第八章金屬材料

1、金屬材料金屬材料 蘭州理工大學(xué)蘭州理工大學(xué)1.11.1金屬材料分類金屬材料分類鐵元素為主要成分的金屬及鐵元素為主要成分的金屬及合金合金 。 生鐵、鋼生鐵、鋼、合金鋼等、合金鋼等 ;其他金屬元素為主要成分的其他金屬元素為主要成分的金屬及其合金金屬及其合金 。鋁合金、銅合金等鋁合金、銅合金等黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬金金 屬屬 材材 料料1.2 1.2 土木工程用鋼材土木工程用鋼材概念：將煉鋼概念：將煉鋼生鐵生鐵和廢鋼等原料冶煉而成的鐵和廢鋼等原料冶煉而成的鐵碳碳合金合金的總稱的總稱,雜質(zhì)較少。雜質(zhì)較少。特點(diǎn)：強(qiáng)度高，塑性、韌性好，易加工，易銹特點(diǎn)：強(qiáng)度高，塑性、韌性好，易加工，易銹蝕，耐火

2、性差蝕，耐火性差1.3 1.3 鋼材的組成鋼材的組成Fe和和C的三種結(jié)合方式：的三種結(jié)合方式： 固溶體：鐵中固溶著微量的碳；固溶體：鐵中固溶著微量的碳； 化合物：鐵和碳結(jié)合成化合物化合物：鐵和碳結(jié)合成化合物Fe3C 機(jī)械混合物：固溶體和化合體的混合物機(jī)械混合物：固溶體和化合體的混合物鋼的基本晶體組織鋼的基本晶體組織: 鐵素體鐵素體 滲碳體滲碳體 珠光體珠光體1.4 1.4 鋼材分類鋼材分類化學(xué)成分化學(xué)成分分分 類類合金鋼合金鋼碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼：含碳量：含碳量0.25%中碳鋼中碳鋼：含碳量：含碳量0.25%0.6%高碳鋼：含碳量高碳鋼：含碳量0.6%低合金鋼低合金鋼：合金元素總量：合金元

3、素總量5%中合金鋼：合金元素總量中合金鋼：合金元素總量5%10%高合金鋼：合金元素高合金鋼：合金元素10%1.4 1.4 鋼材分類鋼材分類質(zhì)量分類質(zhì)量分類普通鋼普通鋼：硫：硫0.050%；磷；磷0.045%優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼：硫：硫0.035%；磷；磷0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼：硫：硫0.025%；磷；磷0.025%特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼：硫：硫0.025%；磷；磷0.015%1.4 1.4 鋼材分類鋼材分類冶煉方法分類冶煉方法分類平爐鋼平爐鋼氧氣轉(zhuǎn)爐氧氣轉(zhuǎn)爐電爐電爐爐種爐種原料原料特點(diǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)鋼種生產(chǎn)鋼種平爐平爐生鐵、廢鋼生鐵、廢鋼容量大，冶煉時間長，鋼質(zhì)容量大，冶煉時間長，鋼質(zhì)較好且穩(wěn)定，成

4、本較高較好且穩(wěn)定，成本較高碳素鋼、低合金鋼碳素鋼、低合金鋼氧氣轉(zhuǎn)爐氧氣轉(zhuǎn)爐鐵水、廢鋼鐵水、廢鋼冶煉速度快，生產(chǎn)效率高，冶煉速度快，生產(chǎn)效率高，鋼質(zhì)較好鋼質(zhì)較好碳素鋼、低合金鋼碳素鋼、低合金鋼電爐電爐廢鋼廢鋼容積小，耗電大，控制嚴(yán)格，容積小，耗電大，控制嚴(yán)格，鋼質(zhì)好，但成本高鋼質(zhì)好，但成本高合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼1.4 1.4 鋼材分類鋼材分類冶煉時脫氧程度冶煉時脫氧程度分分 類類沸騰鋼沸騰鋼 F鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 Z(可省略可省略)特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼 TZ (可省略可省略)半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 b沸騰鋼：沸騰鋼：脫氧不充分，鋼液注入錠模時會有大量氣體溢出，脫氧不充分，鋼液注入錠模時會有大

