土木建材鋼材鋁合金

1、第六章第六章 鋼材與鋁合金鋼材與鋁合金 第一節(jié)第一節(jié) 鋼的生產(chǎn)、分類與晶體組織鋼的生產(chǎn)、分類與晶體組織 第二節(jié)第二節(jié) 鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時效對鋼性質(zhì)的影響化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時效對鋼性質(zhì)的影響第四節(jié)第四節(jié) 建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用第五節(jié)第五節(jié) 建筑鋼材的銹蝕與防止建筑鋼材的銹蝕與防止第六節(jié)第六節(jié) 鋁及鋁合金鋁及鋁合金建筑鋼材與非金屬材料相比有以下優(yōu)點(diǎn)：建筑鋼材與非金屬材料相比有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，比強(qiáng)度高強(qiáng)度高，比強(qiáng)度高 ,品質(zhì)均勻致密、結(jié)構(gòu)可靠性高 ,具有良好的塑性和韌性，能經(jīng)受沖擊和振動荷載 ,具有良好的加工性能，可

2、以鍛壓、焊接、鉚接和切割，便于裝配 鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是：鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是：耐腐蝕性差，在使用環(huán)境中，應(yīng)注意對結(jié)構(gòu)的防銹等防護(hù)；耐火性差，溫度達(dá)到300以上，鋼材的強(qiáng)度明顯下降，在火災(zāi)中，鋼結(jié)構(gòu)的耐火時間只有2030分鐘， 第一節(jié)第一節(jié) 鋼的生產(chǎn)、分類與晶體組鋼的生產(chǎn)、分類與晶體組織織生產(chǎn)方法對鋼材性能的影響生產(chǎn)方法對鋼材性能的影響（一）冶煉（一）冶煉 氧氣轉(zhuǎn)爐法氧氣轉(zhuǎn)爐法 (氧化過程氧化過程) 平爐煉鋼法平爐煉鋼法 Fe3O4 電爐鋼電爐鋼 （二）鋼的脫氧和鑄錠（二）鋼的脫氧和鑄錠 1沸騰鋼沸騰鋼 (還原過程還原過程) 2鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 Fe3O4 Fe +O2 3半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼

3、靜鋼 4特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼 （三）鋼的熱加工（三）鋼的熱加工鋼的脫氧和鑄錠二、鋼的分類 （一）按照化學(xué)成分鋼分為碳素鋼和合金鋼兩種（一）按照化學(xué)成分鋼分為碳素鋼和合金鋼兩種 1碳素鋼碳素鋼 （1）低碳鋼）低碳鋼 C0.60%. 根據(jù)硫（根據(jù)硫（S）、磷（）、磷（P）雜質(zhì)含量的多少，又可分為）雜質(zhì)含量的多少，又可分為 （1）普通碳素鋼）普通碳素鋼 S0.050%,P0.045% （2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 S0.035%,P0.035% （3）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 S0.025%,P0.025% （4）特優(yōu)質(zhì)碳素鋼）特優(yōu)質(zhì)碳素鋼 S0.015%,P0.025% 2合金鋼合金鋼 常用

4、合金鋼元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、常用合金鋼元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻等鉻等。按合金元素總含量不同，合金鋼可分為：。按合金元素總含量不同，合金鋼可分為：（1）低合金鋼低合金鋼 合金元素總量小于合金元素總量小于5%；（2）中合金鋼中合金鋼 合金元素總含量為合金元素總含量為5%10%；（3）高合金鋼高合金鋼 合金元素含量大于合金元素含量大于10%。（二）按用途分類（二）按用途分類1結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 主要用于建筑結(jié)構(gòu)及機(jī)械零件的鋼，一般為低、中碳主要用于建筑結(jié)構(gòu)及機(jī)械零件的鋼，一般為低、中碳鋼。鋼。2工具鋼工具鋼 主要用各種刀具、量具及模具等工具的鋼，一般為高主要用各種刀具、量具及模具等工具的鋼，一

5、般為高碳鋼。碳鋼。3特殊鋼特殊鋼 具有特殊的物理、化學(xué)及機(jī)械性能的鋼，如不銹鋼、具有特殊的物理、化學(xué)及機(jī)械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼等。耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼等。4專用鋼專用鋼 為滿足特殊的使用環(huán)境條件下或使用荷載下專用鋼材。為滿足特殊的使用環(huán)境條件下或使用荷載下專用鋼材。如橋梁專用鋼，鋼軌專用鋼等。如橋梁專用鋼，鋼軌專用鋼等。三、三、 鋼材的晶體組織鋼材的晶體組織 （二）鋼中的晶體組織與性能（二）鋼中的晶體組織與性能 1同素異晶轉(zhuǎn)變概念同素異晶轉(zhuǎn)變概念 2合金的基本概念合金的基本概念 （1）固溶體固溶體 以一種金屬為溶劑，另一種金屬或非金屬為溶質(zhì)，以一種金屬為溶劑，另一種金屬

