1、 第第 7 章章建建 筑筑 鋼鋼 材材 一一 鋼材的分類鋼材的分類 1 按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類（）碳素鋼（）碳素鋼n碳素鋼的化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳素鋼的化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵碳合金。含碳量為碳，故也稱鐵碳合金。含碳量為0.022.06。此外尚含有極少量的。此外尚含有極少量的硅、錳和微量的硫、磷等元素。硅、錳和微量的硫、磷等元素。碳素鋼按含碳量可分為：碳素鋼按含碳量可分為：n低碳鋼（含碳量小于低碳鋼（含碳量小于0.25）n中碳鋼（含碳量中碳鋼（含碳量0.250.60）n高碳鋼（含碳量大于高碳鋼（含碳量大于0.60）n（）合金鋼（）合金鋼n是指在煉鋼過程中，有意識(shí)地加入一是

2、指在煉鋼過程中，有意識(shí)地加入一種或多種能改善鋼材性能的合金元素種或多種能改善鋼材性能的合金元素而制得的鋼種。常用合金元素有：硅、而制得的鋼種。常用合金元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻等。錳、鈦、釩、鈮、鉻等。n按合金元素總含量的不同，合金按合金元素總含量的不同，合金鋼可分為鋼可分為n低合金鋼（總含量小于低合金鋼（總含量小于5）n中合金鋼（總含量為中合金鋼（總含量為510）n高合金鋼（總含量大于高合金鋼（總含量大于10）2 按脫氧程度分類按脫氧程度分類n（）沸騰鋼（）沸騰鋼n煉鋼時(shí)僅加入錳鐵進(jìn)行脫氧，脫氧不煉鋼時(shí)僅加入錳鐵進(jìn)行脫氧，脫氧不完全。這種鋼水澆入錠模時(shí)，會(huì)有大完全。這種鋼水澆入錠模時(shí)，會(huì)

3、有大量的氣體從鋼水中逸出，引起鋼量的氣體從鋼水中逸出，引起鋼水呈沸騰狀，故稱沸騰鋼，代號(hào)為。水呈沸騰狀，故稱沸騰鋼，代號(hào)為。沸騰鋼組織不夠致密，成分不太均勻，沸騰鋼組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，質(zhì)量較差。硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，質(zhì)量較差。因成本低、產(chǎn)量高，廣泛用于一般建因成本低、產(chǎn)量高，廣泛用于一般建筑工程。筑工程。n（）鎮(zhèn)靜鋼（）鎮(zhèn)靜鋼n煉鋼時(shí)采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作脫煉鋼時(shí)采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作脫氧劑，脫氧完全，同時(shí)能起去硫作用。氧劑，脫氧完全，同時(shí)能起去硫作用。這種鋼水鑄錠時(shí)能平靜地充滿錠模并這種鋼水鑄錠時(shí)能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱鎮(zhèn)靜鋼，代號(hào)為。冷卻凝固，

4、故稱鎮(zhèn)靜鋼，代號(hào)為。鎮(zhèn)靜鋼成本較高，組織致密，成分均鎮(zhèn)靜鋼成本較高，組織致密，成分均勻，性能穩(wěn)定，質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)勻，性能穩(wěn)定，質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)力混凝土等重要的結(jié)構(gòu)工程。力混凝土等重要的結(jié)構(gòu)工程。n（）半鎮(zhèn)靜鋼（）半鎮(zhèn)靜鋼n脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，為質(zhì)量較好的鋼，其代號(hào)為。為質(zhì)量較好的鋼，其代號(hào)為。n（）特殊鎮(zhèn)靜鋼（）特殊鎮(zhèn)靜鋼n比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的鋼，質(zhì)量最好，適用于特別重要的鋼，質(zhì)量最好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程，代號(hào)為結(jié)構(gòu)工程，代號(hào)為TZ。 3 按有害雜質(zhì)含量分類按有害雜質(zhì)含量分類 按鋼中有害雜質(zhì)磷（）和

5、硫（按鋼中有害雜質(zhì)磷（）和硫（S）含量的）含量的多少，鋼材可分為以下四類：多少，鋼材可分為以下四類：（）普通鋼：磷（）普通鋼：磷0.045；硫；硫 0.050%（）優(yōu)質(zhì)鋼：磷（）優(yōu)質(zhì)鋼：磷 0.035%；硫；硫 0.035%（）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：磷（）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：磷 0.025%；硫；硫 0.025 %（）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：磷（）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：磷 0.025%；硫；硫 0.015% 二二 鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì)1 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性n抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性質(zhì)?？估阅苁墙ㄖ摬淖钪匾募夹g(shù)性質(zhì)。技術(shù)指標(biāo)為由拉力試驗(yàn)測(cè)定的屈服點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)為由拉力試驗(yàn)測(cè)定的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。低碳鋼（軟

