)性能的影響 一、鋼的晶體組織 （一）金屬的晶體結(jié)構(gòu) 1、金屬材料都是晶體結(jié)構(gòu)，金屬原子按幾何形狀排列，形成體心立方、面心立方和密排六方等三種晶格；2、晶格節(jié)點(diǎn)上的金屬原子互相以金屬鍵相結(jié)合，所有的價(jià)電子為自由電子；3、鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由很多晶粒組成的多晶體，各晶粒之間存在晶界。 晶粒的細(xì)化晶粒愈細(xì)，晶界面愈大，強(qiáng)度和硬度愈高，塑性和韌性愈好細(xì)

7、晶強(qiáng)化。 金屬晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 金屬晶體中所有價(jià)電子呈自由電子在各離子間穿梭運(yùn)動(dòng)，使金屬材料有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，較高的強(qiáng)度和良好的塑性； 金屬晶體的多晶體結(jié)構(gòu)的晶界能阻礙晶體的滑移，提高了抵抗塑性變形的能力； 金屬材料中晶粒愈細(xì)，晶界面愈大，強(qiáng)度和硬度愈高，塑性和韌性愈好細(xì)晶強(qiáng)化。 （二）鋼中的晶體組織與性能 鐵素體 碳溶于Fe中的固溶體。 Fe為體心結(jié)構(gòu)，孔隙較小，溶碳量較低，因而具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度與硬度較低。 滲碳體 鐵和碳的化合物Fe3C，含碳量高達(dá)6.69，故性質(zhì)硬脆，塑性和韌性幾乎為零，硬度高。 珠光體 鐵素體與滲碳體的混合物，兩者相間存在于同一晶體中，含碳量0.77，

8、其性質(zhì)介于二者之間。 奧氏體 碳溶于Fe中的固溶體，在7270C以上存在，含碳量0.776.11，其強(qiáng)度與硬度不高，塑性好，故鋼材在高溫下熱加工。鐵素體的晶體組織鋼材的晶體組織珠光體的晶體組織鐵素體和珠光體珠光體與滲碳體球狀珠光體動(dòng)畫(huà)二、化學(xué)成分對(duì)鋼材性質(zhì)的影響化學(xué)化學(xué)元素元素強(qiáng)度強(qiáng)度韌性韌性塑性塑性其其 他他 性性 能能C C增加增加降降 低低降低焊接性能，增加冷脆性和時(shí)效傾向降低焊接性能，增加冷脆性和時(shí)效傾向SiSi增加增加影響不大影響不大可焊性、冷加工性有所降低，提高抗腐蝕性可焊性、冷加工性有所降低，提高抗腐蝕性MnMn增加增加影響不大影響不大消減硫引起的熱脆性、提高耐磨性、降低焊接性消

9、減硫引起的熱脆性、提高耐磨性、降低焊接性P P稍有稍有增加增加顯著降低顯著降低增大冷脆性，顯著降低焊接性，提高耐磨和耐蝕增大冷脆性，顯著降低焊接性，提高耐磨和耐蝕性性S S降低降低降降 低低增大熱脆性，降低焊接性、耐腐蝕性和機(jī)械性能增大熱脆性，降低焊接性、耐腐蝕性和機(jī)械性能O O降低降低降降 低低降低機(jī)械性能，使焊接和冷彎性能變壞，增加熱降低機(jī)械性能，使焊接和冷彎性能變壞，增加熱脆性脆性N N提高提高降降 低低降低焊接性、使冷彎性能變壞、加劇冷脆性與時(shí)降低焊接性、使冷彎性能變壞、加劇冷脆性與時(shí)效敏感性效敏感性TiTi提高提高改善改善 降低降低提高焊接性和抗蝕性提高焊接性和抗蝕性V V提高提高改

10、善改善減少冷脆性、降低焊接性減少冷脆性、降低焊接性 6.3 6.3 建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的主要技術(shù)性能 鋼材的力學(xué)性質(zhì) 鋼材的工藝性能一、鋼材的力學(xué)性質(zhì) 鋼材的力學(xué)性能，即是指鋼材在外力（載荷）作用時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的性能，包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。 拉伸壓縮彎曲剪切扭轉(zhuǎn)荷載形式拉伸性能錄像拉伸性能錄像 拉伸性能是建筑鋼材的主要性能拉伸性能是建筑鋼材的主要性能 鋼材受拉后的鋼材受拉后的技術(shù)性能指標(biāo)技術(shù)性能指標(biāo)可以用低碳鋼可以用低碳鋼的應(yīng)力的應(yīng)力應(yīng)變圖來(lái)反映。應(yīng)變圖來(lái)反映。 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率（一）抗拉性能（一）抗拉性能 定義定義 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是指