6、或非金屬為溶質(zhì)， 共溶后所形成的固體溶液共溶后所形成的固體溶液 （2）化合物化合物 兩種元素發(fā)生化學(xué)作用而組成的一種新的金屬化合兩種元素發(fā)生化學(xué)作用而組成的一種新的金屬化合物物 （3）機(jī)械混合物機(jī)械混合物是兩種既不溶解也不化合，而是機(jī)械混是兩種既不溶解也不化合，而是機(jī)械混合形成的一種組成物合形成的一種組成物 體心立方面心立方體心立方液態(tài)鐵FeFeFeC9121394C1535鋼中的晶體體心面心晶界晶粒六方圖6-1 晶格構(gòu)造 圖6-2 多晶體構(gòu)造 圖6-3 Fe-Fe3C合金狀態(tài)圖2N14002.11300.0252000.77151020804.350407060C%6.69Fe3C%1009

7、0+ F e3C溫度/ + P400800600QPP + F e3C43 S1000G1200L+LdFe3C+LdP+Fe3C+LdLd727KL+Fe3CFe3C+Ld+ F e3C+LdE 1148CF1600AJHB1LDL液態(tài)合金；奧氏體；鐵素體；P珠光體；Fe3C滲碳體；Ld萊氏體。 3鋼中的晶體組織與性能鋼中的晶體組織與性能 （1）奧氏體奧氏體 是碳在是碳在-Fe的固溶體的固溶體 （2）鐵素體鐵素體 是碳在是碳在-Fe中的固溶體中的固溶體,含碳量含碳量0.02%，由于溶碳量少且晶格滑移面較多，其性質(zhì)極其柔軟，由于溶碳量少且晶格滑移面較多，其性質(zhì)極其柔軟，塑性和韌性很好，但強(qiáng)度和

8、硬度較低。塑性和韌性很好，但強(qiáng)度和硬度較低。 （3）滲碳體）滲碳體 是碳和鐵形成的化合物是碳和鐵形成的化合物Fe3C，其含碳，其含碳量高達(dá)量高達(dá)6.69% ,外力作用下不易變形，故性質(zhì)非常硬外力作用下不易變形，故性質(zhì)非常硬脆，抗拉強(qiáng)度很低，塑性及韌性幾乎等于零。脆，抗拉強(qiáng)度很低，塑性及韌性幾乎等于零。 （4）珠光體珠光體 是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，兩成分相間成片狀存在于同一晶粒內(nèi)，含碳量為兩成分相間成片狀存在于同一晶粒內(nèi)，含碳量為0.77%，其性質(zhì)介于鐵素體和滲碳體之間，既有一，其性質(zhì)介于鐵素體和滲碳體之間，既有一定的強(qiáng)度和硬度，也有一定的塑性和韌性。

9、定的強(qiáng)度和硬度，也有一定的塑性和韌性。 珠光體 是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物鐵素體珠光體表6-1 室溫下鋼中晶體組織的機(jī)械性能名 稱符 號組 合 類 型Rm/MPaHB/PaA/%ak/Jcm2鐵素體碳在-Fe中的固溶體（體心立方晶格）23078550200滲碳體Fe3C鐵和碳的化合物（復(fù)雜晶格）30785000珠光體P鐵素體與滲碳體的層片狀機(jī)械混合物750176520253040注：Rm強(qiáng)度極限；A拉伸斷裂時的伸長率；HB布氏硬度；ak沖擊韌性值。圖6-4 鐵碳合金的含碳量、晶體組織與性能之間的關(guān)系強(qiáng) 度亞 共 析 鋼性 能 變 化含 碳 量 /%0 .020項(xiàng) 目晶 體 組 織相 對

10、含 量 /%鐵 素 體工 業(yè)純 鐵分 類硬 度塑 性 、 韌 性0 .772 .11過 共 析 鋼珠 光 體共 析 鋼滲 碳 體第二節(jié)第二節(jié) 鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì) 一、鋼材的力學(xué)性能(鋼材的力學(xué)性能包括彈性、塑鋼材的力學(xué)性能包括彈性、塑性、強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度與疲勞強(qiáng)度等。性、強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度與疲勞強(qiáng)度等。) （一）鋼材的彈性、塑性和強(qiáng)度 1彈性階段彈性階段（OA段段) 彈性極彈性極限限 Rp 2. 屈服階段屈服階段（AB段）屈服強(qiáng)段）屈服強(qiáng) ReL , Rp0.2 ;極限極限 Rm 3. 強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段（BC段）屈強(qiáng)比段）屈強(qiáng)比 ReL/Rm (0.580.63 )4. 頸縮階