5、量氣體溢出，引起鋼水劇烈沸騰。引起鋼水劇烈沸騰。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：組織不夠致密，雜質(zhì)較多，磷硫偏析嚴(yán)重，沖擊韌組織不夠致密，雜質(zhì)較多，磷硫偏析嚴(yán)重，沖擊韌 性、可焊性差。性、可焊性差。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低，產(chǎn)量高，可廣泛用于一般建筑成本低，產(chǎn)量高，可廣泛用于一般建筑鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，鋼液注入錠模時基本無氣泡產(chǎn)生，平脫氧充分，鋼液注入錠模時基本無氣泡產(chǎn)生，平靜的冷卻凝固。靜的冷卻凝固。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：成本高。成本高。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：組織致密，成分均勻，性能穩(wěn)定。多用于預(yù)應(yīng)力砼組織致密，成分均勻，性能穩(wěn)定。多用于預(yù)應(yīng)力砼 及承受沖擊荷載和焊接等重要結(jié)構(gòu)及承受沖擊荷載和焊接等重要結(jié)構(gòu)。 2.1 一次

6、單向拉伸時的性能一次單向拉伸時的性能 1.條件：條件：標(biāo)準(zhǔn)試件（標(biāo)準(zhǔn)試件（GB2282002GB2282002），常溫（），常溫（2020）靜載。）靜載。含碳量為含碳量為0.1%0.1%0.3%0.3%。 標(biāo)準(zhǔn)試件：標(biāo)準(zhǔn)試件：l lo o/d=5/d=5、1010；l lo o- -標(biāo)距；標(biāo)距； d -d - -直徑直徑2 2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能L od d2.階段劃分階段劃分A.A.低碳鋼和低合金鋼低碳鋼和低合金鋼-曲線可以分為曲線可以分為五個階段五個階段： (1)(1)彈性階段彈性階段(OB(OB段段) )OAOA段材料處于純彈性，段材料處于純彈性，即即: :比例極限比例極限EA

7、BAB段有一定的段有一定的塑性變形塑性變形, , 但但整個整個OBOB段卸載段卸載時，時，=0=0；E=206E=20610103 3N/mmN/mm2 2uOpEBCDAEyp（2 2）彈塑性階段（）彈塑性階段（BC) BC) 彈性極限彈性極限 該段很短該段很短, ,表現(xiàn)出鋼材的非彈性性質(zhì)表現(xiàn)出鋼材的非彈性性質(zhì); ; B B屈服上限屈服上限; ; C C屈服下限屈服下限( (屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)) )（3 3）塑性階段（）塑性階段（CD)CD) 該段該段基本基本 保持不變（水保持不變（水 平平),), 急劇急劇 增大增大, ,稱為屈稱為屈 服臺階或流服臺階或流 幅段幅段, ,變形模變形模 量量 E

8、= 0E = 0uOpEBCDAEyy（4 4）強(qiáng)化階段）強(qiáng)化階段(DE(DE段段) )極限抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度f fu u（5 5）頸縮階段）頸縮階段(EF(EF段段) )隨荷載的增加隨荷載的增加緩慢增大緩慢增大, ,但但增加較快增加較快uOpEBCDAEyB.B.對無明顯屈服點(diǎn)的鋼材（熱處理鋼材）對無明顯屈服點(diǎn)的鋼材（熱處理鋼材） 該種鋼材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變該種鋼材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變 形小，破壞突然。形小，破壞突然。 設(shè)計時取相當(dāng)于設(shè)計時取相當(dāng)于 殘余變形為殘余變形為0.2%0.2% 時所對應(yīng)的應(yīng)力時所對應(yīng)的應(yīng)力 作為屈服點(diǎn)作為屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)fy=f

