普通建筑材料_07建筑鋼材

1、 目目 錄錄 概概 述述按化學(xué)成分可分為按化學(xué)成分可分為: : 黑色金屬和有色金屬黑色金屬和有色金屬 高爐熔融精煉爐種的影響及氧化程度見(jiàn)表爐種的影響及氧化程度見(jiàn)表7.2.1 和表和表7.2.2。冶煉中為除去雜質(zhì)而進(jìn)行的氧化冶煉中為除去雜質(zhì)而進(jìn)行的氧化部分鐵不可避免的被氧化部分鐵不可避免的被氧化 使鋼錠內(nèi)生成許多氣泡使鋼錠內(nèi)生成許多氣泡降低了鋼的質(zhì)量降低了鋼的質(zhì)量為了使為了使 FeO 和和 Fe2O3 還原為還原為Fe, 在煉鋼的在煉鋼的后階段必須脫氧。后階段必須脫氧。 表表7.2.2 7.2.2 脫氧程度及鋼材質(zhì)量脫氧程度及鋼材質(zhì)量分分 類類表表7.2.3 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)

2、成分 （GB70088）分分 類類工程中的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的工程中的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼材的基本性能有：鋼材的基本性能有：機(jī)械性能機(jī)械性能n拉伸性能拉伸性能 n沖擊韌性沖擊韌性 n疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度工藝性能工藝性能n冷彎性能冷彎性能 n焊接性能焊接性能拉伸性能錄像拉伸性能錄像拉伸性能是建筑鋼材的主要性能拉伸性能是建筑鋼材的主要性能鋼材受拉后的鋼材受拉后的技術(shù)性能指標(biāo)技術(shù)性能指標(biāo)可以用低碳鋼可以用低碳鋼的應(yīng)力的應(yīng)力應(yīng)變圖來(lái)反映。應(yīng)變圖來(lái)反映。 n屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度n抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度n伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率拉伸性能拉伸性能BCDAbSUPSL0定義定義 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是指鋼材開(kāi)始喪失隨變形的抵

3、抗是指鋼材開(kāi)始喪失隨變形的抵抗能力能力, ,并開(kāi)始產(chǎn)生大量變形的能力。并開(kāi)始產(chǎn)生大量變形的能力。意義意義是彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)是彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)當(dāng)外力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變當(dāng)外力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，鋼材內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)分配至低應(yīng)力部形，鋼材內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)分配至低應(yīng)力部位位所以說(shuō)，屈服點(diǎn)是確定鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力值所以說(shuō)，屈服點(diǎn)是確定鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力值的依據(jù)的依據(jù)0AFsss屈服強(qiáng)度Fs屈服應(yīng)力 Ao試件截面積對(duì)屈服不明顯的鋼對(duì)屈服不明顯的鋼, ,規(guī)定以產(chǎn)生規(guī)定以產(chǎn)生0.2%0.2%殘殘余變形時(shí)的應(yīng)力余變形時(shí)的應(yīng)力f f0202作為屈服強(qiáng)度作為屈服強(qiáng)度0202，見(jiàn)見(jiàn)圖

4、圖7.2.30.2%Os s/ /b b反映了鋼材的可利用率和安全性的反映了鋼材的可利用率和安全性的大小大小屈強(qiáng)比對(duì)鋼材的可利用率和安全性來(lái)說(shuō)是屈強(qiáng)比對(duì)鋼材的可利用率和安全性來(lái)說(shuō)是重要的。重要的。( (表表7.3.1, 7.3.1, 圖圖7.3.3)7.3.3)s s/ /b b低低s s/ /b b高高可利用率可利用率安全性安全性塑塑 性性101LLLnn伸長(zhǎng)率L0the 原標(biāo)點(diǎn)間距L1 拉斷后標(biāo)點(diǎn)間距n=5d or 10d d鋼筋直徑 d0L0L1圖圖7.3.4 伸長(zhǎng)率的測(cè)定伸長(zhǎng)率的測(cè)定010AAA 斷面收縮率A0原斷面面積 A1拉斷后斷面面積 沖擊韌性沖擊韌性試件破壞時(shí)的沖試件破壞時(shí)的沖