6、鋼）受抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。低碳鋼（軟鋼）受拉的應(yīng)力拉的應(yīng)力應(yīng)變圖能夠較好地解釋這應(yīng)變圖能夠較好地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)見圖。低碳鋼受拉時(shí)些重要的技術(shù)指標(biāo)見圖。低碳鋼受拉時(shí)的應(yīng)力的應(yīng)力應(yīng)變圖：應(yīng)變圖： n（）屈服點(diǎn)（）屈服點(diǎn)n當(dāng)試件拉力在當(dāng)試件拉力在 范圍內(nèi)時(shí)，如卸去范圍內(nèi)時(shí)，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，應(yīng)力與應(yīng)變拉力，試件能恢復(fù)原狀，應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，該階段被稱為彈性階的比值為常數(shù)，該階段被稱為彈性階段。當(dāng)對(duì)試件的拉伸進(jìn)入塑性變形的段。當(dāng)對(duì)試件的拉伸進(jìn)入塑性變形的屈服階段時(shí)，稱屈服下限下所屈服階段時(shí)，稱屈服下限下所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)，記對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)，記做做s。設(shè)計(jì)

7、時(shí)一般以。設(shè)計(jì)時(shí)一般以s作為強(qiáng)度取值作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的鋼材，的依據(jù)。對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的鋼材，規(guī)定以規(guī)定以0.2殘余變形時(shí)的應(yīng)力殘余變形時(shí)的應(yīng)力0.2作作為屈服強(qiáng)度。為屈服強(qiáng)度。n（）抗拉強(qiáng)度（）抗拉強(qiáng)度n從圖中曲線逐步上升可以看出：試從圖中曲線逐步上升可以看出：試件在屈服階段以后，抵抗塑性變形的能件在屈服階段以后，抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于力又重新提高，稱為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用最高點(diǎn)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用b表表示。示。屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈強(qiáng)設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈強(qiáng)比有一定意義：比有一定意義：n

8、屈強(qiáng)比愈小，反映鋼材受力超過屈服點(diǎn)工屈強(qiáng)比愈小，反映鋼材受力超過屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性愈大，結(jié)構(gòu)的安全性愈高。作時(shí)的可靠性愈大，結(jié)構(gòu)的安全性愈高。n但屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被但屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。利用。bs/n(3) 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率n圖中當(dāng)曲線到達(dá)點(diǎn)后，試件薄弱處圖中當(dāng)曲線到達(dá)點(diǎn)后，試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅速增加，產(chǎn)生急劇縮小，塑性變形迅速增加，產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象頸縮現(xiàn)象”而斷裂。量出拉斷后標(biāo)而斷裂。量出拉斷后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度距部分的長(zhǎng)度Ll，標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始，標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距標(biāo)距L0的百分率稱為伸長(zhǎng)率。即的百分率稱為伸長(zhǎng)率。即%100001LLL n伸長(zhǎng)率表

9、征了鋼材的塑性變形能力。伸長(zhǎng)率表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時(shí)頸縮處的伸長(zhǎng)較大，由于在塑性變形時(shí)頸縮處的伸長(zhǎng)較大，故當(dāng)原始標(biāo)距與試件的直徑之比愈大，故當(dāng)原始標(biāo)距與試件的直徑之比愈大，則頸縮處伸長(zhǎng)中的比重愈小，因而計(jì)則頸縮處伸長(zhǎng)中的比重愈小，因而計(jì)算的伸長(zhǎng)率會(huì)小些。算的伸長(zhǎng)率會(huì)小些。n通常以通常以5和和1 0分別表示分別表示L0=5d0和和 L0=10d0（0為試件直徑）時(shí)的伸長(zhǎng)率。為試件直徑）時(shí)的伸長(zhǎng)率。對(duì)同一種鋼材，對(duì)同一種鋼材，5應(yīng)大于應(yīng)大于10。 2 冷彎性能冷彎性能n 冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。變形的能力

