《土木工程材料》课件 06建筑钢材

第6章建筑钢材纲要6.1钢材的冶炼与分类6.2建筑建筑钢材的主要技术性能6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响6.5常用建筑钢材的性质与选用6.6钢材的腐蚀与防护6.3钢材的冷加工与热处理第6章建筑钢材不断延伸的建筑人类从来没有放弃对高度的追求香港环球贸易广场484米上海环球金融中心492米台北101大楼509米哈利法塔828米第6章建筑钢材不断延伸的建筑贵州坝陵河特大桥人类从来没有放弃对跨度的追求沪瑞高速公路跨越坝陵河大峡谷的特大桥桥长1564米主跨1088米国内第一，世界第六大跨径钢桁加劲梁悬索桥第6章建筑钢材不断延伸的建筑上海浦东机场机库屋盖人类从来没有放弃对空间的追求总建筑面积近3万平方米机库屋盖跨度156.8米总重3000吨可同时为两架空中客车A380提供维修和保养亚洲最大的机库屋盖第6章建筑钢材不断延伸的建筑钢材钢、生铁和工业纯铁理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的特点钢材作为建筑材料有何优缺点？第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的优点良好的力学性能和工艺性能轻质高强、刚度大、塑性和韧性好材质均匀、密闭性好工业化程度高、安装与拆迁方便钢材作为建筑材料有何优缺点？第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的弱点耐腐蚀性差耐火性差钢材作为建筑材料有何优缺点？第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分按脱氧程度分第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的冶炼第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分平炉钢按脱氧程度分原材料热能来源特点平炉炼钢固态或液态生铁、废钢燃料燃烧周期长，能耗高氧气转炉熔融铁水化学热周期短电炉炼钢固态废钢、生铁电弧热质量好，投入大转炉钢电炉钢第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分沸腾钢按脱氧程度分半镇静钢镇静钢特殊镇静钢第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分优质钢按脱氧程度分高级优质钢特级优质钢普通钢第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分低碳钢按脱氧程度分中碳钢高碳钢含碳量小于0.25%含碳量0.25%至0.6%含碳量大于0.6%低合金钢中合金钢高合金钢合金总含量小于5%合金总含量5%至10%合金总含量大于10%碳素钢合金钢第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

钢材的分类钢材的常用分类方法有哪些？按冶炼方法分按元素含量分按化学成分分按用途分按脱氧程度分结构钢工具钢特殊钢如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等第6章建筑钢材-6.1钢材的冶炼与分类

第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能钢材的力学性能钢材的力学性能抗拉性能冲击韧性耐疲劳性第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能低碳钢的拉伸破坏有哪些阶段？第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能应力应变000第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能应力应变00A0OA—弹性阶段σpσBσp—比例极限σB—弹性极限第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能应力应变00AB0B上上屈服点B下下屈服点OA—弹性阶段AB—屈服阶段σyσy—屈服强度第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能应力应变00AB0CB上上屈服点B下下屈服点OA—弹性阶段AB—屈服阶段BC—强化阶段σbσb—抗拉强度或强度极限第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能应力应变00AB0CDB上上屈服点B下下屈服点OA—弹性阶段AB—屈服阶段BC—强化阶段CD—颈缩阶段跑步速度VS累第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能屈强比应力应变00AB0CDB上上屈服点B下下屈服点σbσy屈强比屈服强度抗拉强度σbσy屈强比反映钢材的利用率和结构的安全可靠性。屈强比愈小，结构的安全性愈高，但利用率低；屈强比愈大，钢材利用率愈高，但结构的安全性低。第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能伸长率伸长率试件断后标距–试件原始标距试件原始标距第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能硬钢的拉伸性能硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。条件屈服点σ0.2

：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。σε0A0.2%aboa——总变形ba——弹性变形99.8%ob——塑性变形0.2%第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能低碳钢的拉伸性能课堂讨论：结构设计时应选用屈服强度还是极限抗拉强度作为钢筋强度取值的依据？以屈服强度为钢筋强度取值的依据强化阶段作为安全储备屈强比可表征可靠性和利用率第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能冲击韧性冲击韧性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。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）。αk——冲击韧性（J/cm2）Ak——试件冲断时吸收的冲击能（J）F——试件槽口处最小横截面积（cm2）第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能冲击韧性硫、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。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。温度对钢材冲击韧性影响很大。负温条件下使用的结构，设计时必须考虑钢材的低温冲击韧性冲击韧性的影响因素冻豆腐脆第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能耐疲劳性定义：钢材在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于其强度时就发生破坏的现象。产生原因:

