《建筑材料》第二十二次課(第七章)

1、建筑材料教案 第七章 金屬材料鋼材建筑工程系建筑工程系主講教師：李棱雪主講教師：李棱雪7.3 鋼材的冷加工、時效及熱處理鋼材的冷加工、時效及熱處理7.3.1 冷加工冷加工 將鋼材于常溫下進行冷拉、冷拔、冷軋等，使將鋼材于常溫下進行冷拉、冷拔、冷軋等，使其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強度，降低塑性其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強度，降低塑性韌性，這個過程稱為冷加工強化處理。韌性，這個過程稱為冷加工強化處理。n冷拉是將鋼筋拉至應(yīng)冷拉是將鋼筋拉至應(yīng)力力-應(yīng)變曲線的強化應(yīng)變曲線的強化階段內(nèi)任一點階段內(nèi)任一點K處，處，然后緩慢卸去荷載，然后緩慢卸去荷載，當再度加載時，其屈當再度加載時，其屈服點將有所提高，塑

2、服點將有所提高，塑性變形能力將有所降性變形能力將有所降低。鋼筋經(jīng)冷拉后，低。鋼筋經(jīng)冷拉后，一般屈服點可提高一般屈服點可提高20%25%。將鋼筋通過硬質(zhì)合金拔絲?？讖娦欣?，使之將鋼筋通過硬質(zhì)合金拔絲?？讖娦欣危怪粌H受拉、而且受擠壓以提高強度。每次冷拔不僅受拉、而且受擠壓以提高強度。每次冷拔斷面縮小應(yīng)為斷面縮小應(yīng)為10%以下，可多次冷拔以下，可多次冷拔n在這個過程中，強度可提高在這個過程中，強度可提高40-60%，效果好，效果好于冷拉于冷拉,但失去軟鋼的塑性和韌性，但失去軟鋼的塑性和韌性，n而具有硬鋼的特點。而具有硬鋼的特點。注意：注意：冷拔鋼絲冷拔鋼絲屈強比屈強比較大，相應(yīng)的安全儲較大，

3、相應(yīng)的安全儲備較小。備較小。n冷軋是將圓鋼在軋鋼機上軋成斷面形狀規(guī)冷軋是將圓鋼在軋鋼機上軋成斷面形狀規(guī)則的鋼筋，可以提高其強度及與混凝土的則的鋼筋，可以提高其強度及與混凝土的粘接力。鋼筋在冷軋時，縱向與橫向同時粘接力。鋼筋在冷軋時，縱向與橫向同時產(chǎn)生變形，因而能較好地保持其塑性和內(nèi)產(chǎn)生變形，因而能較好地保持其塑性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性。部結(jié)構(gòu)的均勻性。 冷加工的特點：冷加工的特點： 提高屈服強度，但塑性變形降低。提高屈服強度，但塑性變形降低。冷加工的目的：冷加工的目的： 經(jīng)過冷加工的鋼材，可適當減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過冷加工的鋼材，可適當減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計截面，或減小混凝土中配筋數(shù)量，從而達到節(jié)

4、約設(shè)計截面，或減小混凝土中配筋數(shù)量，從而達到節(jié)約鋼材的目的。具有明顯的經(jīng)濟效益。鋼材的目的。具有明顯的經(jīng)濟效益?？偪?結(jié)結(jié) 將經(jīng)過冷拉的鋼筋于將經(jīng)過冷拉的鋼筋于常溫下存放常溫下存放151520d20d， 或或加熱到加熱到100100200200，并保持，并保持2h2h左右，左右， 這個過程稱為時效處理。這個過程稱為時效處理。自然時效自然時效人工時效人工時效7.4.2 7.4.2 時效處理時效處理n作用作用: 鋼筋冷拉以后再經(jīng)過時效處理，其屈服點鋼筋冷拉以后再經(jīng)過時效處理，其屈服點進一步提高，抗拉強度也有提高，塑性、韌性有進一步提高，抗拉強度也有提高，塑性、韌性有所降低。所降低。 時效過程中應(yīng)力