10、，是鋼材的重要工藝性能。n 冷彎性能指標(biāo)是通過試件被彎曲的角冷彎性能指標(biāo)是通過試件被彎曲的角度（度（90、180）及彎心直徑）及彎心直徑 對(duì)試對(duì)試件厚度（或直徑）件厚度（或直徑）a的比值（的比值（/a）區(qū)分）區(qū)分的，的，試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。3 沖擊韌性沖擊韌性n 沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎力。沖擊韌性指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。以擺錘打擊試

11、曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)，用沖擊韌性指標(biāo)，用沖擊韌性ak（k/mm2）表示。）表示。 ak值愈大，沖擊韌性愈好。值愈大，沖擊韌性愈好。n鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度都會(huì)影響鋼材的沖擊韌陷及環(huán)境溫度都會(huì)影響鋼材的沖擊韌性。性。n試驗(yàn)表明，沖擊韌性隨溫度的降低而試驗(yàn)表明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍時(shí)，突然下降很多而到一定溫度范圍時(shí)

12、，突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。n發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為臨界溫度，其發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為臨界溫度，其數(shù)值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能數(shù)值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)愈好。所以在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用脆性臨界溫度較工作溫度為低當(dāng)選用脆性臨界溫度較工作溫度為低的鋼材。的鋼材。n隨時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高，塑隨時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高，塑性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為時(shí)效。性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為時(shí)效。完成時(shí)效變化的過程可達(dá)數(shù)十年，但完成時(shí)效變化的過程可達(dá)數(shù)十年，但是鋼材如經(jīng)受冷加工變形，或使用中是鋼材如經(jīng)受冷加

13、工變形，或使用中經(jīng)受震動(dòng)和反復(fù)荷載的影響，時(shí)效可經(jīng)受震動(dòng)和反復(fù)荷載的影響，時(shí)效可迅速發(fā)展。迅速發(fā)展。n因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度稱為時(shí)因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度稱為時(shí)效敏感性，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)效敏感性，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用時(shí)效敏感性小的鋼材。該選用時(shí)效敏感性小的鋼材。4 硬度硬度n 鋼材的硬度是指其表面局部體積內(nèi)鋼材的硬度是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。常用的測(cè)定硬度的方法有布氏法和洛常用的測(cè)定硬度的方法有布氏法和洛氏法。氏法。 n布氏法的測(cè)定原理是利用直徑為（布氏法的測(cè)定原理是利用直徑為（）的淬火鋼球，以）的淬火鋼球，以P（）

14、的荷載將（）的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間后其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間后卸除荷載，即得到直徑為（）的卸除荷載，即得到直徑為（）的壓痕，以壓痕表面積（）除荷載壓痕，以壓痕表面積（）除荷載，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值，以數(shù)字表示，不帶單位。值，以數(shù)字表示，不帶單位。n洛氏法測(cè)定的原理與布氏法相似，但系洛氏法測(cè)定的原理與布氏法相似，但系根據(jù)壓頭壓入試件的深度來表示硬度值，根據(jù)壓頭壓入試件的深度來表示硬度值，洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱處理效果。處理效果。5 耐疲勞性耐疲勞性n 在反復(fù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼

15、在反復(fù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限來表疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指疲勞試驗(yàn)中，試件在交變示，它是指疲勞試驗(yàn)中，試件在交變應(yīng)力作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不應(yīng)力作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。n一般認(rèn)為，鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)一般認(rèn)為，鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起的，因此，鋼材的疲勞極限與力引起的，因此，鋼材的疲勞極限與其抗拉強(qiáng)度有關(guān)，一般抗拉強(qiáng)度高，其抗拉強(qiáng)度有關(guān)，一般抗拉強(qiáng)度

16、高，其疲勞極限也較高。其疲勞極限也較高。n由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的疲勞極限不僅與其發(fā)展的，故鋼材的疲勞極限不僅與其內(nèi)部組織有關(guān)，也和表面質(zhì)量有關(guān)。內(nèi)部組織有關(guān)，也和表面質(zhì)量有關(guān)。6 焊接性能焊接性能n鋼材的可焊性是指焊接后在焊縫處的鋼材的可焊性是指焊接后在焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。n影響鋼材可焊性的主要因素是化學(xué)成影響鋼材可焊性的主要因素是化學(xué)成分及含量。如硫產(chǎn)生熱脆性，使焊縫分及含量。如硫產(chǎn)生熱脆性，使焊縫處產(chǎn)生硬脆及熱裂紋。又如，含碳量處產(chǎn)生硬脆及熱裂紋。又如，含碳量超過超過0.3，可焊性顯著下降等。

