【大學(xué)】建筑材料 金屬材料

1、第八章第八章 金屬材料金屬材料本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容建筑鋼材建筑鋼材鋁材及鋁合金鋁材及鋁合金 金屬材料包括黑色金屬和有色金屬兩大類，黑色金屬是指以鐵元素為主要成分的金屬及其合金，常用的黑色金屬材料有鋼和生鐵。有色金屬是指黑色金屬以外的金屬，如鋁、銅、鉛、鋅等金屬及其合金。整理課件第一節(jié)第一節(jié) 建筑鋼材建筑鋼材 建筑鋼材是指用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型鋼、鋼板和用于鋼筋混凝土中的各種鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。剛才具有良好的技術(shù)性質(zhì)：材質(zhì)均勻，性能可靠，強(qiáng)度高，能承受較大的彈塑性變形，加工性能好。一、鋼材的分類一、鋼材的分類 鋼按照鋼分類（GB/T1330491）推薦的方法，分類如下： 1、按照化學(xué)成分分為非

2、合金鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼）、低合金鋼和合金鋼三類。 2、按質(zhì)量分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 3、建筑鋼材按用途的分類如下：結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼。整理課件二、鋼材的性質(zhì)二、鋼材的性質(zhì)（一）抗拉性能（一）抗拉性能 低碳鋼的含碳量低，強(qiáng)度較低，塑性較好，其應(yīng)力應(yīng)變圖（圖）如圖所示。從圖中可以看出，低碳鋼拉伸過(guò)程經(jīng)歷：彈性階段（OA）屈服階段（AB）強(qiáng)化階段（BC）頸縮階段（CD）整理課件 1、屈服點(diǎn)：、屈服點(diǎn)：鋼材在荷載作用下，開始喪失對(duì)變形的抵抗能力，并產(chǎn)生明顯的塑性變形。在屈服階段，鋸齒形的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點(diǎn)（SU）；最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為下屈服點(diǎn)（SL）。下屈服點(diǎn)的應(yīng)力為鋼材的屈服強(qiáng)度，用

3、s表示，單位為MPa。屈服強(qiáng)度是確定結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力的主要依據(jù)。 2、抗拉強(qiáng)度：、抗拉強(qiáng)度：應(yīng)變隨應(yīng)力的增加而繼續(xù)增加。C點(diǎn)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度，用b表示，單位為MPa。屈強(qiáng)比s/b在工程中很有意義，此值越小，表明結(jié)構(gòu)的可靠性越高，即防止結(jié)構(gòu)破壞的潛力越大；但此值太小時(shí)，鋼材強(qiáng)度的有效利用率低。合理的屈強(qiáng)比一般在之間。 3、伸長(zhǎng)率：、伸長(zhǎng)率：鋼材的變形速度明顯加快，而承載能力明顯下降。此時(shí)在試件的某一部位，截面急劇縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，鋼材將在此處斷裂。整理課件（二）沖擊韌性（二）沖擊韌性（三）硬度（三）硬度（四）耐疲勞性（四）耐疲勞性（五）冷彎性能（五）冷彎性能 冷彎性能是指鋼材在常溫下，

4、以一定的彎心直徑和彎曲角度對(duì)鋼材進(jìn)行彎曲，鋼材能夠承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎，一般以彎曲角度、彎心直徑d與鋼材厚度（或直徑）a的比值d/a來(lái)表示彎曲的程度。彎曲角度越大，d/a越小，表示鋼材的冷彎性能越好。 整理課件（六）焊接性能（六）焊接性能 鋼材的可焊性是指在一定焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬影響，焊接后接頭強(qiáng)度是否與母體相近的性能。 可焊性受化學(xué)成分及含量的影響。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均會(huì)降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金鋼具有良好的可焊性。 焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐的鎮(zhèn)靜鋼。當(dāng)采用高碳鋼及合金鋼時(shí)，為了改善焊接后的硬脆性

