建筑材料鋼材課件

第二章建筑鋼材建筑材料第二章建筑鋼材建筑材料2教學目標

通過本章的學習，（1）了解鐵和鋼的概念、鋼的分類、鋼的冶煉加工及其對鋼質量的影響；（2）掌握建筑鋼材的主要技術性質（力學性質、工藝性能）及其對鋼材性能的影響；（3）掌握主要建筑鋼材的性質及應用；（4）了解鋼的銹蝕、鋼材防銹的要點。本章內容2.1建筑鋼材基本知識2.1.1建筑鋼材概述2.1.2鋼的冶煉加工及其對鋼材質量的影響2.1.3鋼的分類2.1.4鋼材的加工2.2建筑鋼材的主要技術性能2.2.1力學性能2.2.2工藝性能2.3建筑鋼材的技術標準及應用

2.3.1碳素結構鋼

2.3.2優(yōu)質碳素結構鋼2.3.3低合金高強度結構鋼2.4常用建筑鋼材課堂練習復習思考題2教學目標通過本章的學習，（1）了解鐵和鋼的概念、32.1.1建筑鋼材概述定義：建筑鋼材主要是指用于鋼結構中各種型材（如角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼等）、鋼板、鋼管和用于鋼筋混凝土結構中的各種鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。性能及應用：建筑鋼材有較高的強度，有良好的塑性和韌性，能承受沖擊和振動荷載，易于加工和裝配，可以焊接或者鉚接，便于裝配廣泛應用于建筑工程中。缺點：易銹蝕，耐火性差。2.1建筑鋼材基本知識32.1.1建筑鋼材概述定義：建筑鋼材主要是指用于鋼結構中4前言1996年以來，我國鋼產量一直居世界第一位。2006年中國粗鋼產量突破4億噸,占世界鋼產量的34.4%，相當于前六大鋼鐵生產國日本、美國、俄羅斯、韓國、德國、印度的總和。鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋是重要的鋼鐵產品，它應用范圍廣，生產量大。據粗略的統(tǒng)計：2006年我國鋼筋實際產量已達8792萬噸左右，約占我國鋼產量的20.8%。

4前言1996年以來，我國鋼產量一直居世界第一位。2006年5近年來，伴隨我國經濟持續(xù)高速增長，建筑業(yè)作為我國國民經濟支柱產業(yè)之一也得到了快速的發(fā)展。由于目前我國建筑主要為鋼筋混凝土結構形式，鋼筋的生產與消費量增長很快。我國建筑用鋼占鋼材的消費比例約為53.3%，其中長材的消費占76%以上。鋼筋占建筑用長材的61%

。5近年來，伴隨我國經濟持續(xù)高速增長，建筑業(yè)作為我國國民經濟支6677889910101111121213131414151516161717182.1.2鋼的冶煉加工及其對鋼材質量的影響冶煉原理：將生鐵在1700℃左右熔融，進行氧化，使碳的含量降低到一定的限度，同時把其他雜質含量降低到允許范圍內。碳素鋼——含碳量在0.02%～2.06%，含有害雜質較少的鐵碳合金。

生鐵硬而脆，無塑性和韌性，不能進行焊接、鍛造、軋制等加工，在建筑中很少應用。煉鋼方法：大規(guī)模的煉鋼方法主要有轉爐法、平爐煉鋼法和電弧煉鋼法三種。鋼材交貨時，必須對所用爐種以規(guī)定的代號做出標志，脫氧狀態(tài)也是鋼質標志的內容之一。182.1.2鋼的冶煉加工及其對鋼材質量的影響冶煉原理：將1919202021頂吹氧氣轉爐21頂吹氧氣轉爐2222232.1.3鋼的分類按化學成分分類