11、段頸縮階段（CD段）伸長率段）伸長率 %100010FFF為反映鋼材在達(dá)到最大破壞荷載前的變形狀況，防止突然的脆斷，定義鋼筋在最大力下的總伸長率用Agt表示100100nLLAL%mgte100LAL% （二）、沖擊韌性（二）、沖擊韌性 沖擊韌性沖擊韌性是鋼材低抗沖是鋼材低抗沖 擊荷載的能力擊荷載的能力。 AWak （三）硬度 硬度是指鋼材低抗硬物壓入表面的能力。 1布氏硬度 HB=P/A 2洛氏硬度布氏硬度試驗(yàn) 洛氏硬度試驗(yàn)根據(jù)布氏硬度可以估算碳素鋼的抗拉強(qiáng)度RmHB175時，Rm0.36HB175HB450時，Rm0.35HB （四）（四）疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度除了與材質(zhì)有關(guān)外，還疲勞

12、強(qiáng)度除了與材質(zhì)有關(guān)外，還與所受應(yīng)力的種類（拉、壓或彎與所受應(yīng)力的種類（拉、壓或彎曲）、應(yīng)力循環(huán)特征值曲）、應(yīng)力循環(huán)特征值（ ）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（N）及應(yīng)力集中程度有關(guān)。一）及應(yīng)力集中程度有關(guān)。一般來說，鋼材強(qiáng)度極限愈高，其般來說，鋼材強(qiáng)度極限愈高，其疲勞強(qiáng)度也高。疲勞強(qiáng)度也高。Om axN二、鋼材的工藝性能 （一）（一）冷彎性能冷彎性能 （二）（二）可焊性可焊性 (可焊性是指鋼材是否適用通常的焊接方可焊性是指鋼材是否適用通常的焊接方法與工藝的性能?？珊感院玫匿摬暮附訒r，硬脆傾向小，不法與工藝的性能?？珊感院玫匿摬暮附訒r，硬脆傾向小，不易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，焊接后仍能保持與

13、母材基易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，焊接后仍能保持與母材基本相同的性質(zhì)。本相同的性質(zhì)。)maxmin/第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)成分、熱處理、加工化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時效對鋼性質(zhì)的影響硬化與時效對鋼性質(zhì)的影響 一、化學(xué)成分對鋼性質(zhì)的影響 1碳(C) 碳是決定鋼材性能的主要元素。 2硅(Si) 硅是作為脫氧劑而加入于鋼中的，大部分熔于鐵素體中形成固溶體，能提高鋼材的硬度、強(qiáng)度。硅含量較低（小于1.0%）時，對塑性和韌性影響不大。 3錳(Mn) 錳是煉鋼時用來脫氧去硫而加入鋼中的。 4硫(S) 硫是鋼中有害的元素。硫多數(shù)以FeS的形式存在于鋼中。FeS與Fe形成共晶溶點(diǎn)很低（985） 5磷(P)

14、鋼中有害元素。 6氧(O) 氧是鋼中的有害元素。 7氮(N) 多數(shù)熔于鐵素體中形成固溶體，氮雖能提高鋼的強(qiáng)度和硬度提高，但卻顯著降低鋼的塑性和韌性，增加鋼的時效敏感性和冷脆性。 8鈦(Ti)、釩(V) 鈦是強(qiáng)脫氧劑，釩是弱脫氧劑。二者能顯著提高強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，改善韌性。 二、熱處理對鋼性質(zhì)的影響二、熱處理對鋼性質(zhì)的影響 1退火退火 2正火正火 3淬火淬火 4. 回火回火 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) =淬火淬火+回火回火(高溫高溫)時 間回 火保 溫727加熱淬 火退 火正 火分低溫（150250） 中溫（350500） 高溫（500650） 三、冷加工與時效對鋼性質(zhì)的影響 冷加工冷加工包括冷拉、冷拔、冷軋、冷扭

15、、刻痕、沖壓包括冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、刻痕、沖壓等。經(jīng)過冷加工后的鋼材，由于產(chǎn)生塑性變形，改等。經(jīng)過冷加工后的鋼材，由于產(chǎn)生塑性變形，改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和硬度明顯提高，塑性和變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和硬度明顯提高，塑性和韌性有所降低，我們把這個過程稱為鋼材的韌性有所降低，我們把這個過程稱為鋼材的冷加工冷加工強(qiáng)化。強(qiáng)化。 冷拉后鋼材的屈服強(qiáng)度提高，屈服階段縮短，伸長冷拉后鋼材的屈服強(qiáng)度提高，屈服階段縮短，伸長率減小，材質(zhì)變硬，但抗拉強(qiáng)度基本不變。冷拉后率減小，材質(zhì)變硬，但抗拉強(qiáng)度基本不變。冷拉后的新的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度并非一直保持不變，而是的新的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度并非一直保持不變，而是隨時間延