17、，可焊性顯著下降等。三三 鋼材的化學(xué)成分鋼材的化學(xué)成分1 鋼材的化學(xué)成分及對(duì)性能的影響鋼材的化學(xué)成分及對(duì)性能的影響n 鋼材的化學(xué)成分主要是指碳、硅、鋼材的化學(xué)成分主要是指碳、硅、錳、硫、磷等，在不同情況下往往還錳、硫、磷等，在不同情況下往往還需考慮氧、氮及各種合金元素。需考慮氧、氮及各種合金元素。 n （1）碳）碳n土木工程用鋼材含碳量不大于土木工程用鋼材含碳量不大于0.8。在此范圍內(nèi)，隨著鋼中碳含量的提高，在此范圍內(nèi)，隨著鋼中碳含量的提高，強(qiáng)度和硬度相應(yīng)提高，而塑性和韌性強(qiáng)度和硬度相應(yīng)提高，而塑性和韌性則相應(yīng)降低，碳還可顯著降低鋼材的則相應(yīng)降低，碳還可顯著降低鋼材的可焊性，增加鋼的冷脆性和時(shí)

18、效敏感可焊性，增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性，降低抗大氣銹蝕性。性，降低抗大氣銹蝕性。n n（2）硅）硅n當(dāng)硅在鋼中的含量較低（小于當(dāng)硅在鋼中的含量較低（小于1%）時(shí)，）時(shí)，可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性和韌性可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性和韌性影響不明顯。影響不明顯。n（）錳（）錳n錳是我國低合金鋼的主加合金元素，錳是我國低合金鋼的主加合金元素，錳含量一般在錳含量一般在1%范圍內(nèi)，它的范圍內(nèi)，它的作用主要是使強(qiáng)度提高，錳還能消減作用主要是使強(qiáng)度提高，錳還能消減硫和氧引起的熱脆性，使鋼材的熱加硫和氧引起的熱脆性，使鋼材的熱加工性質(zhì)改善。工性質(zhì)改善。n （4）鈦）鈦n鈦是強(qiáng)脫氧劑。它能顯著提高強(qiáng)度，鈦是強(qiáng)脫

19、氧劑。它能顯著提高強(qiáng)度，改善韌性和可焊性，減少時(shí)效傾向，改善韌性和可焊性，減少時(shí)效傾向，是常用的合金元素。是常用的合金元素。n（5）硫）硫n硫是很有害元素。呈非金屬硫化物夾雜硫是很有害元素。呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中，具有強(qiáng)烈的偏析作用，物存在于鋼中，具有強(qiáng)烈的偏析作用，降低各種機(jī)械性能。硫化物造成的低熔降低各種機(jī)械性能。硫化物造成的低熔點(diǎn)使鋼在焊接時(shí)易于產(chǎn)生熱裂紋，顯著點(diǎn)使鋼在焊接時(shí)易于產(chǎn)生熱裂紋，顯著降低可焊性。降低可焊性。n （6）磷）磷n磷是有害元素，含量提高，鋼材的強(qiáng)度磷是有害元素，含量提高，鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性顯著下降，特別是溫提高，塑性和韌性顯著下降，特別是溫度愈低，對(duì)

20、韌性和塑性的影響愈大，磷度愈低，對(duì)韌性和塑性的影響愈大，磷在鋼中的偏析作用強(qiáng)烈，使鋼材冷脆性在鋼中的偏析作用強(qiáng)烈，使鋼材冷脆性增大，并顯著降低鋼材的可焊性。增大，并顯著降低鋼材的可焊性。n磷可提高鋼的耐磨性和耐腐蝕性，在低磷可提高鋼的耐磨性和耐腐蝕性，在低合金鋼中可配合其他元素作為合金元素合金鋼中可配合其他元素作為合金元素使用。使用。n （7）氧）氧n氧是有害元素。主要存在于非金屬夾雜氧是有害元素。主要存在于非金屬夾雜物內(nèi)，可降低鋼的機(jī)械性能，特別是韌物內(nèi)，可降低鋼的機(jī)械性能，特別是韌性，氧有促進(jìn)時(shí)效傾向的作用，氧化物性，氧有促進(jìn)時(shí)效傾向的作用，氧化物造成的低熔點(diǎn)亦使鋼的可焊形變差。造成的低熔