9、0.20.2%fup3.應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡化應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡化1)1)彈性極限彈性極限f fy y與比例極限與比例極限fpfp相差很??；相差很?。?)2)超過超過 f fy y到屈服臺階終止到屈服臺階終止的變形約為的變形約為2.5%-3%2.5%-3%，足，足以滿足考慮結(jié)構(gòu)的塑性變以滿足考慮結(jié)構(gòu)的塑性變形發(fā)展的要求。形發(fā)展的要求。 （1 1）鋼材可以簡化為）鋼材可以簡化為理想彈塑性體理想彈塑性體2.5%-3%fy 00.15%（2 2）鋼材在靜載作用下：）鋼材在靜載作用下：強(qiáng)度計算以強(qiáng)度計算以fyfy為依據(jù)為依據(jù);fu;fu為結(jié)構(gòu)的安全儲備。為結(jié)構(gòu)的安全儲備。（規(guī)范規(guī)定用于塑性設(shè)計的鋼材（規(guī)范規(guī)

10、定用于塑性設(shè)計的鋼材 1.21.2，實(shí)測值之比，實(shí)測值之比）（3 3）斷裂時變形約為彈性變形的）斷裂時變形約為彈性變形的200200倍，在破壞前產(chǎn)生明顯可倍，在破壞前產(chǎn)生明顯可見的塑性變形，可及時補(bǔ)救見的塑性變形，可及時補(bǔ)救。 O0.15%22%fufyf fu u- -f fy yyu/4.單向拉伸時鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)單向拉伸時鋼材的機(jī)械性能指標(biāo) （1 1）屈服點(diǎn)）屈服點(diǎn)f fy y-應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應(yīng)的應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應(yīng)的應(yīng)力，它是衡量鋼材的力，它是衡量鋼材的承載能力承載能力和確定和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計值鋼材強(qiáng)度設(shè)計值的重要的重要指標(biāo)。指標(biāo)。（2 2）抗拉強(qiáng)度

11、）抗拉強(qiáng)度fu-fu-應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力，它應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材是鋼材最大的抗拉強(qiáng)度最大的抗拉強(qiáng)度。LodNNNLdN（3 3）伸長率）伸長率%10000lll%100010AAA（4 4）斷面收縮率）斷面收縮率它是衡量鋼材塑性應(yīng)變能力的重要指標(biāo)。它是衡量鋼材塑性應(yīng)變能力的重要指標(biāo)。當(dāng)當(dāng)l l0 0/d=5/d=5時，用時，用5 5表示，當(dāng)表示，當(dāng)l l0 0/d=10/d=10時，用時，用1010表示。表示。A0A12.2 沖擊韌性沖擊韌性 韌性韌性是鋼材抵抗沖是鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它用材擊荷載的能力，它用材料在斷裂時所吸收的總料在斷裂時所吸收的總能量來量度（

12、能量來量度（C Cv v）。韌）。韌性是鋼材強(qiáng)度和塑性的性是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。綜合指標(biāo)。 沖擊韌性：沖擊韌性：在在動力荷動力荷載載作用下，材料吸收作用下，材料吸收能量能量的能力。的能力。 沖擊韌性試驗(yàn)沖擊韌性試驗(yàn) 對需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫對需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性合格的保證。沖擊韌性合格的保證。(a)梅氏U型缺口 (b)夏比V型缺口夏比試驗(yàn)法：由試件斷裂吸收的能量夏比試驗(yàn)法：由試件斷裂吸收的能量CvCv來衡鋼材的沖擊韌來衡鋼材的沖擊韌性，單位：性，單位：J J。缺口韌性值受溫度的影響，缺口韌性值受溫度的影響，溫度低于某值時將急劇降低。溫度低于某

13、值時將急劇降低。（20205 5）沖擊韌性、）沖擊韌性、0 0 沖擊韌性、（沖擊韌性、（-20 -20 或或-40 -40 ）沖擊韌性）沖擊韌性(a)梅氏U型缺口 (b)夏比V型缺口2.3 硬度硬度鋼材的硬度鋼材的硬度指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。變形的能力。測定鋼材硬度較的方法有測定鋼材硬度較的方法有布氏法（布氏法（HB）洛氏法、維氏法等。洛氏法、維氏法等。布氏硬度測定示意圖試驗(yàn)布氏硬度測定示意圖試驗(yàn)2.4 鋼材的疲勞強(qiáng)度鋼材的疲勞強(qiáng)度鋼材在交變荷載反復(fù)作用下應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)鋼材在交變荷載反復(fù)作用下應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時突然發(fā)生度時突然