16、續(xù)有所提高，塑性進(jìn)一步降低，即產(chǎn)生隨時間延續(xù)有所提高，塑性進(jìn)一步降低，即產(chǎn)生時時效效。一般鋼材冷拉后要通過時效后才有穩(wěn)定的屈服。一般鋼材冷拉后要通過時效后才有穩(wěn)定的屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度。 時效敏感性時效敏感性，用時效敏感性系數(shù)，用時效敏感性系數(shù)C表示表示:%100kkskaaaC冷加工包括冷拉、冷拔、冷軋冷加工與時效對鋼性質(zhì)的影響冷加工時效第四節(jié)第四節(jié) 建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用 一、鋼結(jié)構(gòu)用鋼一、鋼結(jié)構(gòu)用鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金鋼結(jié)構(gòu)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金鋼結(jié)構(gòu) ) （一）（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 1碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號 GB700-88規(guī)定，牌號由代

17、表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、規(guī)定，牌號由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧程度質(zhì)量等級符號、脫氧程度4部分組成。其中部分組成。其中“Q”代表屈服點(diǎn)；代表屈服點(diǎn)；碳素結(jié)構(gòu)鋼按照其屈服點(diǎn)分碳素結(jié)構(gòu)鋼按照其屈服點(diǎn)分5個牌號，即個牌號，即Q195、Q215、Q235、Q255和和Q275；按照質(zhì)量等級（硫、磷雜質(zhì)含量由；按照質(zhì)量等級（硫、磷雜質(zhì)含量由多到少）分為多到少）分為A、B、C、D共共4個質(zhì)量等級。按照脫氧程度個質(zhì)量等級。按照脫氧程度分為分為4種，即沸騰鋼（種，即沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、）、特種鎮(zhèn)靜鋼（特種鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)

18、靜鋼在鋼牌號中）。鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼在鋼牌號中Z和和TZ予以省略。例如予以省略。例如Q235A.F，表示屈服點(diǎn)為，表示屈服點(diǎn)為235Mpa質(zhì)量等質(zhì)量等級為級為A級的沸騰鋼；級的沸騰鋼；Q235C，表示屈服點(diǎn)為，表示屈服點(diǎn)為235Mpa質(zhì)量質(zhì)量等級為等級為C級的鎮(zhèn)靜鋼。級的鎮(zhèn)靜鋼。 2碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 （1）化學(xué)成分）化學(xué)成分 （2）力學(xué)性能力學(xué)性能 (屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)ReL ,抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm,伸長率伸長率A5,沖擊沖擊 韌性韌性ak), 3碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用 Q195和和Q215鋼鋼 Q235是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q255、Q

19、275鋼，強(qiáng)度高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易冷彎加工鋼，強(qiáng)度高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易冷彎加工 下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼：沸騰鋼：（1） 焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu): 直接承受動力荷載或振動荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。直接承受動力荷載或振動荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。工作溫度低于工作溫度低于-20時的直接承受動力荷載或振動荷載但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)以時的直接承受動力荷載或振動荷載但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。及承受靜力荷載的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)。工作溫度等于或低于工作溫度等于或低于-30的的所有承重結(jié)構(gòu)。所

20、有承重結(jié)構(gòu)。（2） 非焊接結(jié)構(gòu)非焊接結(jié)構(gòu):工作溫度等于或低于工作溫度等于或低于-20的直接承受動力荷載且需要驗(yàn)算的直接承受動力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。疲勞的結(jié)構(gòu)。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對有害雜質(zhì)含量控制更嚴(yán)格（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對有害雜質(zhì)含量控制更嚴(yán)格（S0.035%，P15040406060100100150150200不 小 于不 小 于不小于Q195（195）（185）31543033Q215A2152051951851751653354503129282725B2027（三）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入總量

21、小于于5%合金元素而形成的鋼種。常用的合金元素有硅、錳、合金元素而形成的鋼種。常用的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鉻、鎳、銅等。鈦、釩、鉻、鎳、銅等。 1牌號牌號 根據(jù)國標(biāo)根據(jù)國標(biāo)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591-94規(guī)定，分成規(guī)定，分成5個牌號，即個牌號，即Q295、Q345、Q390、Q420和和Q460。牌號的。牌號的表示方法是由屈服點(diǎn)的漢語拼音字母表示方法是由屈服點(diǎn)的漢語拼音字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號（等級符號（A、B、C、D、E） 2技術(shù)要求及特性技術(shù)要求及特性(屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)ReL ,抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm,伸長率伸長率A5,沖擊沖擊 韌性韌性a

22、k) 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比具有低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比具有以下特點(diǎn)以下特點(diǎn)(成分上，性能上，應(yīng)用上，成分上，性能上，應(yīng)用上，) 表6-6 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能牌號質(zhì)量等級屈服點(diǎn)ReL(MPa)抗拉強(qiáng)度Rm(MPa)伸長率5(%)沖擊功，AKV，(縱向)，J1800彎曲試驗(yàn)d.彎心直徑；a.試件厚度(直徑)厚度(直徑、邊長)(mm)+200-20-40161635355050100不小于鋼材厚度(直徑)mm不小于1616100Q295A29527525523539057023d=2ad=3aB2952752552353905702334d=2ad=3aQ345A3