微裂纹尖端产生应力集中，导致裂纹逐渐扩大，导致破坏。影响因素：组织成分、各种缺陷。疲劳破坏第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能钢材的工艺性能钢材的工艺性能冷弯性能焊接性能第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。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。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。第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能冷弯性能第6章建筑钢材-6.2建筑钢材的主要技术性能焊接性能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。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。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。什么是钢材的冷加工？常用的冷加工方式有哪些？冷加工是指钢材在常温下进行的加工第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工冷拉冷拔冷轧冷扭冷加工冷拉对钢材进行拉伸的加工方式。第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工强力拉拔钢筋通过拔丝模，钢筋不仅受拉，同时还受到挤压作用。冷拔第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工圆钢在轧钢机上轧成螺纹钢筋冷轧第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工冷加工对钢材的性能的影响屈服强度提高塑性、韧性降低冷加工的强化的原因钢材塑性变形内部晶粒变形移位内阻力增大第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工冷加工的意义明显的经济效益适当减小混凝土中配筋数量

节约钢材简化施工工序冷拉盘条钢筋：省去开盘和调直工序

冷拉直条钢筋：省去矫直、除锈第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工时效自然时效将钢筋冷加工后，在常温下放置15～20d人工时效将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上钢材随着时间的变化性能变化的特性。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，而塑性和韧性降低第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工冷拉时效钢筋冷拉和时效处理后，屈服强度得到进一步提高，抗拉强度变有所提高，而塑性和韧性降低。第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工

2010年，西安工商局检查时发现，一些加工厂通过在钢筋冷拉调直设备将钢筋超拉。加工后钢筋的延伸率基本都超过国家规定的4%，大多为6%－8%，有的甚至达到百分之十几。比如说1吨10毫米的钢筋应该是1620米，而从10毫米拉到9毫米，一吨钢筋变成整整2000米。“瘦身钢筋”事件第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理冷加工

“瘦身”钢筋的塑性和韧性降低，即钢筋变“脆”了，这对建筑质量的影响主要体现在抗震性方面。

房屋受到地震等巨大外力作用时，塑性和韧性好的钢筋会保障结构延性破坏，出现较大的变形，从而减缓其倒塌过程，延长人的逃生时间，而被过度冷拉变“脆”的钢筋则会发生脆性破坏，使房屋迅速倒塌。“瘦身钢筋”事件第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理热处理强度塑性硬度韧性钢材热处理是将钢材按规定的温度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织，得到所需要的性能的一种工艺。正火退火淬火回火炼剑传内不传外回火第6章建筑钢材-6.3钢材的冷加工与热处理化学成分影响钢材性能的化学成分有哪些？碳磷硫氧氮硅锰铝钛钒铌第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

强度硬度钢材的主要化学成分有哪些？C（碳）塑性韧性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分剑日本忍者含碳量高强度硬度耐腐蚀性钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？P（磷）塑性韧性抗冷脆性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？S（硫）韧性耐疲劳性耐腐蚀性抗热脆性热加工性可焊性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分打铁脆断可焊性钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？O（氧）韧性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分强度硬度钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？N（氮）塑性韧性冷弯性抗冷脆性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？Si（硅）强度疲劳极限耐腐蚀性抗氧化性塑性韧性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？Mn（锰）强度硬度耐磨性热加工性可焊性塑性韧性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分钢材的主要化学成分对钢材性能有何影响？铝、钛、钒、铌强度韧性可焊性第6章建筑钢材-6.4钢材的组织和化学成分对其性能的影响

化学成分炼剑喷血微量元素剑刃强硬度高剑脊韧性好第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

建筑常用钢材混凝土结构用钢钢结构用钢热轧带肋钢筋热轧光圆钢筋钢丝和钢铰线冷轧带肋钢筋热轧型钢钢管和钢板冷弯薄壁型钢碳素结构钢低合金高强度结构钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢碳素结构钢牌号表示方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表示为屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。F：沸腾钢，脱氧不完全、成分不均匀，质量较差。b：半镇静钢，脱氧程度介于F和Z，质量较好。

Z：镇静钢，脱氧完全、组织致密，质量好。TZ：特殊镇静钢，脱氧最彻底的钢种，质量最好。代号可以省略Q195Q215Q235Q275第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢碳素结构钢特性与应用Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于生产钢钉、铆钉、螺栓等。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，冶炼成本较低，广泛应用于建筑工程中。常轧制成各种型钢、钢板和钢筋。Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性和可焊性能有所降低。主要用于加工机械零件。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢低合金高强度结构钢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：Q345AF表示为屈服强度为345MPa的A级钢。当需方要求钢板具有厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号，如：Q345AZ25。Q345Q390Q420Q450Q500Q550Q620Q690第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢低合金高强度结构钢特性与应用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。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。Q500、Q550、Q620、Q690，强度非常高，主要应用于工程机械、高强船板、大型低温压力容器等方面。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢-六角钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢-角钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢-工字钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢-槽钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧型钢-H型钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢冷弯薄壁型钢钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢钢管钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢钢板钢结构用钢第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧光圆钢筋混凝土结构用钢采用钢材经加热轧制自然冷却而成。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢热轧带肋钢筋混凝土结构用钢采用钢材经加热轧制自然冷却而成。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢冷轧带肋钢筋混凝土结构用钢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。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢钢丝和钢铰线混凝土结构用钢以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选用

钢结构用钢钢丝和钢铰线混凝土结构用钢由多根圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左捻制成并经回火处理消除内应力。第6章建筑钢材-6.5常用建筑钢材的性质与选