14、發(fā)生脆性斷裂脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞。鋼材在無窮次交變荷載作用下不引起斷裂的最鋼材在無窮次交變荷載作用下不引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值，稱為疲勞強(qiáng)度限值，實(shí)際測量大循環(huán)應(yīng)力值，稱為疲勞強(qiáng)度限值，實(shí)際測量時常以時常以2106次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)2.5 鋼材的機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能鋼材冷彎試驗(yàn)示意圖鋼材冷彎試驗(yàn)示意圖 冷彎性能冷彎性能是檢驗(yàn)鋼材彎是檢驗(yàn)鋼材彎曲變形能力或塑性性能，還曲變形能力或塑性性能，還是顯示是顯示鋼材內(nèi)部缺陷鋼材內(nèi)部缺陷狀況的狀況的一項(xiàng)指標(biāo)；是鑒定鋼材在一項(xiàng)指標(biāo)；是鑒定鋼材在彎彎曲狀態(tài)曲狀態(tài)下下塑性應(yīng)變能力塑性應(yīng)變能力和和鋼鋼材

15、質(zhì)量材質(zhì)量的綜合指標(biāo)的綜合指標(biāo)。2.5.1 鋼材的冷彎性能鋼材的冷彎性能2.5.1 鋼材的冷彎性能鋼材的冷彎性能可焊性：指焊接后的焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)相可焊性：指焊接后的焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)相.鋼材的可焊性與其組成有關(guān)系，含碳量大于鋼材的可焊性與其組成有關(guān)系，含碳量大于0.25的的鋼材鋼材可焊性較差，磷硫等雜質(zhì)的含量增加時，可焊可焊性較差，磷硫等雜質(zhì)的含量增加時，可焊性降低，硫會顯著增加焊縫的脆性。性降低，硫會顯著增加焊縫的脆性。2.4.2 鋼材的焊接性能鋼材的焊接性能3.1.1 冷加工強(qiáng)化冷加工強(qiáng)化 概念概念鋼材在常溫下進(jìn)行加工，使其產(chǎn)生一定的塑性變形，鋼材在常溫下進(jìn)行加工，使其產(chǎn)生一定

16、的塑性變形，屈服強(qiáng)度提高，塑性韌性下降的現(xiàn)象。屈服強(qiáng)度提高，塑性韌性下降的現(xiàn)象。 冷拉冷拉當(dāng)加載超過材料比例極限卸載后，出現(xiàn)殘余變形，再當(dāng)加載超過材料比例極限卸載后，出現(xiàn)殘余變形，再 次加載則次加載則屈服點(diǎn)提高，塑韌性降低屈服點(diǎn)提高，塑韌性降低的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 時效時效鋼筋冷拉后鋼筋冷拉后內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力存在，其會促使鋼筋內(nèi)晶體組織調(diào)存在，其會促使鋼筋內(nèi)晶體組織調(diào) 整，經(jīng)過調(diào)整，屈服強(qiáng)度又進(jìn)一步提高。整，經(jīng)過調(diào)整，屈服強(qiáng)度又進(jìn)一步提高。自然時效自然時效將冷加工處理后的鋼筋，常溫下存放將冷加工處理后的鋼筋，常溫下存放151520d20d人工時效人工時效將冷加工處理后的鋼筋，加熱至將冷加工處理后的鋼筋