23、453252952754706302134d=2ad=3aB3453252952754706302134d=2ad=3aC34532529527547063022d=2ad=3aD3453252952754706302234d=2ad=3aE3453252952754706302227d=2ad=3aQ390A39037035033049065019d=2ad=3aB3903703503304906501934d=2ad=3aC3903703503304906502034d=2ad=3aD3903703503304906502034d=2ad=3aE3903703503304906502027

24、d=2ad=3a二.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼 （一）（一）熱軋鋼筋熱軋鋼筋: 牌牌 號號 熱軋光圓鋼筋熱軋光圓鋼筋HPB235 , 熱軋帶熱軋帶肋鋼筋分為肋鋼筋分為HRB335、HRB400、HRB500三個牌號，公稱直徑范圍三個牌號，公稱直徑范圍650mm。熱軋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，具有不小于。熱軋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，具有不小于95%的保證的保證率。率?；炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204-2002規(guī)定，為了保證規(guī)定，為了保證在地震作用下，結(jié)構(gòu)的某些部位出現(xiàn)塑性鉸以后，鋼筋具有足夠的變形在地震作用下，結(jié)構(gòu)的某些部位出現(xiàn)塑性鉸以后，鋼筋具有足夠的變形能

25、力。對有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)（一、二級抗震等級），檢驗(yàn)所得能力。對有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)（一、二級抗震等級），檢驗(yàn)所得的強(qiáng)度實(shí)測值應(yīng)符合下列規(guī)定：（的強(qiáng)度實(shí)測值應(yīng)符合下列規(guī)定：（1） 鋼筋實(shí)測抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服鋼筋實(shí)測抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值之比不小于強(qiáng)度實(shí)測值之比不小于1.25；（；（2）鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之比不應(yīng)大于之比不應(yīng)大于1.30?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002給出了熱軋鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)值給出了熱軋鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)值（fyk）、抗拉強(qiáng)度的設(shè)計值（）、抗拉強(qiáng)度的設(shè)計值（fy）、抗壓強(qiáng)度的設(shè)計值（）、抗壓強(qiáng)度的設(shè)計

26、值（fy）和鋼筋）和鋼筋的彈性模量（的彈性模量（Es），見表），見表6-9。種類符號公稱直徑d(mm)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk抗拉強(qiáng)度fy抗壓強(qiáng)度fy彈性模量Es(105)熱軋鋼筋HPB235(Q235)8202352102102.1HRB335(20MnSi)6503353003002.0HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)6504003603602.0應(yīng)用 光圓鋼筋光圓鋼筋是用是用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼軋制而成的鋼筋。其強(qiáng)度較低，碳素結(jié)構(gòu)鋼軋制而成的鋼筋。其強(qiáng)度較低，塑性及焊接性能好，伸長率高，便于彎曲成型。可作為中小塑性及焊接性能好，伸長率高，便于彎曲成型?？勺鳛橹行⌒弯摻?/p>

27、混凝土結(jié)構(gòu)的主要受力鋼筋和各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箍型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要受力鋼筋和各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箍筋等筋等 帶肋鋼筋帶肋鋼筋中，中，HRB335、HRB400用低合金鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼用低合金鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼軋制而成，。廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋，軋制而成，。廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋，現(xiàn)行規(guī)范積極提倡用現(xiàn)行規(guī)范積極提倡用HRB400級鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主級鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主力鋼筋。在有抗震設(shè)防要求的框架梁、框架柱、剪力墻等結(jié)力鋼筋。在有抗震設(shè)防要求的框架梁、框架柱、剪力墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的縱向受力鋼筋宜選用構(gòu)構(gòu)件的縱向受力鋼筋宜選用HRB400、HRB335

28、熱軋鋼筋，熱軋鋼筋，箍筋宜選用箍筋宜選用HRB335、HRB400或或HPB235熱軋鋼筋。熱軋鋼筋。HRB335、HRB400經(jīng)過冷拉后可用作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。經(jīng)過冷拉后可用作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。 HRB500用中碳低合金鋼鎮(zhèn)靜鋼軋制而成。鋼筋表面軋有縱肋用中碳低合金鋼鎮(zhèn)靜鋼軋制而成。鋼筋表面軋有縱肋和橫肋，是房屋建筑的主要預(yù)應(yīng)力筋。和橫肋，是房屋建筑的主要預(yù)應(yīng)力筋。 二.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼 （二）冷軋帶肋鋼筋(冷軋帶肋鋼筋分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五個牌號。CRB550鋼筋的公稱直徑范圍412mm，其他牌號鋼筋的公稱直徑為4、5、6mm。)牌 號Rp0.2

29、/MPa不小于Rm/MPa不小于伸長率/%不小于冷彎試驗(yàn)180反復(fù)彎曲次數(shù)應(yīng)力松弛 初始應(yīng)力Rcom0.7RmA11.3A1001000h不大于/%CRB5505005508D3dCRB6505856504.038CRB8007208004.038（三）預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋（三）預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋表表面面形形狀狀類類型型公稱公稱直徑直徑Dn/mm公稱公稱橫截橫截面積面積Sn/mm2橫截面積橫截面積S/mm2抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm不小于不小于/MPa規(guī)定非比例規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度延伸強(qiáng)度Rp0.2不小于不小于/MPa彎彎 曲曲 性性 能能最小最小最大最大性能要求性能要求彎曲半徑彎曲半徑/m