21、點(diǎn)亦使鋼的可焊形變差。n n（8）氮）氮n氮對(duì)鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，使氮對(duì)鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性特別是韌性顯著鋼材的強(qiáng)度提高，塑性特別是韌性顯著下降。氮可加劇鋼材的時(shí)效敏感性和冷下降。氮可加劇鋼材的時(shí)效敏感性和冷脆性，降低可焊性。脆性，降低可焊性。n在有鋁、妮、釩等的配合下，氮可作為在有鋁、妮、釩等的配合下，氮可作為低合金鋼的合金元素使用。低合金鋼的合金元素使用。 四四 鋼材的冷加工和熱處理鋼材的冷加工和熱處理1 鋼材的冷加工鋼材的冷加工n 將鋼材在常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔或?qū)摬脑诔叵逻M(jìn)行冷拉、冷拔或冷軋，使產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈冷軋，使產(chǎn)生塑性變形，從而提

22、高屈服強(qiáng)度，這個(gè)過程稱為鋼材的冷加工服強(qiáng)度，這個(gè)過程稱為鋼材的冷加工強(qiáng)化。強(qiáng)化。n冷加工強(qiáng)化的原理：冷加工強(qiáng)化的原理：n鋼材在塑性變形中晶格的缺陷增多，鋼材在塑性變形中晶格的缺陷增多，而缺陷的晶格嚴(yán)重畸變，對(duì)晶格的進(jìn)而缺陷的晶格嚴(yán)重畸變，對(duì)晶格的進(jìn)一步滑移將起到阻礙作用，故鋼材的一步滑移將起到阻礙作用，故鋼材的屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低。由于屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低。由于塑性變形中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故鋼材的彈塑性變形中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故鋼材的彈性模量降低。性模量降低。n工地或預(yù)制廠鋼筋混凝土施工中常利工地或預(yù)制廠鋼筋混凝土施工中常利用這一原理，對(duì)鋼筋或低碳鋼盤條按用這一原理，對(duì)鋼筋或低碳鋼盤條按一定制

23、度進(jìn)行冷拉或冷拔加工，以提一定制度進(jìn)行冷拉或冷拔加工，以提高屈服強(qiáng)度。高屈服強(qiáng)度。 n將經(jīng)過冷拉的鋼筋于常溫下存放將經(jīng)過冷拉的鋼筋于常溫下存放1520，或加熱到，或加熱到100200并保持一并保持一段時(shí)間，這個(gè)過程稱為時(shí)效處理。前段時(shí)間，這個(gè)過程稱為時(shí)效處理。前者稱為自然時(shí)效，后者稱為人工時(shí)效。者稱為自然時(shí)效，后者稱為人工時(shí)效。 n冷拉以后再經(jīng)過時(shí)效處理的鋼筋，其冷拉以后再經(jīng)過時(shí)效處理的鋼筋，其屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高，抗拉強(qiáng)度稍見增屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高，抗拉強(qiáng)度稍見增長(zhǎng)，塑性繼續(xù)有所降低。由于時(shí)效過長(zhǎng)，塑性繼續(xù)有所降低。由于時(shí)效過程中應(yīng)力的消減，故彈性模量可基本程中應(yīng)力的消減，故彈性模量可基本恢復(fù)?；謴?fù)

24、。 n鋼材產(chǎn)生時(shí)效的主要原因：鋼材產(chǎn)生時(shí)效的主要原因：n溶于溶于Fe中的碳、氮原子，向晶格中的碳、氮原子，向晶格缺陷處移動(dòng)和集中的速度大為加快，缺陷處移動(dòng)和集中的速度大為加快，這將使滑移面缺陷處碳、氮原子富集，這將使滑移面缺陷處碳、氮原子富集，使晶格畸變加劇，造成其滑移、變形使晶格畸變加劇，造成其滑移、變形更為困難，因而強(qiáng)度進(jìn)一步提高，塑更為困難，因而強(qiáng)度進(jìn)一步提高，塑性和韌性則進(jìn)一步降低，而彈性模量性和韌性則進(jìn)一步降低，而彈性模量則基本恢復(fù)。則基本恢復(fù)。2 鋼材的熱處理鋼材的熱處理n 按照一定的制度，將鋼材加熱到一定按照一定的制度，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時(shí)間，的溫度，在

