建筑材料金属材料

建筑钢材建筑钢材的主要品种1.型钢简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。2.线材如钢筋、钢丝等。3.管材无缝钢管、焊接钢管等。4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。压型彩钢板一、钢材的分类钢的分类方法很多，通常有以下几种分类方法。1按冶炼时脱氧程度分类2按化学成分分类3按有害杂质含量分类4按用途分类1、按冶炼时脱氧程度分类⑴沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程。⑵镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要结构工程。⑶半镇静钢是质量较好的钢。⑷特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。钢材沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b特殊镇静钢TZ2按化学成分分类钢材碳素钢合金钢高碳钢中碳钢低碳钢高合金钢中合金钢低合金钢化学成分主要是铁、碳，故也称碳钢或铁碳合金，含碳量为0.02%～2.06%，还含有极少量硅、锰和微量硫、磷等元素。炼钢过程中，为改善钢材的性能，特意加入某些合金元素而制得。常用合金元素：硅、锰、钛、钒、铌、铬等。含碳量大于0.6%含碳量为0.25%～0.60%含碳量小于0.25%合金元素总含量大于10%合金元素总含量为5%～10%合金元素总含量小于5%3按有害杂质（P、S）含量分类(1)普通钢：磷含量不大于0.045%，硫含量不大于0.050%；(2)优质钢：磷含量不大于0.035%，硫含量不大于0.035%；(3)高级优质钢：磷含量不大于0.025%，硫含量不大于0.025%；(4)特级优质钢：磷含量不大于0.025%，硫含量不大于0.015%。钢材普通钢优质钢高级优质钢特级优质钢4按用途分类（1）结构钢：主要用于工程结构及机械零件的钢，一般为低、中碳钢。（2）工具钢：主要用于各种刀具、量具及模具的钢，一般为高碳钢。（3）特殊钢：具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。钢材结构钢工具钢特殊钢三、钢的冶炼方法简介按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：1.空气转炉炼钢法一般炼制普通碳素钢。2.氧气转炉炼钢法炼制优质碳素钢和合金钢。3.平炉炼钢法用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。4.电炉炼钢法白口铁液态生铁吹入空气或氧气钢浇注成钢锭脱氧熔融四、钢材的技术性能1力学性能⑴抗拉性能⑵冲击韧性⑶硬度⑷耐疲劳性•标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。A0d0l0l•非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段一、拉伸性能1.低碳钢的拉伸性能σε0钢材拉伸过程的σ-ε图OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段ABDCEC上上屈服点C下下屈服点以下屈服点作为钢材的屈服点（MPa）（1）拉伸试验过程σε0钢材拉伸过程的σ-ε图OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段ABDCEC上上屈服点C下下屈服点以下屈服点作为钢材的屈服点（MPa）（1）拉伸试验过程σε0钢材拉伸弹性阶段示意图AB弹性阶段σp—比例极限。σpσBσB—弹性极限。单位：MPa注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。σε钢材拉伸屈服阶段示意图C上B0BC下C上CC下屈服阶段Cσsσs-------屈服强度单位：MPaσε钢材拉伸强化阶段示意图DC0强化阶段σbσb—抗拉强度或强度极限。单位：MPaσε钢材拉伸颈缩阶段示意图DDE—颈缩阶段E0拉伸过程的参数强度指标(1)屈服强度钢结构设计时钢材强度取值依据;(2)抗拉强度0AFss0AFbb(3)屈强比σS/σb屈服强度与抗拉强度之比值；反映钢材的利用率和结构安全可靠性；屈强比小，反映钢材的可靠性大，结构安全性高；屈强比过小，反映钢材不能有效利用，造成钢材浪费。屈强比一般为σS/σb=0.6---0.75伸长率:反映钢材的塑性变形能力。伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是衡量钢材塑性的重要技术指标。伸长率是以试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分率来表示。伸长率按式计算：L1——试件拉断后标距部分的长度（mm）；L0——试件的原标距长度（mm）；n——长或短试件的标志，长试件n=10，短试件n=5。%100001LLLn钢材拉伸时塑性变形在试件标距内的分布不均匀，颈缩处的伸长较大，故试件原始标距（L0）与直径（d0）之比愈大。颈缩处的伸长值在总伸长值中所占比例愈小，计算所得伸长率也愈小。通常钢材拉伸试件取L0=5d，或L0=10d，其伸长率分别以和表示。对于相同钢材，大于。510510二、冲击韧性定义及指标1、指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk越大，则冲击韧性越好。2、αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。影响因素1、硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。2、对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。三、工艺性能1.冷弯性能（1）指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。（2）冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。（3）通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。三、工艺性能2.可焊性（1）可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。（2）可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。