30、m光光圓圓628.326.829.0對所有規(guī)對所有規(guī)格格對所有規(guī)格對所有規(guī)格15738.536.339.5鋼棒鋼棒鋼棒鋼棒20850.347.551.11 080930201078.574.180.41 2301 080251195.093.197.41 4201 280彎曲彎曲160 180 后彎曲后彎曲處無裂紋處無裂紋彎心直徑為彎心直徑為鋼棒公稱直鋼棒公稱直徑的徑的10倍倍12113106.8115.81 5701 42013133130.3136.314154145.6157.816201190.2206.0螺螺旋旋槽槽7.14039.041.796462.466.510.79087.5

31、93.6129.9+圖6-10 帶肋鋼筋a.月牙肋鋼筋 b.等高肋鋼筋圖6-10 帶肋鋼筋a.月牙肋鋼筋 b.等高肋鋼筋 （六）（六）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲（代號為按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲（代號為WCD）和消除應(yīng)力鋼絲兩種，消除應(yīng)力鋼絲）和消除應(yīng)力鋼絲兩種，消除應(yīng)力鋼絲又分為低松弛鋼絲又分為低松弛鋼絲(代號為代號為WLR)和普通松弛鋼絲（代號為和普通松弛鋼絲（代號為WNR）；按外形分為）；按外形分為光圓鋼絲（光圓鋼絲（P）、螺旋肋鋼絲（）、螺旋肋鋼絲（H）和刻痕鋼絲（）和刻痕鋼絲（I）三種。）三種。 （七）（七）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線預(yù)應(yīng)力混

32、凝土用鋼絞線一般是由預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線一般是由2根、根、3根或根或7根直徑為根直徑為2.56.0mm的高強(qiáng)度光面的高強(qiáng)度光面或刻痕鋼絲絞捻后，再經(jīng)穩(wěn)定化處理而制成。穩(wěn)定化處理是指為了減少應(yīng)用時或刻痕鋼絲絞捻后，再經(jīng)穩(wěn)定化處理而制成。穩(wěn)定化處理是指為了減少應(yīng)用時的應(yīng)力松弛，鋼絞線在一定的張力下進(jìn)行的短時熱處理。的應(yīng)力松弛，鋼絞線在一定的張力下進(jìn)行的短時熱處理。 三、橋梁結(jié)構(gòu)鋼三、橋梁結(jié)構(gòu)鋼 橋梁結(jié)構(gòu)鋼除了必須具有較高的橋梁結(jié)構(gòu)鋼除了必須具有較高的強(qiáng)度強(qiáng)度外，還要求有良外，還要求有良好的好的塑性塑性、韌性韌性、可焊性可焊性及較高的及較高的疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度?？紤]到嚴(yán)寒地區(qū)的低溫影響和長?？紤]到嚴(yán)寒

33、地區(qū)的低溫影響和長期的使用安全，還要求具有期的使用安全，還要求具有較小的較小的冷脆性冷脆性和和時效敏感性時效敏感性，以免發(fā)生脆斷事故。，以免發(fā)生脆斷事故。橋梁用結(jié)構(gòu)鋼橋梁用結(jié)構(gòu)鋼GB/T714-2000規(guī)定，牌號由代表屈服點(diǎn)的漢語拼音規(guī)定，牌號由代表屈服點(diǎn)的漢語拼音字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、橋梁鋼的漢語拼音字母、質(zhì)量等級符號字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、橋梁鋼的漢語拼音字母、質(zhì)量等級符號4部分組成。部分組成。如：如：Q345qC代表屈服點(diǎn)代表屈服點(diǎn)345Mpa質(zhì)量等級為質(zhì)量等級為C級的橋梁鋼。橋梁結(jié)構(gòu)鋼級的橋梁鋼。橋梁結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材的屈服點(diǎn)分按照鋼材的屈服點(diǎn)分4個牌號，即個牌號，即Q235q、Q345q、Q370

34、q、Q420q；按照質(zhì)量等級（硫、磷雜質(zhì)含量由多到少）分為按照質(zhì)量等級（硫、磷雜質(zhì)含量由多到少）分為C、D、E共共3個質(zhì)量等個質(zhì)量等級，其中級，其中C級硫、磷雜質(zhì)含量與低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼級硫、磷雜質(zhì)含量與低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼C級要求相當(dāng)，級要求相當(dāng)，D、E級比低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼相應(yīng)等級要求更高。級比低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼相應(yīng)等級要求更高。 四、鋼四、鋼 軌軌 鋼鋼鐵路鋼軌經(jīng)常處在車輪壓力、沖擊和磨損的作用下，要求鋼軌不僅應(yīng)具鐵路鋼軌經(jīng)常處在車輪壓力、沖擊和磨損的作用下，要求鋼軌不僅應(yīng)具有較高的強(qiáng)度以承受較高的壓力和抗剝離的能力，而且還應(yīng)具有較高的有較高的強(qiáng)度以承受較高的壓力和抗剝離的能力，而且還應(yīng)具有較高的