17、，加熱至100100200200后保持后保持 23h 3 鋼材的冷加工和熱處理鋼材的冷加工和熱處理3.1 鋼材的冷加工和熱處理鋼材的冷加工和熱處理鋼材冷拉前后的拉伸曲線鋼材冷拉前后的拉伸曲線3.1 鋼材的冷加工和熱處理鋼材的冷加工和熱處理3.1.2 鋼材冷拔鋼材冷拔3.2 鋼材熱處理鋼材熱處理將鋼材按規(guī)定溫度，進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理，將鋼材按規(guī)定溫度，進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理，以改變其組織的工藝。包括以改變其組織的工藝。包括退火、正火、淬火、回退火、正火、淬火、回火火。 （淬火+回火=調(diào)質(zhì)鋼） 4.1 化學(xué)成分化學(xué)成分 普通碳素鋼中普通碳素鋼中FeFe占占99%99%，其他雜質(zhì)元素占其他雜質(zhì)

18、元素占1%1%； 普通低合金鋼中合金元素普通低合金鋼中合金元素5%5%。 1. 1. 碳（碳（C C）：鋼材強(qiáng)度的主要來源，：鋼材強(qiáng)度的主要來源，隨其含量增加，強(qiáng)度增加，隨其含量增加，強(qiáng)度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低塑性降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低。 一般控制在一般控制在0.22%0.22%以以下，下， 在在0.20.2以下時，可焊性良好。以下時，可焊性良好。 4 其它因素對鋼材性能的影響其它因素對鋼材性能的影響 2.2.硫（硫（S S）：有害元素，熱脆性。不得超過：有害元素，熱脆性。不得超過0.05%0.05%。 3.3.磷（磷（P P）：有害元素，冷脆性?？垢g能力略有提高，

19、：有害元素，冷脆性?？垢g能力略有提高，可焊性降低。不得超過可焊性降低。不得超過0.045%0.045%。 4.4.錳（錳（MnMn）：合金元素。弱脫氧劑。與：合金元素。弱脫氧劑。與S S形成形成MnSMnS，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)16001600，可以消除一部分，可以消除一部分S S的有害作用的有害作用。 5.5.硅（硅（SiSi）：合金元素。強(qiáng)脫氧劑。：合金元素。強(qiáng)脫氧劑。 6.6.釩（釩（V V）：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，其碳化：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。7.7.氧（氧（O O）：有害雜質(zhì)，與：有

20、害雜質(zhì)，與S相似。相似。8.8.氮（氮（N N）：有害雜質(zhì)，與：有害雜質(zhì)，與P相似。相似。9.9.銅（銅（CuCu）：提高抗銹蝕性，提高強(qiáng)度，對可焊性有影響。：提高抗銹蝕性，提高強(qiáng)度，對可焊性有影響。4.2 溫度影響溫度影響4.2.14.2.1正溫范圍正溫范圍 200200以內(nèi)對以內(nèi)對鋼材性能無大鋼材性能無大影響，該范圍影響，該范圍內(nèi)隨溫度升高內(nèi)隨溫度升高總的趨勢是強(qiáng)總的趨勢是強(qiáng)度、彈性模量度、彈性模量降低，塑性增降低，塑性增大。大。8006004002000N/mm2Efufy200400600溫度對鋼材機(jī)械性能的影響溫度對鋼材機(jī)械性能的影響20406080%2202102001901801

21、70160E Ex10 x103 3T(0C) 250250左右抗拉強(qiáng)度略有提高，塑性降低，脆性增加左右抗拉強(qiáng)度略有提高，塑性降低，脆性增加蘭蘭脆現(xiàn)象脆現(xiàn)象，該溫度區(qū)段稱為，該溫度區(qū)段稱為“蘭脆區(qū)蘭脆區(qū)”。 260260320320產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。 600600左右彈性模量趨于零左右彈性模量趨于零 ，承載能力幾乎完全喪失。，承載能力幾乎完全喪失。 當(dāng)溫度低于常當(dāng)溫度低于常溫時，鋼材的脆性溫時，鋼材的脆性傾向隨溫度降低而傾向隨溫度降低而增加，增加，材料強(qiáng)度略材料強(qiáng)度略有提高，但其塑性有提高，但其塑性和韌性降低，該現(xiàn)和韌性降低，該現(xiàn)象稱為低穩(wěn)冷脆。象稱為低穩(wěn)冷脆。4.2.24.2.2負(fù)

