1、.建造鋼材概述金屬材料一般包括黑色金屬和有色金屬兩類(lèi)。建筑工程中最常用的鋼是黑色金屬。建筑用鋼包括鋼結(jié)構(gòu)(如鋼、型鋼、鋼管等)的鋼筋混凝土鋼筋(如鋼筋、電線等)。鋼是在嚴(yán)格的技術(shù)控制條件下生產(chǎn)的，與非金屬材料相比，其質(zhì)量均勻、強(qiáng)度高、塑性韌性好、可焊接性和鉚接等性能優(yōu)越。鋼材的主要缺點(diǎn)是容易腐蝕，維持費(fèi)多，耐化學(xué)性低，生產(chǎn)能耗高。一、鋼鐵冶煉鋼是用生鐵煉成的。生鐵的冶煉工藝是；鐵礦石和通量(石灰石)、燃料(焦炭)放在高爐上，在大約1750 的高溫下，石灰石鐵礦中的硅、錳、硫、磷等經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生漂浮在鐵水表面的鐵水殘?jiān)ｈF水和鐵水分別從排氣口和排氣口排出，鐵水急速冷卻，浸泡水。生鐵的排放中含

2、有碳、硫、磷、錳等雜質(zhì)。生鐵分為煉鐵(白色立鐵)和鑄造生鐵(灰色立鐵)。生鐵堅(jiān)硬易碎，沒(méi)有塑性和韌性，不能焊接、鍛造、軋制。煉鋼是精煉生鐵。在煉鋼過(guò)程中氧氣充分供給的情況下，通過(guò)高爐內(nèi)的高溫氧化作用，一些碳被氧化為一氧化碳?xì)怏w排出，其他雜質(zhì)形成氧化物，進(jìn)入渣中去除，使碳量降低到一定限度，同時(shí)其他雜質(zhì)的含量也不允許。因此，理論上，碳含量在2%以下的情況下，具有較少有害雜質(zhì)的Fe-C合金可以稱為鋼。根據(jù)煉鋼設(shè)備，通常使用的煉鋼方法有空氣轉(zhuǎn)換器方法、氧氣轉(zhuǎn)換器方法、平爐方法、電爐方法。二、鋼鐵分類(lèi)鋼的種類(lèi)多，分類(lèi)方法多，通常根據(jù)化學(xué)成分、質(zhì)量、用途等有多種分類(lèi)方法。鋼的分類(lèi)見(jiàn)表1，目前建設(shè)項(xiàng)目中常用

3、的鋼是普通碳鋼和普通低合金鋼。鋼鐵分類(lèi)表1分類(lèi)方法類(lèi)別特性按化學(xué)成分分類(lèi)碳鋼低碳鋼碳含量0.25%中碳鋼碳含量0.25%-0.60%高碳鋼碳含量0.60%，2%合金鋼低合金鋼合金元素總含量5%中合金鋼合金元素總含量5%-10%高合金鋼合金元素總含量10%根據(jù)脫產(chǎn)程度分類(lèi)喧鬧的鋼鐵脫氧不完全、硫、磷等雜質(zhì)分離得更嚴(yán)重時(shí)代碼“f”陳正強(qiáng)脫氧，同時(shí)硫，代碼“z”準(zhǔn)真河脫氧程度介于沸騰的鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，代號(hào)為“b”特殊鎮(zhèn)靜鋼基茲鋼脫氧程度更徹底，代號(hào)“TZ”按質(zhì)量分類(lèi)普通鋼鐵硫含量0.055%-0.065%，磷含量0.045%-0.085%優(yōu)質(zhì)鋼材硫含量0.03%-0.045%，磷含量0.035%-0

4、.045%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼硫含量0.02%-0.03%，磷含量0.027%-0.035%按用途分類(lèi)結(jié)構(gòu)鋼鋼鐵、機(jī)械制造用鋼的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件工具鋼各種工具、規(guī)格和模具鋼特鋼具有特殊物理、化學(xué)或機(jī)械特性的鋼，例如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、磁性鋼等建筑用鋼的主要技術(shù)性能鋼的技術(shù)特性主要包括機(jī)械特性(拉伸特性、沖擊韌性、疲勞和硬度等)和工藝特性(冷彎和焊接)兩個(gè)方面。一、機(jī)械性能1.拉伸特性拉伸是建筑用鋼的主要應(yīng)力形式，因此拉伸性能是表示鋼性能和選擇性鋼(選擇性鋼)的重要指標(biāo)。將軟鋼(軟鋼)制成一定規(guī)格的試驗(yàn)體，放在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，就可以繪制出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，如圖1所示。如圖所示，低碳鋼被拉