25、此溫度下保持一定的時(shí)間，再以一定的速度和方式進(jìn)行冷卻，以使再以一定的速度和方式進(jìn)行冷卻，以使鋼材內(nèi)部晶體組織和顯微結(jié)構(gòu)按要求進(jìn)鋼材內(nèi)部晶體組織和顯微結(jié)構(gòu)按要求進(jìn)行改變，或者消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，從而行改變，或者消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，從而獲得人們所需求的機(jī)械力學(xué)性能，這一獲得人們所需求的機(jī)械力學(xué)性能，這一過程就稱為鋼材的熱處理。過程就稱為鋼材的熱處理。 鋼材熱處理的基本方法：鋼材熱處理的基本方法： n() 淬火淬火n將鋼材加熱至將鋼材加熱至723（相變溫度）以上某（相變溫度）以上某一溫度，并保持一定時(shí)間后，迅速置于一溫度，并保持一定時(shí)間后，迅速置于水中或機(jī)油中冷卻，這個(gè)過程稱鋼材的水中或機(jī)油中冷卻，這個(gè)

26、過程稱鋼材的淬火處理。鋼材經(jīng)淬火后，強(qiáng)度和硬度淬火處理。鋼材經(jīng)淬火后，強(qiáng)度和硬度提高，脆性增大，塑性和韌性明顯降低。提高，脆性增大，塑性和韌性明顯降低。n() 回火回火n將淬火后的鋼材重新加熱到將淬火后的鋼材重新加熱到723以下某以下某一溫度范圍，保溫一定時(shí)間后再緩慢地一溫度范圍，保溫一定時(shí)間后再緩慢地或較快地冷卻至室溫，這一過程稱為回或較快地冷卻至室溫，這一過程稱為回火處理?；鼗鹂上摬拇慊饡r(shí)產(chǎn)生的火處理?；鼗鹂上摬拇慊饡r(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使其硬度降低，恢復(fù)塑性和韌內(nèi)應(yīng)力，使其硬度降低，恢復(fù)塑性和韌性?；鼗饻囟扔撸摬挠捕认陆涤?，性。回火溫度愈高，鋼材硬度下降愈多，塑性和韌性等性能均得

27、以改善。若鋼材塑性和韌性等性能均得以改善。若鋼材淬火后隨即進(jìn)行高溫回火處理，則稱調(diào)淬火后隨即進(jìn)行高溫回火處理，則稱調(diào)質(zhì)處理，其目的是使鋼材的強(qiáng)度、塑性、質(zhì)處理，其目的是使鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性等性能均得以改善。韌性等性能均得以改善。n（）退火（）退火n退火是指將鋼材加熱至退火是指將鋼材加熱至723以上某以上某一溫度，保持相當(dāng)時(shí)間后，在退火爐一溫度，保持相當(dāng)時(shí)間后，在退火爐中緩慢冷卻。退火能消除鋼材中的內(nèi)中緩慢冷卻。退火能消除鋼材中的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，使鋼材應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，使鋼材硬度降低，塑性和韌性提高。硬度降低，塑性和韌性提高。n（）正火（）正火n是將鋼材加熱到是將鋼材加熱

28、到723以上某一溫度，以上某一溫度，并保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，然后在空氣中緩并保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，然后在空氣中緩慢冷卻，則可得到均勻細(xì)小的顯微組慢冷卻，則可得到均勻細(xì)小的顯微組織。鋼材正火后強(qiáng)度和硬度提高，塑織。鋼材正火后強(qiáng)度和硬度提高，塑性較退火為小性較退火為小 五五 建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 建筑鋼材的主要鋼種建筑鋼材的主要鋼種n（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼n按國家標(biāo)準(zhǔn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB700-88規(guī)定，我國碳素結(jié)規(guī)定，我國碳素結(jié)構(gòu)鋼分五個(gè)牌號(hào)，即構(gòu)鋼分五個(gè)牌號(hào)，即195、Q215、Q235、Q255和和Q275。n各牌號(hào)鋼又按其硫、磷含量由多至少分各牌號(hào)鋼又按其硫、磷含量由多至少分為、四個(gè)

29、質(zhì)量等級(jí)。為、四個(gè)質(zhì)量等級(jí)。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法按順序由代表：按順序由代表：n屈服點(diǎn)的字母屈服點(diǎn)的字母 ( Q )n屈服點(diǎn)數(shù)值屈服點(diǎn)數(shù)值 (MPa)n質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào) (A、B、C、D)n脫氧程度符號(hào)脫氧程度符號(hào) (F、B、Z、TZ)等四部分組成。等四部分組成。n例如例如Q235-AF表示：屈服點(diǎn)為表示：屈服點(diǎn)為235MPa質(zhì)量等級(jí)為級(jí)的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。質(zhì)量等級(jí)為級(jí)的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。n碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能指標(biāo)規(guī)定見表碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能指標(biāo)規(guī)定見表n國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分，包國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分，包括括C、Si、Mn、S、P五大元素，按質(zhì)量