11、鋼材開(kāi)始喪失隨變形的抵抗是指鋼材開(kāi)始喪失隨變形的抵抗能力能力, ,并開(kāi)始產(chǎn)生大量變形的能力。并開(kāi)始產(chǎn)生大量變形的能力。 意義意義是彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)是彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)當(dāng)外力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變當(dāng)外力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，鋼材內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)分配至低應(yīng)力部形，鋼材內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)分配至低應(yīng)力部位位所以說(shuō)，屈服點(diǎn)是確定鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力值所以說(shuō)，屈服點(diǎn)是確定鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力值的依據(jù)的依據(jù)低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖BCDAbSUPSL0公式公式0AFsss屈服強(qiáng)度Fs屈服應(yīng)力 Ao試件截面積 對(duì)屈服不明顯的鋼對(duì)屈服不明顯的鋼, ,規(guī)定以產(chǎn)生規(guī)定以產(chǎn)生0.2%0

12、.2%殘殘余變形時(shí)的應(yīng)力余變形時(shí)的應(yīng)力f f0.20.2作為屈服強(qiáng)度作為屈服強(qiáng)度0.20.2，見(jiàn)，見(jiàn)圖圖0.2%O 定義定義 b b 是指是指鋼材能承受的最大拉應(yīng)力鋼材能承受的最大拉應(yīng)力. .意義意義當(dāng)外力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)，鋼材完全喪失對(duì)當(dāng)外力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)，鋼材完全喪失對(duì)變形的抵抗能力而斷裂變形的抵抗能力而斷裂因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能應(yīng)用因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能應(yīng)用幾幾 個(gè)個(gè) 強(qiáng)強(qiáng) 度度 彈性極限（彈性極限（e e） 表示鋼材保持彈性變形, 不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力, 是彈性零件的設(shè)計(jì)依據(jù)。 屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（ s s） 表示鋼材開(kāi)始發(fā)生明顯塑性變形的抗力，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 條件屈服強(qiáng)度條件

13、屈服強(qiáng)度 0.20.2 對(duì)于屈服現(xiàn)象不明顯的硬鋼，則規(guī)定以產(chǎn)生殘余變形為0.2%時(shí)的應(yīng)力。 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限( (抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b b ) ) 表示金屬受拉時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。 定義定義s s/ /b b反映了鋼材的可利用率和安全性的反映了鋼材的可利用率和安全性的大小大小意義意義屈強(qiáng)比對(duì)鋼材的可利用率和安全性來(lái)說(shuō)是屈強(qiáng)比對(duì)鋼材的可利用率和安全性來(lái)說(shuō)是重要的。重要的。合理屈強(qiáng)比：合理屈強(qiáng)比：碳素鋼碳素鋼 0.580.63低碳合金結(jié)構(gòu)鋼低碳合金結(jié)構(gòu)鋼 0.650.75s s/ /b b低低s s/ /b b高高可利用率可利用率小大安全性安全性大小伸長(zhǎng)率 鋼材在荷載作用下斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力

14、稱(chēng)為鋼材的塑性, 用伸長(zhǎng)率和斷面收縮率來(lái)表示。 伸長(zhǎng)率（） 在拉伸試驗(yàn)中, 試樣拉斷后, 標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比稱(chēng)為伸長(zhǎng)率。 = （L1L0）/ L0 100% 斷面收縮率（） 試樣拉斷后, 縮頸處截面積的最大縮減量與原橫斷面積的百分比稱(chēng)為斷面收縮率。 = （F0F1）/ F0 100% 伸長(zhǎng)率和斷面收縮率的值越大，鋼材的塑性越大L1 L0 伸長(zhǎng)L0L1F0F1F1 F0 頸縮n=(L1-L0)/L0100%=(F0-F1)/F0100%（二） 沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊（動(dòng)）荷載作用的能力，稱(chēng)為沖擊韌性，采用夏比V形缺口試件，用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。 測(cè)得試樣沖擊吸收功,用符號(hào) Ak