5、的消減時效過程中應(yīng)力的消減, 彈性模量可基本恢復(fù)。彈性模量可基本恢復(fù)。n時效敏感性時效敏感性因時效而導(dǎo)致性能改變的程度。因時效而導(dǎo)致性能改變的程度。故動荷載重要結(jié)構(gòu)，選用時效敏感性故動荷載重要結(jié)構(gòu)，選用時效敏感性 的鋼材。的鋼材。小小建筑鋼材的冷加工與時效建筑鋼材的冷加工與時效n意義：意義：可提高強度，冷拉后屈服強度可提高可提高強度，冷拉后屈服強度可提高20%30%，時效處理后還可使抗拉強度提高。，時效處理后還可使抗拉強度提高?？晒?jié)約鋼材可節(jié)約鋼材20%30%。對于受動荷載或。對于受動荷載或經(jīng)常處于中溫條件工作的鋼結(jié)構(gòu)，如橋梁、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，為避免過大脆性

6、，出現(xiàn)突鋼軌、鍋爐等，為避免過大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時效敏感小的鋼材。然斷裂，要求采用時效敏感小的鋼材。習(xí)題習(xí)題n1.某廠生產(chǎn)鋼筋混凝土梁，配筋需用冷拉鋼筋，某廠生產(chǎn)鋼筋混凝土梁，配筋需用冷拉鋼筋，但現(xiàn)有冷拉鋼筋不夠長，因此將此鋼筋對接焊接但現(xiàn)有冷拉鋼筋不夠長，因此將此鋼筋對接焊接加長使用？錯加長使用？錯n2.鋼筋經(jīng)冷拉及時效處理后，其性質(zhì)將產(chǎn)生變化鋼筋經(jīng)冷拉及時效處理后，其性質(zhì)將產(chǎn)生變化的是的是_ADE_。nA.屈服強度提高屈服強度提高 B.塑性提高塑性提高 nC.沖擊韌性降低沖擊韌性降低 D.抗拉強度提高抗拉強度提高 nE.塑性降低塑性降低 7.4 建筑工程用鋼材的標準與選用建筑工

7、程用鋼材的標準與選用n7.4.1建筑工程常用鋼種建筑工程常用鋼種 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）牌號表示法牌號表示法由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成；符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成；如：如：Q235AF表示為屈服點不小于表示為屈服點不小于235MPa的的A級沸騰鋼。級沸騰鋼。 牌號牌號共有共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個五個牌號。牌號。技術(shù)要求技術(shù)要求化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎

8、性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。規(guī)定。應(yīng)用應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強度低，塑性、韌，含碳量低，強度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q255、Q275，強度、硬度較高，耐磨性較好，強度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機械零件。栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機械零件。Q235，含碳適中，綜合性能好，強度、塑性，含碳適中，綜合性能好，強度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常和焊接等性能得到很

9、好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、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)用于建角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。筑工程中。說明說明Q235AF和和Q235號鋼在號鋼在性能上有何區(qū)別？性能上有何區(qū)別？nQ235AF和和Q235D均為均為235碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼，是建筑中應(yīng)用最多的碳素鋼。二者性能差別主要是建筑中應(yīng)用最多的碳素鋼。二者性能差別主要表現(xiàn)在質(zhì)量等級和脫氧程度上。表現(xiàn)在質(zhì)量等級和脫氧程度上。n1）按硫、磷含量多少來衡量，）按硫、磷含量多少來衡量，Q235D磷、硫磷、硫含量均少于含量均少于Q235AF, 質(zhì)