35、硬度、耐磨性、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度硬度、耐磨性、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度 .一般應(yīng)選用一般應(yīng)選用含碳量較高（高碳鋼）含碳量較高（高碳鋼）的平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行軋制的平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行軋制。含碳量過高，將使鋼軌鋼的塑性、。含碳量過高，將使鋼軌鋼的塑性、韌性顯著下降，因此一般韌性顯著下降，因此一般含碳量不超過含碳量不超過0.82%。錳能有效的提高鋼材的。錳能有效的提高鋼材的強(qiáng)度（固溶強(qiáng)化）及耐磨性，硅易與氧化合去除鋼中的氣泡，使鋼質(zhì)密強(qiáng)度（固溶強(qiáng)化）及耐磨性，硅易與氧化合去除鋼中的氣泡，使鋼質(zhì)密實(shí)細(xì)致，硬度、耐磨性也提高，因此鋼軌鋼常常含有這兩種元素。實(shí)細(xì)致，硬度、耐磨性也提高，因此鋼軌鋼常常含

36、有這兩種元素。鋼軌的類型以每米大致的質(zhì)量表示，我國鐵路鋼軌主要有鋼軌的類型以每米大致的質(zhì)量表示，我國鐵路鋼軌主要有75Kg/m、60Kg/m、50Kg/m和和43Kg/m四種。標(biāo)準(zhǔn)長度為四種。標(biāo)準(zhǔn)長度為12.5m和和25m兩種，對兩種，對于于75Kg/m鋼軌只有鋼軌只有25m一種。隨著重載高速線路的迅速發(fā)展，鋼軌需一種。隨著重載高速線路的迅速發(fā)展，鋼軌需要重型化。我國已經(jīng)大量使用要重型化。我國已經(jīng)大量使用60kg/m鋼軌，在重載線路上逐步鋪設(shè)鋼軌，在重載線路上逐步鋪設(shè)75kg/m鋼軌鋼軌，目前世界上最重的鋼軌已達(dá)到，目前世界上最重的鋼軌已達(dá)到77.5Kg/m。而且對鋼。而且對鋼軌的性能和質(zhì)量要

37、求愈來愈高。軌的性能和質(zhì)量要求愈來愈高。 近年來采取了鋼軌合金化、熱處理和控制軋制等綜合措施，近年來采取了鋼軌合金化、熱處理和控制軋制等綜合措施，研制發(fā)展新一代的合金鋼鋼軌，取得了較好的效果。如攀鋼研制發(fā)展新一代的合金鋼鋼軌，取得了較好的效果。如攀鋼生產(chǎn)的生產(chǎn)的PD3高碳微釩軌，抗拉強(qiáng)度在高碳微釩軌，抗拉強(qiáng)度在1000Mpa以上。以上。PD3全全長淬火軌抗拉強(qiáng)度達(dá)到長淬火軌抗拉強(qiáng)度達(dá)到1300Mpa，且綜合性能好，可以延，且綜合性能好，可以延長壽命長壽命50%以上，以上， 鋼材選用要點(diǎn): 結(jié)構(gòu)受動載還是受靜載結(jié)構(gòu)受動載還是受靜載 結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度 是否是焊結(jié)結(jié)構(gòu)是否是焊結(jié)結(jié)構(gòu)

38、鋼材生產(chǎn)工藝: 脫氧方法(沸騰鋼,鎮(zhèn)靜鋼 ,鎮(zhèn)靜鋼 ) 化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時效對鋼化學(xué)成分、熱處理、加工硬化與時效對鋼性質(zhì)的影響性質(zhì)的影響第五節(jié)第五節(jié) 建筑鋼材的銹蝕與防止建筑鋼材的銹蝕與防止 有資料報道，當(dāng)銹蝕率大于有資料報道，當(dāng)銹蝕率大于3%時，混凝土與鋼筋之間的握時，混凝土與鋼筋之間的握裹力迅速下降，銹蝕率裹力迅速下降，銹蝕率5%時，握裹力在未銹蝕鋼筋時，握裹力在未銹蝕鋼筋50%以以下；銹蝕率達(dá)下；銹蝕率達(dá)8%時，時， 混凝土裂縫寬度混凝土裂縫寬度1.53mm，握裹力在，握裹力在未銹蝕鋼筋未銹蝕鋼筋10%以下。以下。 一、一、鋼材的銹蝕鋼材的銹蝕 （一）（一）化學(xué)銹蝕化學(xué)銹蝕