22、溫范圍負(fù)溫范圍脆性破壞脆性破壞轉(zhuǎn)變過渡區(qū)段轉(zhuǎn)變過渡區(qū)段塑性破壞塑性破壞反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)試驗(yàn)溫度試驗(yàn)溫度T T0 0C C沖擊斷裂功沖擊斷裂功C Cv vT1T2T0沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線4.3 應(yīng)力集中應(yīng)力集中概念概念 構(gòu)件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突變時，應(yīng)力不構(gòu)件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突變時，應(yīng)力不均勻，力線變曲折，缺陷處有高峰應(yīng)力。均勻，力線變曲折，缺陷處有高峰應(yīng)力。應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中的影響反復(fù)荷載作用（疲勞問題反復(fù)荷載作用（疲勞問題）板厚、直徑的影響板厚、直徑的影響 4.4 其其 它它確定鋼材種類及其質(zhì)量等級確定鋼材種類及其質(zhì)量等級。鋼材的選用原則

23、鋼材的選用原則 1、結(jié)構(gòu)的重要性結(jié)構(gòu)的重要性 安全等級不同，所選鋼材的質(zhì)量等級也應(yīng)不同，安全等級不同，所選鋼材的質(zhì)量等級也應(yīng)不同，重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件選用質(zhì)量好的鋼材。重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件選用質(zhì)量好的鋼材。 2、荷載特征荷載特征 荷載為靜力或動力荷載，應(yīng)選用各項(xiàng)性能不同的荷載為靜力或動力荷載，應(yīng)選用各項(xiàng)性能不同的鋼材。鋼材。5.1 鋼材的選擇鋼材的選擇5 土木工程常用鋼材的品種及應(yīng)用土木工程常用鋼材的品種及應(yīng)用 3、連接方法、連接方法 焊接應(yīng)選擇可焊性好的鋼材。焊接應(yīng)選擇可焊性好的鋼材。 非焊接結(jié)構(gòu)對含碳量可降低要求。非焊接結(jié)構(gòu)對含碳量可降低要求。 4、結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境、結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境 處于負(fù)溫

24、下工作時，選用負(fù)溫沖擊處于負(fù)溫下工作時，選用負(fù)溫沖擊合格的鋼材，合格的鋼材，結(jié)構(gòu)周圍有腐蝕介質(zhì)存在時要選用抗銹性好的鋼材。結(jié)構(gòu)周圍有腐蝕介質(zhì)存在時要選用抗銹性好的鋼材。 5、鋼材的厚度、鋼材的厚度 厚度大焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材。厚度大焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材。5.1 鋼材的選擇鋼材的選擇鋼材的選用原則鋼材的選用原則 承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)和硫、磷的極限含量。點(diǎn)和硫、磷的極限含量。 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材尚應(yīng)具有尚應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證冷彎試驗(yàn)的合格保證。 對

25、需要驗(yàn)算疲勞以及主要的受拉或受彎的焊接結(jié)對需要驗(yàn)算疲勞以及主要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊性的合格保證常溫或負(fù)溫沖擊性的合格保證. .鋼材選擇的建議：鋼材選擇的建議：5.1 鋼材的選擇鋼材的選擇1.1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB700-2006GB700-2006碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號的組成：牌號的組成： 1 1、Q Q代表屈服強(qiáng)度的字母；代表屈服強(qiáng)度的字母； 2 2、屈服點(diǎn)的數(shù)值、屈服點(diǎn)的數(shù)值； 3 3、質(zhì)量等級符號、質(zhì)量等級符號AA、B B、C C、D D四個等級四個等級 4 4、脫氧方法、脫氧方法FF、b b，Z Z、TZTZ 對于厚度方向性能