5、擊功擊功試件槽口處截面試件槽口處截面積積 AAkk/沖擊韌性沖擊韌性沖擊韌性沖擊韌性脆性斷裂脆性斷裂T Tepep：TAk圖圖7.3.5 脆性斷裂、韌性斷裂脆性斷裂、韌性斷裂及脆性臨界溫度范圍及脆性臨界溫度范圍F圖圖7.3.6 冷拉示意圖冷拉示意圖 由于鋼材在加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形所至，當(dāng)晶體在外由于鋼材在加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形所至，當(dāng)晶體在外力作用下，在彈性階段金屬原子偏離平衡位置產(chǎn)生力作用下，在彈性階段金屬原子偏離平衡位置產(chǎn)生的變形，在外里去除后可以恢復(fù)的變形，在外里去除后可以恢復(fù)-彈性變形；彈性變形；當(dāng)外力繼續(xù)增大，使晶格的歪曲程度超過(guò)彈性變形當(dāng)外力繼續(xù)增大，使晶格的歪曲程度超過(guò)彈性變形之后，晶

6、格產(chǎn)生滑移，造成永久性變形。由于晶粒之后，晶格產(chǎn)生滑移，造成永久性變形。由于晶粒表面的畸變及滑動(dòng)平面的細(xì)小碎屑，使晶體在該平表面的畸變及滑動(dòng)平面的細(xì)小碎屑，使晶體在該平面上繼續(xù)滑動(dòng)產(chǎn)生困難，抵抗變形的能力增大，因面上繼續(xù)滑動(dòng)產(chǎn)生困難，抵抗變形的能力增大，因而屈服極限及硬度提高。而屈服極限及硬度提高。由于塑性變形后鋼材可能產(chǎn)生滑移的區(qū)域幾乎均已由于塑性變形后鋼材可能產(chǎn)生滑移的區(qū)域幾乎均已滑動(dòng)，因此塑性降低。滑動(dòng)，因此塑性降低。OO1BD1CDC1K1K屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) B B冷拉冷拉屈服點(diǎn)屈服點(diǎn): : s s塑性和韌性降低塑性和韌性降低圖圖7.4.1 冷加工和時(shí)效強(qiáng)化示意圖冷加工和時(shí)效強(qiáng)化示意圖 可

7、提高強(qiáng)度，冷拉后屈服強(qiáng)度可提高可提高強(qiáng)度，冷拉后屈服強(qiáng)度可提高20-20-30%30%，時(shí)效處理后還可使抗拉強(qiáng)度提高。，時(shí)效處理后還可使抗拉強(qiáng)度提高。 可節(jié)約鋼材可節(jié)約鋼材20-30%20-30%。 對(duì)于受動(dòng)荷載或經(jīng)常處于中溫條件工作的對(duì)于受動(dòng)荷載或經(jīng)常處于中溫條件工作的鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、鋼軌、鍋爐等，為避免鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、鋼軌、鍋爐等，為避免過(guò)大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時(shí)效過(guò)大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時(shí)效敏感小的鋼材。敏感小的鋼材。鋼結(jié)構(gòu)用鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材牌號(hào)及其表示方法如牌號(hào)及其表示方法如: 屈服強(qiáng)度是屈服強(qiáng)度是 235 MPa, A 級(jí)級(jí), 沸騰沸騰鋼鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材請(qǐng)點(diǎn)

