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1、第八章第八章 建筑钢材建筑钢材钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所 具有的特性：具有的特性： 1 1轻质高强轻质高强 2 2韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3 3可焊接、铆接、易于装配可焊接、铆接、易于装配 4 4外表轻巧、华美、具有光泽外表轻巧、华美、具有光泽 5 5易腐易腐 6 6耐火性差耐火性差1 1 钢的冶炼及分类钢的冶炼及分类一钢的冶炼一钢的冶炼铁铁 矿矿 石石铁铁 水水 （块（块 ）合金钢水合金钢水钢钢 水水钢钢 锭锭钢钢 坯坯钢钢 材材二分类二分类 （一）按钢种分（一）按钢种分1 1按冶炼方法分按冶炼方法分平炉
2、钢平炉钢 氧气转炉钢氧气转炉钢 电弧炉钢电弧炉钢按炼钢炉类型分按炼钢炉类型分按脱氧程度分按脱氧程度分半镇静钢半镇静钢bZbZ 沸腾钢沸腾钢 F F 镇静钢镇静钢 Z Z2 2 按化学成份分按化学成份分 碳素钢碳素钢普通碳素结构钢普通碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢高碳钢高碳钢 C 0.6%C 0.6%中碳钢中碳钢C: 0.25C: 0.250.6%0.6%低碳钢低碳钢 C0.25%C0.25%合金钢合金钢低合金钢低合金钢 合金元素总含量合金元素总含量10% 10% 普通钢普通钢 P0.045%,S0.050%P0.045%,S0.050% 优质钢优质钢 P0.035%, S0.035%P
3、0.035%, S0.035% 高级优质钢高级优质钢 P0.025%, S0.025%P0.025%, S0.025% 特级优质钢特级优质钢 P0.025%, S 0.015%P0.025%, S 0.015%3 3按钢的品质（质量）分按钢的品质（质量）分 （二）按用途分（二）按用途分结构钢结构钢碳素结构钢碳素结构钢合金结构钢合金结构钢工具钢工具钢碳素工具钢碳素工具钢 合金工具钢合金工具钢 高速工具钢高速工具钢特殊性能钢特殊性能钢角钢角钢 槽钢槽钢 工字钢工字钢 圆钢圆钢 方钢方钢 六角钢六角钢( (三三) )按钢材分按钢材分盘圆盘圆 光圆光圆 带肋带肋 螺纹螺纹 钢绞线钢绞线 厚板厚板 中板
4、中板 薄板薄板普通钢管普通钢管 无缝钢管无缝钢管1 1型钢型钢2 2钢筋钢筋3 3钢板钢板4 4钢管钢管2 2 钢材的主要技术性能钢材的主要技术性能钢钢 材材 的的 主主 要要 技技 术术 性性 能能屈服强度及抗拉强度屈服强度及抗拉强度 强度强度 疲劳强度疲劳强度 力学性能力学性能冲击韧性冲击韧性 硬度硬度塑性变形塑性变形变形性变形性弹性变形弹性变形使用性能使用性能 物理性能物理性能 化学性能化学性能冷弯性冷弯性热处理热处理可焊性可焊性工艺性能工艺性能一力学性能一力学性能 （一）强度（拉伸）（一）强度（拉伸）1 1opeope段段弹性阶段弹性阶段1 1）op op 比例阶段比例阶段 p p比例
5、极限比例极限 EE弹性模量弹性模量2 2）pe pe 弹性阶段弹性阶段 e e弹性极限弹性极限 2 2eses上上s s下下段段屈服阶段屈服阶段 s s下下屈服强度屈服强度SS屈服点屈服点3 3s s下下b b段段增强阶段增强阶段 b b极限抗拉强度极限抗拉强度4 4bcbc段段断裂阶段断裂阶段 （颈缩阶段）（颈缩阶段） 0.20.2条件屈服强度条件屈服强度合理屈强比：合理屈强比：F Fsbsb=0.600.75=0.600.75屈强比屈强比反映钢材利用率和安全可靠反映钢材利用率和安全可靠 程度的指标程度的指标（二）塑性（二）塑性 1 1塑性变形：表示钢材在外力作用下产生塑性变形：表示钢材在外
