1、材料學各論8,金屬材料 北京建筑工程學院 建筑與城市規(guī)劃學院 房志勇 2020年9月,金屬材料,建筑鋼材 金屬學的一般概念,金屬材料,建筑鋼材,建筑鋼材,1、基本概念 1）鋼材的重要性 在各種金屬材料中，鋼材是最重要的建筑材料之一，主要用于鋼筋混凝土結構和鋼結構,建筑鋼材,1、基本概念 2）建筑鋼材 所謂建筑鋼材，是指用于鋼筋混凝土結構的鋼筋、鋼絲和用于鋼結構的各種型鋼，以及用于圍護結構和裝修工程的各種深加工鋼板、復合板材,建筑鋼材,1、基本概念 3）鐵與鋼的概念 均為鐵碳合金，僅僅是含碳量不同（一般以含碳量2.06作為鐵與鋼的分界）,建筑鋼材,1、基本概念 4）鋼材的化學組成 主要組成：鐵、

2、碳、合金元素 其他組成：硅、錳、磷、硫、氧、氮等等,建筑鋼材,1、基本概念 4）鋼材的金相組成 鐵素體：碳溶于-Fe晶格形成的固溶體 滲碳體：鐵與碳的化合物，F(xiàn)e3C 珠光體：鐵素體與滲碳體的機械混合物,建筑鋼材,2、鋼材的分類 1）按照雜質含量分類 2）按照主要化學成分分類 3）按照主要用途分類 4）按照脫氧程度分類 5）按照冶煉方式分類,鋼材按雜質含量分類,鋼材按化學成分分類,鋼材按主要用途分類,鋼材按脫氧程度分類,鋼材按冶煉方式分類,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 1）抗拉性能 是建筑鋼材最重要的性能之一 屈服點、抗拉強度、伸長率，是鋼材抗拉性能的主要技術指標,鋼材抗拉應力應變圖,鋼材抗拉

3、性能和應用分析,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 2）沖擊韌性 是建筑鋼材抵抗沖擊荷載的性能 沖擊韌性通過標準試件的彎曲沖擊韌性試驗確定,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 2）沖擊韌性,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 3）硬度 定義：,鋼材表面局部體積內抵抗外物 壓入產生塑性變形的能力,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 3）硬度 表示方法： 布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等，以布氏硬度（HB）為主,建筑鋼材,3、鋼材的技術性質 3）硬度 應用： HB值與鋼材的強度之間保持一定的正比例關系，可以根據(jù)HB值推測鋼材的強度，但是不能用于成品檢驗,HB值與鋼材強度之間的關系,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 1）冷彎

4、性能 定義： 鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 1）冷彎性能 試驗方法：,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 1）冷彎性能 影響因素 ： 彎曲角度、彎心直徑與鋼材直徑（或：厚度）的比值,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 2）冷加工強化現(xiàn)象 概念： 鋼材在常溫下進行機械加工后，其性能發(fā)生變化的一種現(xiàn)象,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 2）冷加工強化現(xiàn)象 性能變化規(guī)律 ： 強度增加、硬度提高、塑性降低、韌性降低,冷加工時的應力應變圖,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 3）時效作用 概念： 鋼材在常溫下，未進行任何機械加工，其性能也會發(fā)生變化的一種現(xiàn)象,建筑鋼材,4、

5、建筑鋼材的工藝性質 3）時效作用 性能變化規(guī)律 ： 強度增加、塑性降低、韌性降低,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 3）時效作用 時效敏感性 ： 隨著時間的延長，鋼材的沖擊韌性降低和其他性能變化的程度,建筑鋼材,4、建筑鋼材的工藝性質 4）冷脆性 概念 ： 鋼材在環(huán)境溫度低于一定數(shù)值時，鋼材的沖擊韌性大幅度下降，鋼材出現(xiàn)脆性斷裂的性質,沖擊韌性值變化示意圖,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 1）冷卻速度的影響 急冷：（要求同學自己分析） 緩冷：（要求同學自己分析）,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質的影響 主要雜質 ： 磷、硫,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質的影

6、響 低共融現(xiàn)象 ：,低共融現(xiàn)象,T1,T2,0 100,100 0,T3,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質的影響 主要影響 ： 磷：含量增加時：強度增加、耐磨性增加、耐腐蝕性增加、塑性降低、韌性降低；是增加鋼材冷脆性的主要因素,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 2）雜質的影響 主要影響 ： 硫：含量增加時：所有機械性能都降低、尤其是：耐磨性、耐腐蝕性、韌性；是增加鋼材熱脆性的主要因素,建筑鋼材,5、影響建筑鋼材性能的因素 3）金相組成的影響,鐵素體,珠光體,滲碳體,0,含碳量，%,2.0,0.8,各組分相對含量，%,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 1）碳素鋼 牌號組成方法