8、擊右鍵選擇請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇“播放播放”觀看觀看FlashFlash動(dòng)畫動(dòng)畫碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求化學(xué)成分力學(xué)性質(zhì)冶煉方法交貨狀態(tài)表面質(zhì)量下面重點(diǎn)介紹前兩個(gè)性質(zhì)。下面重點(diǎn)介紹前兩個(gè)性質(zhì)。各種不同牌號(hào)的碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合GB700-88的要求。牌號(hào)牌號(hào) 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) 化學(xué)成分（化學(xué)成分（%） C Mn Si S 不大于不大于 Q195 0.060.12 0.250.50 0.30 0.050 0.045 Q215 A B 0.090.15 0.250.55 0.30 0.050 0.0450.045 Q235 A B C D 0.140.22 0.120.20 0.18

9、 0.17 0.350.80 0.30 0.050 0.045 0.0400.0350.045 0.045 0.040 0.035 Q255A B0.180.28 0.400.70 0.30 0.050 0.0450.045 Q275 0.280.38 0.500.80 0.350.050 0.045 碳素結(jié)構(gòu)鋼的拉伸和沖擊試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)符合碳素結(jié)構(gòu)鋼的拉伸和沖擊試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)符合下表規(guī)定：下表規(guī)定： 碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能指標(biāo)（碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能指標(biāo)（GB700-88GB700-88） 碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷彎試驗(yàn)指標(biāo)（碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷彎試驗(yàn)指標(biāo)（GB700-88GB700-88）牌號(hào)牌號(hào) 等級(jí)等級(jí) 拉伸試驗(yàn)

10、拉伸試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn) 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)(N/mm) 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b(N/mm) 伸長(zhǎng)率（伸長(zhǎng)率（%） 溫度溫度 （） V型沖型沖擊功擊功 （縱向）（縱向）J 鋼材厚度鋼材厚度 （直徑）（直徑）mm 鋼材厚度鋼材厚度 （直徑）（直徑）mm16 1640 16 1640 Q195 (195) (185)3153903332Q215AB215 205335410313020 27Q235ABCD235225375460262520 -20 272727Q255AB255245410510242320 27Q275 2752654906102019牌號(hào) 試樣方向 冷彎試驗(yàn)B=2a180 鋼材厚

11、度（直徑）（mm） 60 60100 100200 彎心直徑d Q195 縱 橫 0 0.5a Q215 縱 橫0.5aa 1.5a2a 2a2.5a Q235 縱橫 a1.5a 2a2.5a 2.5aa Q255 2a 3a3.5aQ275 3a 2a 4.5a 在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，添加少量的一種或在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，添加少量的一種或幾種合金元素，合金元素的總含量小于幾種合金元素，合金元素的總含量小于5%5%的的結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼。常用的合金元素有：常用的合金元素有：SiSi、MnMn、TiTi、NbNb、V V和和C C等。等?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（GB1591

12、-GB1591-9494）共有）共有5 5個(gè)牌號(hào)：個(gè)牌號(hào)：Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460。牌號(hào)由以下四部分組牌號(hào)由以下四部分組成成(如如 flash 所示所示)請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇“播放播放”觀看觀看FlashFlash動(dòng)畫動(dòng)畫比采用碳素結(jié)構(gòu)鋼節(jié)省鋼材，而且可以減比采用碳素結(jié)構(gòu)鋼節(jié)省鋼材，而且可以減輕自重，延長(zhǎng)使用壽命，輕自重，延長(zhǎng)使用壽命，尤其適用于大跨度結(jié)構(gòu)和橋梁工程等。尤其適用于大跨度結(jié)構(gòu)和橋梁工程等。 牌號(hào) 質(zhì)量等級(jí) 化學(xué)成分（%） C Mn Si P SV Nb Ti Al CrNiQ295 AB0.160.160.8

13、0 1.50 0.80 1.500.55 0.550.0450.0400.0450.0400.02 0.15 0.02 0.150.015 0.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 續(xù)表續(xù)表Q345 ABCDE0.020.020.200.180.181.001.601.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.020.15 0.020.15 0.020.15 0.020.15 0.020.15 0.