26、鋼板，在質(zhì)量等級后面加上厚度方對于厚度方向性能鋼板，在質(zhì)量等級后面加上厚度方向性能級別（向性能級別（Z15Z15、Z25Z25、Z35 Z35 ）。）。 適用于作成鋼筋、型鋼和鋼板等用于建造房屋橋梁。適用于作成鋼筋、型鋼和鋼板等用于建造房屋橋梁。 5.2 建筑常用鋼材建筑常用鋼材牌號統(tǒng)一數(shù)字代號a等級厚度（或直徑）/mm脫氧方法化學(xué)成分/，不大于CSiMnPSQ195U11952F、Z0.120.300.500.0350.040Q215U12152AF、Z0.150.351.200.0450.050U12155B0.045Q235U12352AF、Z0.220.0351.400.0450.05

27、0U12355B0.20b0.045U12358CZ0.170.0400.040U12359DTZ0.035Q275U12752AF、Z0.240.0351.500.0450.050U12755B40Z0.210.0450.045400.22U12758CZ0.200.0400.040U12759DTZ0.035注：a 表中為鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼牌號的統(tǒng)一數(shù)字，沸騰鋼牌號的統(tǒng)一數(shù)字代號如下： Q195FU11952； Q215AFU12150，Q215BFU12153； Q235AFU12350，Q235BFU12353； Q275AFU12750。b 經(jīng)需方同意，Q235B的碳含量可不大于0.

28、22%。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分GB/T700-2006 牌號等級屈服強(qiáng)度aReH/（N/mm2），不小于抗拉強(qiáng)度bRm/（N/mm2）斷后伸長率A/%，不小于沖擊試驗(yàn)（V型缺口）厚度（或直徑）/mm厚度（或直徑）/mm溫度/沖擊吸收功（縱向）/J不小于16164040606010010015015020040406060100100150150200Q19519518531543033Q215A2152051951851751653354503130292726B+2027Q235A2352252152151951853705002625242221B+2027cC0D-20Q275A2752

29、652552452252154105402221201817B+2027C0D-20a Q195的屈服強(qiáng)度值僅供參考，不作交貨條件。b 厚度大于100mm的鋼材，抗拉強(qiáng)度下限允許降低20N/mm2。寬度鋼（包括剪切鋼板）抗拉強(qiáng)度上限不坐交貨條件。C 厚度小于25mm的Q235B級鋼材，如供方能保證沖擊吸收功值合格，經(jīng)需方同意，可不作檢驗(yàn)。Q195強(qiáng)度不高，塑性、韌性、加工性能與焊強(qiáng)度不高，塑性、韌性、加工性能與焊 接性能較好，主要用于軋制薄板和盤條接性能較好，主要用于軋制薄板和盤條Q215與與Q195鋼基本相同，強(qiáng)度稍高，大量用鋼基本相同，強(qiáng)度稍高，大量用作管坯、螺栓等作管坯、螺栓等Q235強(qiáng)

30、度適中，有良好的承載性，又具有較好強(qiáng)度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性、韌性，可焊性、加工性較好，是鋼結(jié)構(gòu)的塑性、韌性，可焊性、加工性較好，是鋼結(jié)構(gòu)常用牌號。常用牌號。2.2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共共31個牌號，表示方法以平均含碳量（以個牌號，表示方法以平均含碳量（以0.01%為單位）為單位）含錳量標(biāo)準(zhǔn)、脫氧程度代號組成。例如：含錳量標(biāo)準(zhǔn)、脫氧程度代號組成。例如：10F 平均含碳量為平均含碳量為0.10%的沸騰鋼的沸騰鋼45Mn平均含碳量為平均含碳量為0.45%，較高含錳量的鎮(zhèn)靜鋼，較高含錳量的鎮(zhèn)靜鋼常用：常用：3045號鋼主要用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強(qiáng)度螺栓等號鋼主要用于重要結(jié)

31、構(gòu)的鋼鑄件和高強(qiáng)度螺栓等45號鋼用作預(yù)應(yīng)力混凝土錨具號鋼用作預(yù)應(yīng)力混凝土錨具6580號鋼用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力砼用鋼絲和鋼絞線號鋼用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力砼用鋼絲和鋼絞線GB/T699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3.3.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入總量小于碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入總量小于5的合金元素即得低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)的合金元素即得低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼。主要合金元素有錳、硅、釩、鈦、鈮、鉻、鎳及稀土元素等。鋼。主要合金元素有錳、硅、釩、鈦、鈮、鉻、鎳及稀土元素等。 牌號組成：牌號組成： 1 1、Q Q代表屈服強(qiáng)度的字母；代表屈服強(qiáng)度的字母； 2 2、屈服點(diǎn)的數(shù)值、屈服點(diǎn)的數(shù)值； 3 3、代表