7、：,屈服點代號+屈服點值+質量等級+脫氧方法符號,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 1）碳素鋼 組成說明 ： 見下頁,鋼材牌號組成說明,屈服點代號+屈服點值+質量等級+脫氧方法符號,Q,195 215 235 255 275,A B C D,多,少,F沸騰鋼 b半鎮(zhèn)靜鋼 Z鎮(zhèn)靜鋼 TZ特殊鋼 空位鎮(zhèn)靜鋼或 特殊鎮(zhèn)靜鋼,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 2）合金鋼 涉及范圍 ： 低合金高強度結構鋼,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 2）合金鋼 牌號組成方法 ：,屈服點代號+屈服點值+質量等級符號,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 3）示例 牌號： Q235A.F Q215B,建筑鋼材,6、建筑鋼

8、材的技術標準 3）示例 問題： 哪一種是碳素鋼？哪一種是合金鋼？ 在這兩種鋼材中，哪一種鋼材的P、S含量高？,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 3）示例 提示1： 無法判斷碳素鋼還是合金鋼 合金鋼屈服點標準值：295、345、390、420、460,建筑鋼材,6、建筑鋼材的技術標準 3）示例 提示2： 無法準確判斷鋼材的P、S絕對含量高低 只能判斷鋼材的總體雜質相對含量高低,建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 1）碳素鋼 塑性較好 化學性能穩(wěn)定 適宜于各種加工 在適當超載情況下不會突然破壞,建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 2）合金鋼 具有良好的塑性、韌性、強度 焊接性能好 適用于：大跨度結構、承受動荷

9、載結構、承受沖擊荷載結構,建筑鋼材,7、建筑鋼材的選用 3）一條選用鋼材的重要規(guī)定 對于承受動荷載和沖擊荷載的結構，一般不得選用脆性臨界轉變溫度范圍高和時效敏感性強的鋼材,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 低碳鋼熱軋圓盤條 主要用途 中、小型鋼筋混凝土結構的受力鋼筋或者箍筋。也可用作冷加工原料,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 低碳鋼熱軋圓盤條 常用牌號 Q215、Q235,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 熱軋帶肋鋼筋 主要用途 具有較高的強度，塑性，可焊性也比較好，與混凝土之間的握裹力較好，可用于鋼筋混凝土結構的受力鋼筋，以及預應力鋼筋,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 熱

10、軋帶肋鋼筋 常用牌號 HRB335、HRB400、HRB500 注：HRB是Hot rolled ribbed steel bar的縮寫,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 主要用途 適用于中、小型預應力混凝土結構構件，以及普通鋼筋混凝土結構構件,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 1）鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 常用牌號 CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1270 注：CRB是Cold rolling steel wires and bar的縮寫,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 熱軋型鋼 主要用途 可用于大跨度、承受動荷載的鋼結構中,建筑鋼材,8、常用建筑鋼

11、材 2）型鋼 熱軋型鋼 主要形式 角鋼（等邊或者不等邊）、I字鋼、槽鋼、T形鋼、H形鋼、Z形鋼等,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 熱軋型鋼 常用牌號 Q235-A、Q345、Q390,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 冷彎薄壁型鋼 主要用途 一般用于輕鋼結構 壁厚：26mm 常見形式：分：開口和空心兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照生產溫度 分為：熱軋和冷軋兩類鋼板,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照成分 分為：碳素鋼板和合金鋼鋼板兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 分類 按照厚度 分為：厚板（厚度4mm）和薄板（厚度=0.354mm）兩類,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 選用 合金鋼板一般用于重型結構、大跨度結構 厚板可用于鋼結構的承力構件,建筑鋼材,8、常用建筑鋼材 2）型鋼 鋼板 壓型鋼板 薄鋼板經輥壓、冷彎形成的V形、U形等截面 板面可通過鍍鋅、刷涂層等方法形成保護層,金屬材料,金屬學的一般概念,金屬的分類,金屬的分類2,金屬爆炸復合技術 (現(xiàn)場),金屬爆炸復合技術 (結構),課堂討論題,1、如何區(qū)分鐵與鋼？ 2、簡述鐵素體、滲碳體