14、0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.015 0.015 0.015 續(xù)表續(xù)表Q390 ABCDE0.200.200.200.200.201.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 1.001.60 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20

15、 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.0150.0150.300.300.300.300.300.700.700.700.700.70續(xù)表續(xù)表Q420 ABCDE0.200.200.200.200.201.001.70 1.001.70 1.001.70 1.001.70 1.001.70 0.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400

16、.0350.0300.0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.0150.0150.400.400.400.400.400.700.700.700.700.70Q460 CDE0.200.200.201.001.70 1.001.70 1.001.70 0.550.550.550.0350.0300.0250.0350.0300.

17、0250.020.20 0.020.20 0.020.20 0.0150.060 0.0150.060 0.0150.060 0.020.20 0.020.20 0.020.20 0.015 0.015 0.015 0.700.700.700.700.700.70牌號(hào) 質(zhì)量等級(jí) 拉伸試驗(yàn) 180彎曲試驗(yàn) d=彎心直徑 a=試驗(yàn)厚度 （直徑） 屈服點(diǎn)(MPa) 抗拉強(qiáng)度 bMpa伸長(zhǎng)率 5% 沖擊功（縱向） （J）厚度 （直徑、邊長(zhǎng)） mm 15 1635 +20 0 鋼材厚度 (直徑)（mm） 16 16100 Q295 A B295295275275390570 390570 232334d

18、=2a d=2a d=3a d=3a Q345 ABCDE345 345 345 345 345 325 325 325 325 325 470630 470630 470630 470630 470630 21 21 22 22 22 34 34 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a Q390 ABCDE390 390 390390390 370 370 370 370 370490650 490650 490650 490650 490650 19 19 20202034 34 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a

19、d=3ad=3ad=3ad=3ad=3a續(xù)續(xù) 表表Q420 ABCDE420 420 420 420 420 380 380 380 380 380 520680 520680 520680 520680 520680 18 18 19 19 193434d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a Q460 CDE460 460 460 420420420550720 550720 550720 17171734d=2a d=2a d=2a d=3a d=3a d=3a 續(xù)續(xù) 表表可以分為：可以分為：熱軋鋼筋熱軋鋼筋冷拉鋼筋冷拉鋼筋冷拔低

20、碳鋼絲冷拔低碳鋼絲鋼絞線鋼絞線包括熱軋光圓鋼筋包括熱軋光圓鋼筋(Tab.7.5.6)及熱軋變及熱軋變形鋼筋。形鋼筋。熱軋鋼筋按屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度分為四熱軋鋼筋按屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度分為四個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí)。其品種、牌號(hào)、力學(xué)性能及其應(yīng)用見(jiàn)下其品種、牌號(hào)、力學(xué)性能及其應(yīng)用見(jiàn)下表表7.5.7。牌號(hào)牌號(hào) 公稱直公稱直徑徑（mm）屈服強(qiáng)屈服強(qiáng)度度s （MPa）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b（MPa）伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率5(%)冷彎試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)180d彎心直徑彎心直徑a試樣直徑試樣直徑HRB335 625 2850 33549016 d3a d4aHRB400625 2850 40057014 d4ad5aHRB500625 2850 50063012 d6ad7a級(jí)別代號(hào)級(jí)別代號(hào)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b(MPa)不不小于小于 伸長(zhǎng)率不小伸長(zhǎng)率不小于于(%) 冷彎冷彎180 D彎心直彎心直徑徑 d鋼筋公鋼筋公稱直徑稱直徑 應(yīng)力松馳應(yīng)力松馳 com=0.7b 反復(fù)反復(fù)彎曲彎曲次數(shù)次數(shù) 10 1001000h (%) 10h (%) CRB550CRB650CRB800CRB970CRB1270 55065080097011708 4444 D=3dD=3dD=3dD=3dD=3d 888