5、過(guò)四個(gè)階段；彈性階段(O-A)、降伏階段(A-B)、加強(qiáng)階段(B-C)和頸部收縮階段(C-D)。1)靈活的階段(O-A)曲線中的O-A段是直線，與應(yīng)力必須變更成比例。如果去除外力，試樣可以恢復(fù)原始形狀，這種特性是彈性變形變形的彈性。點(diǎn)a的應(yīng)力稱為彈性極限，用p表示。應(yīng)力和變形的比率是常數(shù)，即彈性系數(shù)e，e=/。彈性系數(shù)反映了鋼對(duì)彈性變形的阻力，是鋼在應(yīng)力條件下計(jì)算結(jié)構(gòu)變形的重要指標(biāo)。彈性系數(shù)的大小反映了抵抗變形的能力。2)投降階段(A-B)如果應(yīng)力超過(guò)a點(diǎn)，則應(yīng)力和變形不再成比例，從而開(kāi)始產(chǎn)生塑料變形。應(yīng)力增加會(huì)在應(yīng)力到達(dá)b的父點(diǎn)(父降伏點(diǎn))時(shí)瞬間下降到b子點(diǎn)(子降伏點(diǎn))，變形會(huì)快速增加，而外

6、力會(huì)在到b點(diǎn)的大致固定位置波動(dòng)。這種被稱為“屈服現(xiàn)象”的鋼怕經(jīng)不起外力而屈服，所以AB團(tuán)稱為投降階段。b以下點(diǎn)(這是更穩(wěn)定、更容易測(cè)量的點(diǎn))對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為降伏點(diǎn)(降伏強(qiáng)度)，用s表示。當(dāng)鋼應(yīng)力大于屈服點(diǎn)時(shí)，塑性變形變大，不再滿足使用要求，因此屈服強(qiáng)度是工程結(jié)構(gòu)計(jì)算中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，作為設(shè)計(jì)上鋼強(qiáng)度值的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)計(jì)算基于屈服強(qiáng)度。3)增強(qiáng)卓越性(B-C)當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)，鋼內(nèi)部組織的晶格畸變會(huì)防止晶格進(jìn)一步滑動(dòng)，鋼得到加強(qiáng)，鋼抵御塑性變形的能力再次提高，B-C表示稱為強(qiáng)化階段的上升曲線。峰值c的相應(yīng)應(yīng)力值(b)稱為極限拉伸強(qiáng)度或簡(jiǎn)單的拉伸強(qiáng)度。b是拉鋼時(shí)可承受的最大應(yīng)力值。屈服強(qiáng)度與拉

7、伸強(qiáng)度之比(即，屈服鄭智薰=s/b)反映了鋼的使用和結(jié)構(gòu)安全可靠性。降伏強(qiáng)度越小，其結(jié)構(gòu)的安全性越高，但降伏率太小，鋼鐵強(qiáng)度利用率低，導(dǎo)致鋼鐵浪費(fèi)。建筑結(jié)構(gòu)的合理屈服比一般為0.60-0.75。4)頸部收縮階段(C-D)試樣應(yīng)力達(dá)到最高點(diǎn)c點(diǎn)時(shí)，抗變形能力顯著降低，變形速度快，應(yīng)力逐漸減少，試樣增加，如果有雜質(zhì)或缺陷，橫截面急劇縮小，直到切斷為止。因此，CD段稱為頸部收縮階段。中碳鋼和高碳鋼(輕鋼)的拉伸曲線與低碳鋼不同，屈服現(xiàn)象不明顯，難以測(cè)量屈服點(diǎn)，如果殘余變形為原始公稱長(zhǎng)度的0.2%，則指定其應(yīng)力值為硬鋼的屈服強(qiáng)度，也稱為條件屈服點(diǎn)，標(biāo)記為0.2。2.塑料建筑用鋼必須具有良好的塑性，鋼的