30、五大元素，按質(zhì)量等級(jí)及脫氧方法也分別提出了要求。等級(jí)及脫氧方法也分別提出了要求。 n（2）低合金結(jié)構(gòu)鋼）低合金結(jié)構(gòu)鋼n 在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小于在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小于的合金元素?zé)挸傻匿摚Q為低合金高的合金元素?zé)挸傻匿?，稱為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鉻、鎳、的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鉻、鎳、銅等。銅等。 n按照按照低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（GBT15911994）規(guī)定共分）規(guī)定共分20個(gè)鋼號(hào)。個(gè)鋼號(hào)。n牌號(hào)由代表鋼材屈服強(qiáng)度的字母、牌號(hào)由代表鋼材屈服強(qiáng)度的字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（、

31、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（、）三個(gè)部分按順序組、）三個(gè)部分按順序組成。成。n例如：例如：Q295A，表示屈服強(qiáng)度為不小，表示屈服強(qiáng)度為不小于于295MPa，質(zhì)量等級(jí)為級(jí)的低合，質(zhì)量等級(jí)為級(jí)的低合金結(jié)構(gòu)鋼。金結(jié)構(gòu)鋼。n2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼n (1) 熱軋鋼筋熱軋鋼筋n根據(jù)表面特征不同，熱軋鋼筋分為光圓根據(jù)表面特征不同，熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋。鋼筋和帶肋鋼筋。n根據(jù)強(qiáng)度的高低，熱軋鋼筋又分為不同根據(jù)強(qiáng)度的高低，熱軋鋼筋又分為不同的強(qiáng)度等級(jí)，各強(qiáng)度等級(jí)熱軋鋼筋的技的強(qiáng)度等級(jí)，各強(qiáng)度等級(jí)熱軋鋼筋的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表。術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表。n我國熱軋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)，按屈服強(qiáng)度、抗拉我國熱軋鋼筋標(biāo)

32、準(zhǔn)，按屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能分為強(qiáng)度等力學(xué)性能分為IIV級(jí)。級(jí)。n四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋中，四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋中，I級(jí)鋼筋為低級(jí)鋼筋為低碳鋼外，其余三級(jí)熱軋帶肋鋼筋均為低碳鋼外，其余三級(jí)熱軋帶肋鋼筋均為低合金鋼。合金鋼。n牌號(hào)由牌號(hào)由HRB和規(guī)定屈服強(qiáng)度最小值構(gòu)成。和規(guī)定屈服強(qiáng)度最小值構(gòu)成。、分別為熱軋、肋、鋼筋的英、分別為熱軋、肋、鋼筋的英文名稱的第一個(gè)字母。文名稱的第一個(gè)字母。n（2）冷拉鋼筋）冷拉鋼筋n 為了提高鋼筋的強(qiáng)度及節(jié)約鋼筋，工為了提高鋼筋的強(qiáng)度及節(jié)約鋼筋，工地上常按施工規(guī)程，控制一定的冷拉應(yīng)地上常按施工規(guī)程，控制一定的冷拉應(yīng)力或冷拉率，對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行冷拉。冷力或冷拉率，對(duì)熱軋

33、鋼筋進(jìn)行冷拉。冷拉鋼筋的力學(xué)性能應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的要拉鋼筋的力學(xué)性能應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的要求。冷拉后不得有裂紋、起層等現(xiàn)象。求。冷拉后不得有裂紋、起層等現(xiàn)象。 n（3）熱處理鋼筋）熱處理鋼筋n 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋是用預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋是用8、10 的熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火等調(diào)的熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火等調(diào)質(zhì)處理而成，代號(hào)為。質(zhì)處理而成，代號(hào)為。 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的優(yōu)點(diǎn)：n強(qiáng)度高，可代替高強(qiáng)鋼絲使用；強(qiáng)度高，可代替高強(qiáng)鋼絲使用；n配筋根數(shù)少，節(jié)約鋼材；配筋根數(shù)少，節(jié)約鋼材；n錨固性好，不易打滑，預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定；錨固性好，不易打滑，預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定；n施工