5、，焊接時(shí)一般要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。三、鋼材的化學(xué)成分對(duì)其性能的影響三、鋼材的化學(xué)成分對(duì)其性能的影響（一）鋼材的化學(xué)成分（一）鋼材的化學(xué)成分 以生鐵冶煉鋼材，經(jīng)過(guò)一定的工藝處理后，鋼材中除主要含有鐵和碳以外，還有少量硅、錳、磷、硫、氧、氮等難以初凈的化學(xué)元素。（二）微量化學(xué)元素對(duì)鋼材性能的影響（二）微量化學(xué)元素對(duì)鋼材性能的影響整理課件四、鋼材的冷加工及熱處理四、鋼材的冷加工及熱處理（一）冷加工（一）冷加工 冷加工強(qiáng)化是鋼材在常溫下，以超過(guò)其屈服點(diǎn)但不超過(guò)抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力對(duì)其進(jìn)行的加工。建筑鋼材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷軋、刻痕等 。對(duì)鋼材進(jìn)行冷加工的目的，主要是利用時(shí)效提高強(qiáng)度，利用

6、塑性節(jié)約鋼材，同時(shí)也達(dá)到調(diào)直和除銹的目的。 （二）時(shí)效（二）時(shí)效 鋼材隨時(shí)間的延長(zhǎng)，其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、沖擊韌性降低的現(xiàn)象稱為時(shí)效。時(shí)效分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種。自然時(shí)效是將其冷加工后，在常溫下放置1520d；人工時(shí)效是將冷加工后的鋼材加熱至100200保持2h以上。經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后的鋼材，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及硬度都將提高，而塑性和韌性降低。整理課件（三）熱處理（三）熱處理 熱處理是將鋼材按一定的規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以獲得需要性能的一種工藝過(guò)程。 熱處理的方法有：退火、正火、淬火和回火。五、常用建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用五、常用建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用 建筑鋼材按用途可劃分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼

7、和混凝土結(jié)構(gòu)用鋼兩大類。（一）鋼結(jié)構(gòu)用鋼材（一）鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) 由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成；共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào)。如：Q235AF表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。Q195、Q215，主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235，常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。 （2）技術(shù)要求）技術(shù)要求化學(xué)成分、力學(xué)

8、性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。整理課件2、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) 由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號(hào)。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級(jí)鋼。 Q295，主要用于建筑工程中對(duì)強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。2）技術(shù)要求）技術(shù)要求其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T

9、1591 的規(guī)定。整理課件（二）混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材（二）混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材1、熱扎鋼筋、熱扎鋼筋（1）牌號(hào)）牌號(hào)熱軋直條光圓鋼筋 ：HPB235熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500。整理課件（2）技術(shù)要求）技術(shù)要求表面形狀強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)公稱直徑屈服點(diǎn)s，MPa抗拉強(qiáng)度b，MPa伸長(zhǎng)率5，%冷彎d彎心直徑a鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB23582023537025180d=a月牙肋HRB335625285033549016180d=3a180d=4aHRB400625285040057014180d=4a180d=5aHRB500625285050063012180d=6a180d=7

10、a整理課件（3）鋼材選用）鋼材選用 帶肋鋼筋與混凝土有較大的粘結(jié)能力，因此能更好地承受外力作用。熱軋帶肋鋼筋廣泛地應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)，特別是大型、重型、輕型薄壁和高層建筑結(jié)構(gòu)。2、冷拉熱扎鋼筋、冷拉熱扎鋼筋3、冷扎帶肋鋼筋、冷扎帶肋鋼筋 冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后，在表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。鋼筋冷軋后允許進(jìn)行低溫回火處理。 根據(jù)GB137882000規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個(gè)牌號(hào)。C、R、B分別為冷軋、帶肋、鋼筋三個(gè)英文單詞的首位字母，數(shù)字為抗拉強(qiáng)度的最小值。4、冷扎扭鋼筋、冷扎扭鋼筋整理課件5、熱處理鋼筋、熱處理鋼筋 熱處理鋼筋是經(jīng)過(guò)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和無(wú)縱肋兩種，其外形分別見右圖。代號(hào)為RB150。公稱直徑mm牌 號(hào)0.2b10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr132514706預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的力學(xué)性能 有縱肋無(wú)縱肋整理課件 6、預(yù)應(yīng)力混凝土用、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼鉸線鋼絲和鋼鉸線生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條為原料，經(jīng)淬火、酸洗、冷拉制成的用作預(yù)應(yīng)力混凝土骨架的鋼絲。1）分類：按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