15、（J) 表示。用沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積 S0, 即得到材料的沖擊韌度 ak。 ak （J/m2)值越大,表示沖斷時(shí)吸收的功越多，鋼材的沖擊韌性越好。 隨溫度降低，鋼材由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，使沖擊值降低的現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆性，與之對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。沖擊試驗(yàn)： 測(cè)量擺錘沖擊前后的能量差擺錘的高度差擺錘的質(zhì)量。 再測(cè)量試件斷裂面積。擺錘試件H0H1問(wèn)題： 鋼材的沖擊韌性的影響因素？ 答：鋼材的沖擊韌性對(duì)鋼材內(nèi)部的各種缺陷和環(huán)境溫度非常敏感，因此，沖擊韌性主要受下列因素影響：1. 鋼中的S、P等有害雜質(zhì)含量；2. 成分偏析程度；3. 軋制與焊接質(zhì)量；4. 鋼的加工硬化與時(shí)效；5. 環(huán)境

16、溫度等。二、鋼材的工藝性能 冷彎性能 冷加工與時(shí)效 焊接性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力如果鋼材承受彎曲變形的程度大，那么鋼如果鋼材承受彎曲變形的程度大，那么鋼材的冷彎性好材的冷彎性好冷彎是通過(guò)彎曲處的塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，冷彎是通過(guò)彎曲處的塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此它也是反映鋼材在靜荷載下塑性的一因此它也是反映鋼材在靜荷載下塑性的一個(gè)指標(biāo)。個(gè)指標(biāo)。在拉伸試驗(yàn)中，鋼材試件的塑性變形則是在拉伸試驗(yàn)中，鋼材試件的塑性變形則是局部不均勻變形局部不均勻變形.冷彎試驗(yàn)常常能反映鋼材冷彎試驗(yàn)常常能反映鋼材內(nèi)部組織的均勻程度，存在內(nèi)應(yīng)力和夾雜內(nèi)部組織的均勻程度，存在內(nèi)應(yīng)力和夾雜物

17、等缺陷物等缺陷 因此可以用冷彎性來(lái)檢查鋼材的質(zhì)量，如因此可以用冷彎性來(lái)檢查鋼材的質(zhì)量，如焊接質(zhì)量焊接質(zhì)量將熱軋鋼筋用拉伸設(shè)備在常溫下拉長(zhǎng)，使將熱軋鋼筋用拉伸設(shè)備在常溫下拉長(zhǎng)，使之產(chǎn)生一定的塑性變形稱(chēng)之為冷拉之產(chǎn)生一定的塑性變形稱(chēng)之為冷拉鋼材用拉伸設(shè)備拉伸后能提高強(qiáng)度鋼材用拉伸設(shè)備拉伸后能提高強(qiáng)度F 將鋼筋通過(guò)硬質(zhì)合金拔絲模孔強(qiáng)行拉拔，將鋼筋通過(guò)硬質(zhì)合金拔絲模孔強(qiáng)行拉拔，使之不僅受拉、而且受擠壓以提高強(qiáng)度。使之不僅受拉、而且受擠壓以提高強(qiáng)度。每次冷拔斷面縮小應(yīng)為每次冷拔斷面縮小應(yīng)為10%以下，可多以下，可多次冷拔次冷拔 在這個(gè)過(guò)程中，強(qiáng)度可提高在這個(gè)過(guò)程中，強(qiáng)度可提高40-60%，效，效果好于冷

18、拉果好于冷拉（二）冷加工與時(shí)效（二）冷加工與時(shí)效 冷加工與時(shí)效的定義冷加工與時(shí)效的定義 冷加工與時(shí)效強(qiáng)化原理冷加工與時(shí)效強(qiáng)化原理 冷加工與時(shí)效強(qiáng)化的意義冷加工與時(shí)效強(qiáng)化的意義冷加工冷加工指在常溫下對(duì)鋼材進(jìn)行冷拉、冷拔和冷指在常溫下對(duì)鋼材進(jìn)行冷拉、冷拔和冷軋?zhí)幚碥執(zhí)幚砝浼庸?qiáng)化冷加工強(qiáng)化 鋼材經(jīng)冷加工后強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性鋼材經(jīng)冷加工后強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象降低的現(xiàn)象時(shí)效時(shí)效 經(jīng)冷拉鋼材隨時(shí)間延長(zhǎng)強(qiáng)度提高經(jīng)冷拉鋼材隨時(shí)間延長(zhǎng)強(qiáng)度提高, ,塑性、韌性塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫做時(shí)效下降的現(xiàn)象叫做時(shí)效可分為兩類(lèi)：可分為兩類(lèi)：分為自然時(shí)效和人工時(shí)效分為自然時(shí)效和人工時(shí)效時(shí)效時(shí)效1.1.