32、高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼的漢語拼音字母、代表高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼的漢語拼音字母GJGJ； 4 4、質(zhì)量等級符號、質(zhì)量等級符號AA、B B、C C、D D、E E四個等級四個等級 Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460、Q500Q500、Q550Q550、Q620Q620、Q690Q690與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，具有較高的強(qiáng)度塑性、韌性和可焊性好，抗與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，具有較高的強(qiáng)度塑性、韌性和可焊性好，抗沖擊性強(qiáng)、耐低溫和腐蝕沖擊性強(qiáng)、耐低溫和腐蝕. .主要用于軋制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和主要用于軋制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和砼結(jié)構(gòu)中，特別

33、適用于重型、高層、大跨度結(jié)構(gòu)。砼結(jié)構(gòu)中，特別適用于重型、高層、大跨度結(jié)構(gòu)。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/T1591-2008） 牌號質(zhì)量等級拉伸試驗(yàn)a,b,c以下公稱厚度（直徑，邊長）下屈服強(qiáng)度（Rel）/Mpa以下公稱厚度（直徑，邊長）抗拉強(qiáng)度（Rm）/Mpa斷后伸長率（A）%公稱厚度(直徑，邊長)16mm16mm40mm40mm63mm63mm80mm80mm100mm100mm150mm150mm200mm200mm250mm250mm400mm40mm40mm63mm63mm80mm80mm100mm100mm150mm150mm250mm250mm400mm40mm40

34、mm63mm63mm100mm100mm150mm150mm250mm250mm400mmQ345A3453353253153052852752654706304706304706304706304506004506002019191817BC2120201918D26545060017EQ390A39037035033033031049065049065049065049065047062020191918BCDE鋼結(jié)構(gòu)采用的型材有：鋼結(jié)構(gòu)采用的型材有： 熱軋鋼板、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼。熱軋鋼板、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼。1 1、熱軋鋼板、熱軋鋼板 “-” -” 寬度寬度厚度厚度長度（長度（

35、mmmm）2 2、熱軋型鋼、熱軋型鋼 （1 1）熱軋角鋼）熱軋角鋼 等肢角鋼等肢角鋼 L L肢寬肢寬肢厚肢厚 不等肢角鋼不等肢角鋼 L L長肢寬長肢寬短肢寬短肢寬肢厚肢厚5.3 鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼肢寬度肢寬度肢厚度肢厚度 長肢寬度長肢寬度短肢寬度短肢寬度肢厚度肢厚度 （2 2）熱軋工字鋼）熱軋工字鋼普通工字鋼普通工字鋼 “ “I”I”和號數(shù)和號數(shù)( (代表截面高度厘米數(shù)代表截面高度厘米數(shù)) )輕型工字鋼輕型工字鋼 “ “QI”QI”和號數(shù)和號數(shù)( (代表截面高度厘米數(shù)代表截面高度厘米數(shù)) )2020號以上的工字鋼，按腹板厚度號以上的工字鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分同一號數(shù)又分a a、b b、c c三類。三類。 （3 3）熱軋槽鋼）熱軋槽鋼普通槽鋼普通槽鋼 “ “”和號數(shù)和號數(shù)輕型槽鋼輕型槽鋼 “ “Q”Q”和號數(shù)和號數(shù)1414號以上的槽鋼，按腹板厚度號以上的槽鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分同一號數(shù)又分a a、b b、c c三類三類5.3 鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼（4 4）H H型鋼型鋼( (高高X X寬寬X X腹板厚腹板厚X X翼緣厚）翼緣厚） 寬翼緣寬翼緣H H型鋼型鋼（HW,HM,HN)，用于軸壓、壓彎，用于