8、塑性一般用伸長(zhǎng)率和截面收縮率來(lái)表示。拉伸后試樣相結(jié)合以測(cè)量測(cè)量基準(zhǔn)范圍肉質(zhì)長(zhǎng)度L1(mm)，該值是小于拉伸速度、拉伸率(稱為延伸率)的L0(mm)的塑料變形值。=L1-L0L0100%形式中；延伸率(L0=5d0時(shí)5；L0=10d0時(shí)10)；L0詩(shī)篇原始節(jié)距長(zhǎng)度(L0=5d0或l0=10d0)(公厘)；L1詩(shī)篇在分離后拉動(dòng)儀表盤(pán)之間的長(zhǎng)度(mm)。伸長(zhǎng)率是衡量鋼塑性的重要指標(biāo)，越大，表示鋼的塑性越好。對(duì)于鋼，特定的塑性變形功能可以保證應(yīng)力重新分布并防止應(yīng)力集中，因此鋼可以更多地用于結(jié)構(gòu)。鋼的塑性主要取決于其組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)缺陷等，并與標(biāo)準(zhǔn)距離的大小有關(guān)。在主體的標(biāo)準(zhǔn)距離內(nèi)變形不均勻，頸

9、部收縮中變形最大，距離頸部收縮部分越遠(yuǎn)，變形越小。因此，原始坐標(biāo)與直徑的比率越小，頸部收縮在整個(gè)腎臟中的比重越大，計(jì)算出的值就越大。通常，L0=5d0和L0=10d0的延伸率表示為5和10。對(duì)于同類(lèi)鋼，510。沖擊韌性沖擊韌性是鋼承受沖擊載荷且不被破壞的能力。鋼沖擊的韌性是在沖擊試驗(yàn)機(jī)的擺錘沖擊下刻有凹槽的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)，用alpha k表示，在后槽口中破壞單位面積消耗的工作(J/cm3)的符號(hào)。試驗(yàn)時(shí)，將試樣放置在固定支架上，然后將試樣的背面用擺錘沖擊，使試樣能承受沖擊彎曲斷裂。k值越大，沖擊韌性越好。對(duì)于經(jīng)常承受大沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)使用alpha k值大的鋼。影響鋼沖擊韌性的因素包括化學(xué)成分、

10、冶煉質(zhì)量、制冷和老化、環(huán)境溫度等。4.疲勞電阻鋼經(jīng)常在交變載荷的反復(fù)作用下，最大應(yīng)力比拉伸強(qiáng)度入口小得多的情況下被破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼的疲勞性。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力以疲勞強(qiáng)度(或疲勞極限)表示，它是疲勞試驗(yàn)中在交變應(yīng)力下，在給定周期標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。鋼一般在承受交變載荷106-107次時(shí)，使用最大未破壞應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度。了解設(shè)計(jì)需要承受重復(fù)載荷并進(jìn)行疲勞檢查的結(jié)構(gòu)時(shí)使用的鋼的疲勞極限。研究結(jié)果表明，鋼的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起的，首先開(kāi)始形成微裂紋，然后在裂紋尖端由于應(yīng)力集中，裂紋迅速擴(kuò)展到鋼破裂為止。因此，鋼的內(nèi)部成分分離、夾雜物數(shù)和最大應(yīng)力下的表面光澤程度、加工損傷等是影響鋼

11、疲勞強(qiáng)度的因素。疲勞破壞經(jīng)常突然發(fā)生，所以有很大的危險(xiǎn)。經(jīng)常引起嚴(yán)重的事故。5.經(jīng)度硬度是金屬材料在表面局部體積內(nèi)，抵抗固體物體壓在表面的能力。也就是說(shuō)，材料表面抵抗塑料變形的能力。用壓縮法測(cè)定鋼材硬度。以恒定靜態(tài)負(fù)載(壓力)將特定壓力頭壓在金屬表面，然后測(cè)量壓痕面積或深度，以確定硬度。壓頭或壓力不同的布氏法、洛氏法等，以及相應(yīng)的硬度測(cè)試指標(biāo)布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HR)。更常見(jiàn)的方法是布氏法，其經(jīng)度指標(biāo)為布氏硬度值。各鋼的HB值和拉伸強(qiáng)度之間存在一定的相關(guān)性。材料的強(qiáng)度越高，塑性變形阻力越強(qiáng)，硬度值越大。試驗(yàn)結(jié)果拉伸強(qiáng)度和布氏硬度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系如下。HB175時(shí)b-0.36 HBHB175時(shí)