6、力作用下产生 塑性变形而不破坏的能力。塑性变形而不破坏的能力。 2 2表示方法表示方法伸长率伸长率 、断面收缩率断面收缩率 2 2）断面收缩率断面收缩率 1 1）伸长率伸长率 （三）冲击韧性（三）冲击韧性 1 1定义：钢材抵抗冲击荷载的能力定义：钢材抵抗冲击荷载的能力 2 2表示方法表示方法冲击韧性值冲击韧性值3 3影响因素影响因素 化学成分化学成分 冶炼质量冶炼质量 试件表面质量试件表面质量 冷加工及时效冷加工及时效l l温度温度 冷脆性冷脆性 脆性转变温度脆性转变温度（四）疲劳强度（四）疲劳强度 1 1定义：定义：疲劳破坏：疲劳破坏：钢材在交变钢材在交变 荷载的反复作用下，往往荷载的反复作
7、用下，往往 在应力远小于其屈服强度在应力远小于其屈服强度 时就发生脆性断裂而破坏时就发生脆性断裂而破坏 ，这种现象称为钢材的疲，这种现象称为钢材的疲 劳破坏。劳破坏。疲劳强度：疲劳强度：钢材在交变钢材在交变 应力作用下，于规定的循应力作用下，于规定的循 环次数（周期基数）内不环次数（周期基数）内不 发生断裂所能承受的最大发生断裂所能承受的最大 应力。应力。疲劳极限强度：疲劳极限强度：钢材在钢材在 无穷次交变荷载作用下而无穷次交变荷载作用下而 不至引起断裂的最大循环不至引起断裂的最大循环 应力值。应力值。（五）硬度五）硬度 1 1定义定义钢材表面抵抗硬物压入产生局部变形钢材表面抵抗硬物压入产生局
8、部变形 的能力，即对局部塑性变形的能力。的能力，即对局部塑性变形的能力。2 2测定方法测定方法1 1）布氏法：以压痕面积来计算硬度）布氏法：以压痕面积来计算硬度2 2）洛氏法：以压痕深度来）洛氏法：以压痕深度来 计算硬度计算硬度二工艺性能二工艺性能 （一）（一）冷冷弯性弯性 1 1定义：钢材在定义：钢材在常温常温下承受弯曲变形而下承受弯曲变形而 不破坏的能力。不破坏的能力。 2 2表示：弯曲角，表示：弯曲角， 弯心直径：弯心直径：3 3实际意义：实际意义：（二）焊接性能（二）焊接性能 1 1焊接的基本方法焊接的基本方法1 1）电弧焊）电弧焊2 2）接触对焊）接触对焊 2 2影响因素影响因素1
9、1）钢材本身的焊接性能）钢材本身的焊接性能2 2）焊接工艺）焊接工艺3 3）焊条材料）焊条材料 3 3焊接后检验焊接后检验3 3 影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素一、钢材的化学成分及其对钢材性一、钢材的化学成分及其对钢材性 能的影响能的影响二钢材的组织及其对钢材性能的影响二钢材的组织及其对钢材性能的影响 （一）钢材的晶体结构（一）钢材的晶体结构（二）显微组织（二）显微组织 1 1、纯铁在不同温度下的晶体结构、纯铁在不同温度下的晶体结构2 2、钢的显微组织、钢的显微组织固溶体固溶体（FeFe中固中固 溶着微量溶着微量C C）化合物化合物（FeFe和和C C结合成结合成FeFe3 3C
10、 C） 渗碳体渗碳体机械混合物机械混合物（固溶体和化合物（固溶体和化合物 的混合物）的混合物）C C溶于溶于-Fe-Fe铁素体铁素体C C溶于溶于 -Fe-Fe奥氏体奥氏体珠光体珠光体4 4 钢材的冷加工时效与热处理钢材的冷加工时效与热处理 一、冷加工强化与时效处理的概念一、冷加工强化与时效处理的概念 1 1、冷加工强化、冷加工强化将钢材于常温下进行冷加工，使之产生一定将钢材于常温下进行冷加工，使之产生一定 的塑性变形，屈服强度明显提高，塑性和韧性有的塑性变形，屈服强度明显提高，塑性和韧性有 所降低，弹性模量降低，这个过程称为钢材的冷所降低，弹性模量降低，这个过程称为钢材的冷 加工强化。加工强