34、簡(jiǎn)便，開盤后鋼筋自然伸直，不需施工簡(jiǎn)便，開盤后鋼筋自然伸直，不需調(diào)直及焊接。調(diào)直及焊接。主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，也用于主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，也用于預(yù)應(yīng)力梁、板結(jié)構(gòu)及吊車梁等。預(yù)應(yīng)力梁、板結(jié)構(gòu)及吊車梁等。n（4）冷軋帶肋鋼筋）冷軋帶肋鋼筋n冷軋帶肋鋼筋是采用由普通低碳鋼或低冷軋帶肋鋼筋是采用由普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有肋的徑后在其表面冷軋成二面或三面有肋的鋼筋。鋼筋。n冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤鋼筋的深加工冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤鋼筋的深加工產(chǎn)品，是一種新型高效建筑鋼材。產(chǎn)品，是一種新型高效建筑鋼材。n

35、冷軋帶肋鋼筋按抗拉強(qiáng)度分為冷軋帶肋鋼筋按抗拉強(qiáng)度分為5級(jí)，其級(jí)，其代號(hào)為代號(hào)為CRB550、CRB650 、CRB800 、CRB970 、和、和CRB1170。nCRB為為Cold rolling ribbed steel bar，后面的數(shù)字表示鋼筋抗拉強(qiáng)度等級(jí)數(shù)值。后面的數(shù)字表示鋼筋抗拉強(qiáng)度等級(jí)數(shù)值。n冷軋帶肋鋼筋的公稱直徑范圍為冷軋帶肋鋼筋的公稱直徑范圍為412mm。冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和。冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合要求。工藝性能應(yīng)符合要求。n（5）冷拔低碳鋼絲）冷拔低碳鋼絲n冷拔低碳鋼絲是將直徑為冷拔低碳鋼絲是將直徑為6.58mm的的Q235熱軋盤條鋼筋經(jīng)冷拔加工而成。熱

36、軋盤條鋼筋經(jīng)冷拔加工而成。n冷拔低碳鋼絲分為甲、乙兩級(jí)，甲級(jí)絲冷拔低碳鋼絲分為甲、乙兩級(jí)，甲級(jí)絲適用于作預(yù)應(yīng)力筋，乙級(jí)絲適用于作焊適用于作預(yù)應(yīng)力筋，乙級(jí)絲適用于作焊接網(wǎng)、焊接骨架、箍筋和構(gòu)造鋼筋。力接網(wǎng)、焊接骨架、箍筋和構(gòu)造鋼筋。力學(xué)性能應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。學(xué)性能應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。n（6）鋼絞線）鋼絞線n預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條，經(jīng)酸洗、冷拉或再經(jīng)回火處理等盤條，經(jīng)酸洗、冷拉或再經(jīng)回火處理等工藝制成，鋼鉸線是由根直徑為工藝制成，鋼鉸線是由根直徑為2.55.0mm的高強(qiáng)度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱的高強(qiáng)度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱處理清除內(nèi)應(yīng)力而制成。鉸捻方向一般處

37、理清除內(nèi)應(yīng)力而制成。鉸捻方向一般為左捻。為左捻。n大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由于受力很大，大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由于受力很大，常采用高強(qiáng)度鋼絲或鋼絞線作為主要受常采用高強(qiáng)度鋼絲或鋼絞線作為主要受力鋼筋。力鋼筋。|預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲分為冷拉鋼絲（代預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲分為冷拉鋼絲（代號(hào)）、矯直回火鋼絲（代號(hào)）和矯直號(hào)）、矯直回火鋼絲（代號(hào)）和矯直回火刻痕鋼絲（代號(hào)回火刻痕鋼絲（代號(hào)JK）三種。前二種）三種。前二種其公稱直徑有其公稱直徑有 、三種，它們的、三種，它們的抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b達(dá)達(dá)1500MPa以上，屈服強(qiáng)度以上，屈服強(qiáng)度0.2可達(dá)可達(dá)1100MPa以上。以上。| 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線直徑有預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線直徑有9.0、12.0和和15.0三種，整根破壞負(fù)荷可達(dá)三種，整根破壞負(fù)荷可達(dá)220kN，屈服負(fù)荷可達(dá)，屈服負(fù)荷可達(dá)187kN。鋼絞線主。鋼絞線主要用于大跨度、大負(fù)荷的后張法預(yù)應(yīng)力屋要用于大跨度、大負(fù)荷的后張法預(yù)應(yīng)力屋架、橋梁和薄腹梁等結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋。架、橋梁和薄腹梁等結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋。 六六 建筑鋼材的銹蝕與防止建筑鋼材的銹蝕與防止n1 鋼材的銹蝕鋼材的銹蝕n