19、 自然時(shí)效處理自然時(shí)效處理 經(jīng)冷拉的鋼材在常溫下存放經(jīng)冷拉的鋼材在常溫下存放15-2015-20天天 其強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)其強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象象2. 人工時(shí)效處理人工時(shí)效處理 經(jīng)冷拉的鋼材在加熱至經(jīng)冷拉的鋼材在加熱至100-200，并保，并保持一段時(shí)間持一段時(shí)間 這將使時(shí)效加速這將使時(shí)效加速時(shí)效敏感性時(shí)效敏感性因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度大，導(dǎo)致塑性、因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度大，導(dǎo)致塑性、韌性降低。韌性降低。故動(dòng)荷載重要結(jié)構(gòu)，敏感性好。故動(dòng)荷載重要結(jié)構(gòu)，敏感性好。 說(shuō)明說(shuō)明有些鋼材即使沒(méi)有經(jīng)過(guò)冷加工處理，長(zhǎng)時(shí)間有些鋼材即使沒(méi)有經(jīng)過(guò)冷加工處理，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)后也會(huì)出現(xiàn)

20、時(shí)效，但不如冷加工后表現(xiàn)明過(guò)后也會(huì)出現(xiàn)時(shí)效，但不如冷加工后表現(xiàn)明顯。顯。 冷加工強(qiáng)化的原理冷加工強(qiáng)化的原理由于鋼材在加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形所至，當(dāng)晶體在外由于鋼材在加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形所至，當(dāng)晶體在外力作用下，在彈性階段金屬原子偏離平衡位置產(chǎn)生力作用下，在彈性階段金屬原子偏離平衡位置產(chǎn)生的變形，在外里去除后可以恢復(fù)的變形，在外里去除后可以恢復(fù)-彈性變形；彈性變形；當(dāng)外力繼續(xù)增大，使晶格的歪曲程度超過(guò)彈性變形當(dāng)外力繼續(xù)增大，使晶格的歪曲程度超過(guò)彈性變形之后，晶格產(chǎn)生滑移，造成永久性變形。由于晶粒之后，晶格產(chǎn)生滑移，造成永久性變形。由于晶粒表面的畸變及滑動(dòng)平面的細(xì)小碎屑，使晶體在該平表面的畸變及滑動(dòng)平面

21、的細(xì)小碎屑，使晶體在該平面上繼續(xù)滑動(dòng)產(chǎn)生困難，抵抗變形的能力增大，因面上繼續(xù)滑動(dòng)產(chǎn)生困難，抵抗變形的能力增大，因而屈服極限及硬度提高。而屈服極限及硬度提高。由于塑性變形后鋼材可能產(chǎn)生滑移的區(qū)域幾乎均已由于塑性變形后鋼材可能產(chǎn)生滑移的區(qū)域幾乎均已滑動(dòng)，因此塑性降低?；瑒?dòng)，因此塑性降低。時(shí)效強(qiáng)化的原理時(shí)效強(qiáng)化的原理 在高溫下固溶在-Fe中的氮和氧的原子，在溫度降低后溶解度下降，但未完全析出，在存放過(guò)程中慢慢地以Fe4N和FeO從鐵素體中析出，形成滲碳體分布于晶體的滑移面或晶界面上，阻礙晶粒的滑移，而 提高了對(duì)塑性變形的抵抗能力。OO1BD1CDC1K1K屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) B B冷拉冷拉屈服點(diǎn)屈服點(diǎn):

22、: s s塑性和韌性降低塑性和韌性降低圖圖7.4.1 冷加工和時(shí)效強(qiáng)化示意圖冷加工和時(shí)效強(qiáng)化示意圖建筑鋼材的冷加工與時(shí)效建筑鋼材的冷加工與時(shí)效 可提高強(qiáng)度，冷拉后屈服強(qiáng)度可提高可提高強(qiáng)度，冷拉后屈服強(qiáng)度可提高20-20-30%30%，時(shí)效處理后還可使抗拉強(qiáng)度提高。，時(shí)效處理后還可使抗拉強(qiáng)度提高。 可節(jié)約鋼材可節(jié)約鋼材20-30%20-30%。 對(duì)于受動(dòng)荷載或經(jīng)常處于中溫條件工作的對(duì)于受動(dòng)荷載或經(jīng)常處于中溫條件工作的鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、鋼軌、鍋爐等，為避免鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、鋼軌、鍋爐等，為避免過(guò)大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時(shí)效過(guò)大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時(shí)效敏感小的鋼材。敏感小的鋼材。問(wèn)題：直接