（3）焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。四、钢材的冷加工强化和时效1.冷加工强化（1）冷加工强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。（2）建筑钢材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等。（3）对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。四、钢材的冷加工强化和时效2.时效钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。时效分为自然时效和人工时效两种。（1）自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d；（2）人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上。经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降低。小结学习要求：重点掌握建筑钢材的技术性能（拉伸性能、冲击韧性、硬度、冷弯性能），并会动手做相应试验。第二十二讲建筑钢材（一）学习要点：掌握建筑钢材的主要种类掌握建筑钢材的主要技术性能拉伸性能冲击韧性硬度冷弯性能对化学成分的影响有一定了解和认识会做钢筋的拉伸性能检测3建筑钢材的钢种及牌号一、碳素结构钢（非合金钢）1.牌号表示法由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成；如：Q235－AF表示为屈服点为235MPa的A级沸腾钢。2.牌号共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。3.技术要求化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700规定。一、碳素结构钢（非合金钢）4.应用（1）Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。（2）Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中。（3）Q255、Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加工机械零件。二、低合金高强度结构钢1.牌号表示方法由代表屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序组成。如Q345-A表示屈服点为345MPa的A级钢。2.牌号共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。3.技术要求其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591的规定.二、低合金高强度结构钢4.应用（1）Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。（2）Q345、Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。（3）Q420、Q460，强度高，特别是在热处理后有较高的综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度高、荷载大的轻型结构。4钢筋一、热轧钢筋1.生产采用钢锭经加热轧制自然冷却而成。2.分类钢筋混凝土用热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。3.牌号（1）热轧直条光圆钢筋：HRB235（2）热轧带肋钢筋：HRB335、HRB400、HRB500H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词英文首位字母。推荐公称尺寸：光圆：8、10、12、16、20；带肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm.一、热轧钢筋4.热轧钢筋的力学性能、工艺性能应符合下表的规定。表面形状强度等级代号公称直径屈服点σs，MPa抗拉强度σb，MPa伸长率δ5，%冷弯d—弯心直径a—钢筋公称直径不小于光圆HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a二、低碳热轧圆盘条1.概述低碳热轧圆盘条的公称直径为5.5～30mm，大多通过卷线机成盘卷供应，因此称为盘条、盘圆或线材。2.分类按用途分为：供拉丝用盘条（代号L）、供建筑和其他一般用途用盘条（代号J）两种。3.牌号低碳热轧圆盘条的牌号表示方法由屈服点符号、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号、用途类别符号等五个内容表示。二、低碳热轧圆盘条4.力学性能和工艺性能5.应用大量用作建筑工程中钢筋混凝土的配筋外，还适用于供拉丝、包装及其它用途。牌号力学性能冷弯试验180°d=弯心直径a=试样直径屈服点σs，MPa抗拉强度σb，MPa伸长率δ5，%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳热轧圆盘条的力学性能和工艺性能三、冷轧带肋钢筋1.生产冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。2.牌号按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五个牌号。3.规格直径范围为4～12mm，推荐的公称直径为5、6、7、8、9、10mm三、冷轧带肋钢筋4.力学性能和工艺性能应符合GB13788的相关规定。5.应用冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条相比，强度提高17%左右，可节约钢材30%左右；用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高，钢筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。四、热处理钢筋1.概述热处理钢筋是经过淬火和回火调质处理的螺纹钢筋。分有纵肋和无纵肋两种，其外形分别见右图。代号为RB150。2.规格公称直径6、8.2、10mm。3.牌号有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三个。四、热处理钢筋（无纵肋）无纵肋钢筋四、热处理钢筋（有纵肋）四、热处理钢筋4.力学性能5.特点及应用热处理钢筋具有很高的强度外，还具