39、化學(xué)銹蝕是指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)化學(xué)銹蝕是指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕 （二）（二）電化學(xué)銹蝕電化學(xué)銹蝕(主要主要)陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) FeFe(2+)+2e陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) O2+2H2O+4e4OH-兩者結(jié)合兩者結(jié)合 Fe(2+)+2OH- Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3二、防止鋼材銹蝕的措施 1制成合金鋼 2表面覆蓋 3設(shè)置陽極或陰極保護(hù)設(shè)置陽極或陰極保護(hù)第六節(jié)第六節(jié) 鋁及鋁合金鋁及鋁合金 一、一、鋁的性質(zhì)鋁的性質(zhì) 通常是用鋁礬土作煉鋁的原料，從通常是用鋁礬土作煉鋁的原料，從中提取中提取Al2O3，再從，再從Al2O

40、3中分解出金屬鋁。從化學(xué)元素來講，中分解出金屬鋁。從化學(xué)元素來講，鋁在地殼中的含量占鋁在地殼中的含量占8.13，僅次于氧和硅，占第三位，所，僅次于氧和硅，占第三位，所以鋁在自然界的資源是豐富的。純鋁的密度為以鋁在自然界的資源是豐富的。純鋁的密度為2.70g/cm，是鋼的是鋼的1/3，熔點(diǎn)低，只有，熔點(diǎn)低，只有660，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性均很好。，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性均很好。 鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易與空氣中的氧化合，形成一層氧鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易與空氣中的氧化合，形成一層氧化鋁薄膜起保護(hù)作用，使鋁具有一定的耐腐蝕性。但由于自化鋁薄膜起保護(hù)作用，使鋁具有一定的耐腐蝕性。但由于自然生存的氧化鋁膜很薄（一般

41、小于然生存的氧化鋁膜很?。ㄒ话阈∮?.1m），因而耐蝕性有），因而耐蝕性有限。另外純鋁不耐堿，不耐強(qiáng)酸，也不能與鹵素元素接觸，限。另外純鋁不耐堿，不耐強(qiáng)酸，也不能與鹵素元素接觸，否則就會被迅速腐蝕。否則就會被迅速腐蝕。 鋁的塑性很好，伸長率可達(dá)鋁的塑性很好，伸長率可達(dá)3550，鋁材的缺點(diǎn)是強(qiáng)，鋁材的缺點(diǎn)是強(qiáng)度和硬度不高（度和硬度不高（ Rp0.2 35150MPa， Rm 90170MPa，HBW=2344），剛度低，故工程中不用純鋁制），剛度低，故工程中不用純鋁制品，而是在其中加入合金元素制成鋁合金使用。品，而是在其中加入合金元素制成鋁合金使用。 二、二、鋁合金鋁合金 (合金元素，如銅、鎂、

42、錳、硅、鋅合金元素，如銅、鎂、錳、硅、鋅 ) 按加工方式的不同，按加工方式的不同，鋁合金可分為鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類。鋁合金可分為鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類。 （一）（一）鑄造鋁合金鑄造鋁合金(常用的有鋁硅（常用的有鋁硅（AlSi）、鋁銅（）、鋁銅（AlCu）、鋁）、鋁鎂（鎂（AlMg）及鋁鋅（）及鋁鋅（AlZn）四種，其牌號用符號）四種，其牌號用符號ZL和三位數(shù)字組成，如和三位數(shù)字組成，如ZL101、ZL201等。三位數(shù)中的第一位數(shù)表示合金種類，其中等。三位數(shù)中的第一位數(shù)表示合金種類，其中1代表鋁硅合金，代表鋁硅合金，2代表鋁銅合金，代表鋁銅合金，3代表鋁鎂合金，代表鋁鎂合金，4代表

43、鋁鋅合金，后面兩位數(shù)表示該合金的順代表鋁鋅合金，后面兩位數(shù)表示該合金的順序號。鑄造鋁合金常用于制作建筑五金配件序號。鑄造鋁合金常用于制作建筑五金配件 ) （二）（二）變形鋁合金變形鋁合金(按強(qiáng)化的方式不同，變形鋁合金可分為熱處理非按強(qiáng)化的方式不同，變形鋁合金可分為熱處理非強(qiáng)化型和熱處理強(qiáng)化型兩種。前者不能用淬火熱處理提高強(qiáng)度，如強(qiáng)化型和熱處理強(qiáng)化型兩種。前者不能用淬火熱處理提高強(qiáng)度，如AlMn、AlMg合金；后者可以通過熱處理提高強(qiáng)度，如合金；后者可以通過熱處理提高強(qiáng)度，如AlCuMg（硬鋁，強(qiáng)度（硬鋁，強(qiáng)度392Mpa以上）、以上）、AlZnMg（超硬鋁，強(qiáng)度（超硬鋁，強(qiáng)度539Mpa以上）、以上）、AlSiMg（鍛鋁）合金等。（鍛鋁）合金等。 )變形鋁合金可分為防銹鋁合金（變形鋁合金可分為防銹鋁合金（LF）、硬鋁合金）、硬鋁合金（LY）、超硬鋁合金（）、超硬