12、b-0.35 HB根據(jù)此關(guān)系，可以直接在鋼結(jié)構(gòu)中測(cè)量HB值，并估算該鋼的b。二、流程性能優(yōu)良的工藝性能保證鋼順利通過(guò)各種加工，棉不影響鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。冷彎、冷軋、冷軋和焊接性能都是結(jié)構(gòu)鋼的重要工藝性能。1、冷彎性能冷彎特性是鋼鐵在室溫下承受彎曲變形的能力。鋼的冷彎特性指標(biāo)以試件的彎曲角度和彎曲中心直徑與試件厚度(或直徑)的比率(d/a)表示。鋼的冷彎試驗(yàn)通過(guò)直徑(或厚度)為a的試件，采用標(biāo)準(zhǔn)指定的彎曲直徑d(d=na)，以指定的彎曲角度(180或90)折彎時(shí)，試件的彎曲不會(huì)出現(xiàn)裂紋、裂紋或湍流。即，冷彎曲性能被認(rèn)為是合格的。鋼彎曲時(shí)，彎曲角度越大，彎曲直徑越小，冷彎性能越好。通過(guò)冷彎試驗(yàn)，更有助

13、于暴露鋼的特定內(nèi)部缺陷。冷彎曲試驗(yàn)是對(duì)鋼的塑性與伸長(zhǎng)相關(guān)的更嚴(yán)格的檢查，可以看出內(nèi)部組織不均勻性、內(nèi)部應(yīng)力和夾雜物等缺陷，冷彎曲試驗(yàn)也是對(duì)焊接質(zhì)量的嚴(yán)格測(cè)試，可以看出焊接零件有熔合、微裂紋和夾雜物等缺陷。2、焊接性能建設(shè)工程要用焊接加工各種型材、鋼板、鋼筋和嵌入式零件等。90%以上的鋼結(jié)構(gòu)是焊接結(jié)構(gòu)。焊接質(zhì)量取決于焊接工藝、焊接材料和鋼焊接性能。鋼的焊接性表明鋼是否符合一般焊接方法和工藝的性能。焊接性好的鋼村莊用于一般的焊接方法和工藝應(yīng)用焊接，焊接焦炭不容易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷；焊接后鋼的機(jī)械性能，特別是強(qiáng)度不低于原始鋼，堅(jiān)硬易碎的傾向小。鋼的可焊性能主要取決于鋼的化學(xué)成分。碳含量高會(huì)增

14、加焊接接頭的堅(jiān)硬易碎特性，碳含量低于0.25%的碳鋼具有很好的焊接性。鋼筋焊接應(yīng)注意的問(wèn)題冷軋鋼筋的焊接必須在冷軋之前進(jìn)行。焊接鋼筋之前，焊接部位要去除鐵銹、礦渣、油等。應(yīng)盡量避免其他國(guó)家進(jìn)口鋼筋紹伊納進(jìn)口鋼筋和國(guó)產(chǎn)鋼筋之間的焊接。3、冷加工性能和時(shí)效處理1)冷加工強(qiáng)化處理在室溫下進(jìn)行冷加工(例如冷軋、冷軋或冷軋)以產(chǎn)生塑料變形，提高屈服強(qiáng)度，但降低鋼的塑性、韌性和彈性強(qiáng)度。此過(guò)程稱為冷加工強(qiáng)化處理。建造土地或建造預(yù)制配件工廠的常用方法是冷盤(pán)和冷盤(pán)。冷軋是用冷軋?jiān)O(shè)備拉伸和伸長(zhǎng)軋制鋼筋。鋼在冷軋后降伏強(qiáng)度可以提高20%-30%，節(jié)省10%-20%，冷軋后降伏階段短，延伸率低，材料變硬。冷拉拔通過(guò)硬質(zhì)合金拉絲孔強(qiáng)制移植光面圓形鋼筋，各炮口截面收縮不超過(guò)10%。鋼筋在冷軋過(guò)程中不僅起拉，還起擠壓作用，因此冷拉拔效果比純冷拉拔效果強(qiáng)。經(jīng)過(guò)一次或多次冷軋后的鋼筋，表面光潔度高，屈服強(qiáng)度提高40%-60%，但塑性明顯減少，具有剛性鋼的特點(diǎn)。建筑工程為了節(jié)省鋼鐵，經(jīng)常使用冷打撈鋼筋，冷引線材的方法。2)時(shí)效冷加工后在室溫下加熱到15-20d或100-200 保持2h左右，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高，塑料和韌性持續(xù)下降的現(xiàn)象稱為時(shí)效。前者稱為自然時(shí)效，后者稱為人工時(shí)效。冷加工及時(shí)效處理后鋼的