10、量較好。質(zhì)量較好。n2）按脫氧程度衡量）按脫氧程度衡量Q235D為鎮(zhèn)靜鋼，質(zhì)為鎮(zhèn)靜鋼，質(zhì)量最好，量最好，Q235AF 為沸騰鋼。為沸騰鋼。n3）Q235AF鋼，僅適用于承受間接動荷載的鋼，僅適用于承受間接動荷載的靜荷載的結(jié)構(gòu)。而靜荷載的結(jié)構(gòu)。而Q235D可適用于動荷載作用可適用于動荷載作用或處在低溫環(huán)境下的工作條件?；蛱幵诘蜏丨h(huán)境下的工作條件。思考題n鋼支架的鋼材選用鋼支架的鋼材選用華北某廠需焊接一座露天需承受動荷載的鋼華北某廠需焊接一座露天需承受動荷載的鋼支架，該廠已有三種碳素結(jié)構(gòu)鋼，厚度均為支架，該廠已有三種碳素結(jié)構(gòu)鋼，厚度均為80 mm，Q235抗拉強度已可滿足設(shè)計要求。三種鋼抗拉強度已

11、可滿足設(shè)計要求。三種鋼材的價格是材的價格是。請選用。請選用。、Q235AF 、Q235Ab、Q235C分析nQ235AF為沸騰鋼，其內(nèi)部雜質(zhì)和夾雜物較多，為沸騰鋼，其內(nèi)部雜質(zhì)和夾雜物較多，化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻抗沖擊韌性特別是低化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻抗沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性差，可焊性差不宜用于承受動荷載的溫沖擊韌性差，可焊性差不宜用于承受動荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)。焊接鋼結(jié)構(gòu)。nQ235Ab為半鎮(zhèn)靜鋼，性能雖優(yōu)于為半鎮(zhèn)靜鋼，性能雖優(yōu)于Q235AF，但，但焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)保證碳的極限含量，而焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)保證碳的極限含量，而Q235A鋼的含鋼的含碳量是不作為交貨條件的，一般不用于焊接結(jié)構(gòu)。碳量是不作為交貨

12、條件的，一般不用于焊接結(jié)構(gòu)。另外，厚度較大的鋼材塑性及沖擊韌性及焊接性另外，厚度較大的鋼材塑性及沖擊韌性及焊接性能一般較差，選用厚度較大的焊接鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選用能一般較差，選用厚度較大的焊接鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選用材質(zhì)較好的鋼。材質(zhì)較好的鋼。 2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（1 1）牌號）牌號 三部分表示：三部分表示：含碳量、含錳量標著、脫氧程度代號。含碳量、含錳量標著、脫氧程度代號。 前兩位數(shù)字表示平均含碳量的前兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分數(shù)萬分數(shù)；有；有“含錳量標著含錳量標著”指較高含錳量，無指較高含錳量，無“含錳量標著含錳量標著”指普通含錳量；大部分為鎮(zhèn)靜鋼。指普通含錳量；大部分為鎮(zhèn)靜鋼。如：如：45M

13、n 45Mn 表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.45%0.45%，較高含錳量，較高含錳量的鎮(zhèn)靜鋼。的鎮(zhèn)靜鋼。 30 30 表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.30%0.30%，普通含錳量的，普通含錳量的鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼。（2 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的選用）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的選用 30304545號鋼：號鋼：用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件、高強度螺用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件、高強度螺栓。栓。 4545號鋼：號鋼：用作預(yù)應(yīng)力混凝土錨具。用作預(yù)應(yīng)力混凝土錨具。 65658080號鋼：號鋼：用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。絞線。3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法牌號表示方

14、法由代表屈服點的拼音字母（由代表屈服點的拼音字母（Q）、屈服點數(shù)值、）、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號（質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三部分按）三部分按順序組成。順序組成。如如Q345A表示屈服點不小于表示屈服點不小于345MPa的的A級鋼。級鋼。 牌號牌號共有共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個五個牌號。牌號。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)符合其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591 的規(guī)定的規(guī)定應(yīng)用應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強度不，鋼中只含有極少量合金元素，強度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對強度要求不高的一般工主要用于建筑工程中對強度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