11、化。 2 2、时效处理、时效处理将经过冷加工的钢材，于常温下放置将经过冷加工的钢材，于常温下放置15-2015-20 天（自然时效）或加热到天（自然时效）或加热到100-200100-200并保持一定时并保持一定时 间后（人工时效），钢材的屈服强度将进一步提间后（人工时效），钢材的屈服强度将进一步提 高，极限抗拉强度也提高，塑性和韧性降低，弹高，极限抗拉强度也提高，塑性和韧性降低，弹 性模量恢复，这个过程称为时效处理。性模量恢复，这个过程称为时效处理。二、钢材冷加工时效在工程中的应用与效果二、钢材冷加工时效在工程中的应用与效果1 1、冷拉控制参数（冷拉率、冷拉应力）、冷拉控制参数（冷拉率、冷拉
12、应力）、 时效方式时效方式2 2、提高经济效益、提高经济效益3 3、简化施工工序、简化施工工序4 4、注意事项、注意事项三、钢材的热处理三、钢材的热处理 1 1、定义、定义按照一定的制度，将钢材加热到一定按照一定的制度，将钢材加热到一定 的温度，在此温度下保持一定的时间，再的温度，在此温度下保持一定的时间，再 以一定的速度和方式进行冷却，以使钢材以一定的速度和方式进行冷却，以使钢材 内部晶体组织和显微结构按要求进行改变内部晶体组织和显微结构按要求进行改变 ，或消除钢中的内应力，从而获得人们所，或消除钢中的内应力，从而获得人们所 需要的机械力学性能，这一过程就称为钢需要的机械力学性能，这一过程就
13、称为钢 材的热处理材的热处理。2 2、热处理方式、热处理方式淬火淬火加热到相变温度以上，保持一段时间，迅速冷却加热到相变温度以上，保持一段时间，迅速冷却 s s, HB, HB提高提高 、 K K降低降低回火回火淬火后加热到相变温度以下保持一段时间，缓慢或迅淬火后加热到相变温度以下保持一段时间，缓慢或迅 速冷却速冷却HBHB降低降低 、 K K恢复恢复退火退火加热到相变温度以上，保持相当时间，退火炉中缓慢加热到相变温度以上，保持相当时间，退火炉中缓慢 冷却冷却HBHB降低降低 、 K K升高升高正火正火加热到相变温度以上，保持相当时间，空气中缓慢冷加热到相变温度以上，保持相当时间，空气中缓慢冷
14、 却却 s s, ,HBHB提高提高 较退火小较退火小加加 热热保温保温淬淬 火火正正 火火退退 火火回回 火火时间时间温温 度度Back5 5 建筑钢材常用钢种建筑钢材常用钢种一、普通碳素结构钢（简称普通碳素钢）一、普通碳素结构钢（简称普通碳素钢） GB700-1988GB700-1988 1 1、碳素结构钢的牌号和表示方法碳素结构钢的牌号和表示方法1 1）牌号）牌号Q195Q195，Q215Q215，Q235Q235，Q255Q255，Q275Q2752 2）质量等级质量等级 A A，B B，C C，DD3 3）脱氧程度脱氧程度 F F，bZbZ ，Z Z，TZTZ4 4）表示方法表示方法
15、 屈服点等级屈服点等级质量等级质量等级 脱氧程度脱氧程度 如：如：Q235A FQ235A F 2 2、碳素结构钢的技术要求及用途、碳素结构钢的技术要求及用途1 1）化学成分）化学成分 2 2）力学性质）力学性质 3 3）工艺性质）工艺性质应用：应用： 沸腾钢在下述情况下是限用的：沸腾钢在下述情况下是限用的： 在直接承受动荷载的焊接结构在直接承受动荷载的焊接结构 。 非焊接结构而计算温度低于或等于非焊接结构而计算温度低于或等于2020时时 。 受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等 于或低于于或低于3030时的焊接结构。时的焊接结构。二、优质碳素结构钢（二、优质碳素结构钢（GB/T699-1999GB/T699-1999） 1 1、表示方法：表示方法：平均含碳量（以平均含碳量（以 0.01%0.01%为单位）为单位）含锰量标注含锰量标注 脱氧程度代