23、承受動(dòng)荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼材嗎？為什么？ 答：不能。 因?yàn)槔浼庸ず箐摬牡乃苄院晚g性大大降低，可焊性變差，增加了焊接后的硬脆傾向，為了防止鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然的脆性斷裂，所以不能采用。6.4 建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用 鋼結(jié)構(gòu)用鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材 熱軋鋼筋熱軋鋼筋 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋 冷拔低碳鋼絲冷拔低碳鋼絲鋼結(jié)構(gòu)用鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼低合金鋼（一） 碳素結(jié)構(gòu)鋼 1、鋼的牌號(hào)： 根據(jù)國(guó)標(biāo)GB700-1988，碳

24、素結(jié)構(gòu)鋼按照屈服強(qiáng)度分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五個(gè)牌號(hào)，每個(gè)牌號(hào)又根據(jù)硫、磷等雜質(zhì)含量分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級(jí)。 牌號(hào)的順序：屈服強(qiáng)度字母Q、屈服強(qiáng)度數(shù)值、 質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D）、 脫氧程度符號(hào)（F、Z、TZ）。例如：Q235BF，表示屈服強(qiáng)度為235MPa，B級(jí)沸騰（F）碳素結(jié)構(gòu)鋼。 2、鋼牌號(hào)與性能的關(guān)系 鋼牌號(hào)越大，鋼的含碳量增加，強(qiáng)度與硬度增高，塑性和韌性降低，可焊性變差。 牌號(hào)及其表示方法如牌號(hào)及其表示方法如flash中所示中所示 Q235-AF: 屈服強(qiáng)度是屈服強(qiáng)度是 235 MPa, A 級(jí)級(jí), 沸騰沸騰鋼鋼請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇“播放

25、播放”觀看觀看FlashFlash動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)3、選用原則：應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的工作條件、荷載類(lèi)型、連接方式、環(huán)境溫度與介質(zhì)的腐蝕情況等綜合因素選用。例如： Q195和Q215號(hào)鋼強(qiáng)度較低，塑性和韌性較大，易彎加工，可用于鋼釘、螺栓等。Q235A使用于承受靜載作用的鋼結(jié)構(gòu)；Q235B可用于承受動(dòng)載焊接的普通鋼結(jié)構(gòu)；Q235C可用于承受動(dòng)載焊接的重要鋼結(jié)構(gòu)；Q235D可用于低溫承受動(dòng)荷載焊接的鋼結(jié)構(gòu)。Q255和Q275強(qiáng)度較高，塑性和韌性較差，主要用于機(jī)械零件等思考題：1、碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)如何組成？2、鋼牌號(hào)如何反映鋼材的性能和質(zhì)量？3、如何根據(jù)使用要求選用鋼材牌號(hào)？（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 1、組成：含

26、有5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、Ni、Cu等）。含碳量0.2%。2、合金元素的作用：細(xì)化結(jié)晶，起到細(xì)晶強(qiáng)化作用，不僅可提高強(qiáng)度和硬度，還可一定程度上增加塑性和韌性。彌散強(qiáng)化作用，較硬微粒均勻分散在晶粒內(nèi)部，阻礙晶?；谱冃?，大大提高鋼的強(qiáng)度和硬度。3、牌號(hào)：與碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣，用Q+屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D、E）表示。4、特性：強(qiáng)度和硬度高，有害雜質(zhì)少，質(zhì)量高且穩(wěn)定，良好的塑性和韌性，適當(dāng)?shù)目珊感浴?、應(yīng)用：適合于大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑和橋梁。牌號(hào)由以下四部分組牌號(hào)由以下四部分組成成(如如 flash 所示所示)請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇“播放播放”觀看觀看FlashFlash動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)低合金結(jié)構(gòu)鋼的性能要求(1) 高強(qiáng)度：一般其屈服強(qiáng)度在300MPa以上。(2) 高韌性：要求延伸率為15%20%