碳素鋼：低碳鋼：含碳量<0.25％

中碳鋼：含碳量為0.25％～0.60％

高碳鋼：含碳量>0.60％

合金鋼：低合金鋼：合金元素總含量<5.0％

中合金鋼：合金元素總含量為5.0％～10％

高合金鋼：合金元素總含量>10％按質量（雜質含量）分類普通鋼：含硫量≤0.055％～0.065％；含磷量≤0.045％

優(yōu)質鋼：含硫量≤0.03％～0.045％；含磷量≤0.035％高級優(yōu)質鋼：含硫量≤0.02％～0.03％；含磷量≤0.027％按用途分類

結構鋼：建筑工程用結構鋼、機械制造用結構鋼工具鋼：用于制作道具、量具、模具等特殊鋼：不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等建筑工程中常用的鋼種是普通碳素結構鋼和普通低合金結構鋼。232.1.3鋼的分類按化學成分分類

碳素鋼：低碳鋼：含24根據脫氧程度不同，澆鑄的鋼錠可分為:沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。名稱脫氧程度質量沸騰鋼（F）不完全組織不夠致密，氣泡多，化學偏析大，成分不均勻，硫、磷雜質較多質量較差，成本較低。廣泛用于一般建筑工程。鎮(zhèn)靜鋼（Z）充分組織致密，成分均勻，機械性能好，質量較好，成本較高。適用于預應力混凝土等重要結構工程。半鎮(zhèn)靜鋼（b）均介于上二者之間脫氧程度不同的三種鋼錠的比較24根據脫氧程度不同，澆鑄的鋼錠可分為:沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)25

建筑鋼材的產品一般分為型材、板材、線材和管材等幾類。型材包括鋼結構用的角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、軌道鋼等。線材包括鋼筋混凝土和預應力混凝土用的鋼筋、鋼絲和鋼鉸線等。板材包括用于水利水電工程金屬結構、房屋、橋梁及建筑機械的中厚鋼板；用于屋面、墻面、樓板等的薄鋼板。管材主要用于鋼桁架和供水、供氣（汽）管線等。25建筑鋼材的產品一般分為型材、板材、線材和管262.1.4鋼材的加工冶煉生產的鋼，除極少量直接用作鑄件外，絕大部分都是先澆鑄成鋼錠，然后再加工制成各種鋼材。將鋼錠加熱到1150～1300℃后進行熱軋，所得的產品為熱軋鋼材。將鋼錠先熱軋，經冷卻至室溫后再進行冷軋的產品為冷軋鋼材。一般建筑鋼材以熱軋為主。鋼管是用鋼板加工焊制而成的。無縫鋼管是對實心鋼坯進行穿孔，經熱軋、擠壓、冷軋、冷拔等工藝而制得。262.1.4鋼材的加工冶煉生產的鋼，除極少量直接用作鑄27鋼材熱軋具有良好的塑性，容易成型。成型后鋼材沒有內應力，便于工序加工。如建筑用的鋼筋，用來進行沖壓的鋼板，要進行機械加工和熱處理的鋼材。鋼材冷軋具有冷加工硬化的特性，由于冷軋具有較好的機械性能，很多直接使用的鋼材都使用冷軋鋼材。如冷軋鋼絲，冷軋鋼板，冷軋扭鋼筋。27鋼材熱軋具有良好的塑性，容易成型。成型后鋼材沒有內應力，282829293030313132323333343435以下為沸騰鋼（A）與鎮(zhèn)靜鋼（B）兩鋼錠的縱剖面，請觀察其結構差別，討論其性能差異。觀察與討論討論(B)鎮(zhèn)靜鋼

(A)沸騰鋼

(A)沸騰鋼

(B)鎮(zhèn)靜鋼

(A)沸騰鋼

35以下為沸騰鋼（A）與鎮(zhèn)靜鋼（B）兩鋼錠的縱剖面，請觀察其36討論：從圖中可見，沸騰鋼的氣泡明顯多于鎮(zhèn)靜鋼，沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，澆鑄后在鋼液冷卻時有大量一氧化碳氣體外逸，引起鋼液劇烈沸騰。沸騰鋼內部雜質和夾雜物多，化學成分和力學性能不夠均勻、強度低、沖擊韌性和可焊性差，但生產成本低，可用于一般地建筑結構。而鎮(zhèn)靜鋼是指在澆鑄時，鋼液平靜地冷卻凝固，基本無一氧化碳氣泡產生,是脫氧較完全的鋼。鋼質均勻密實，品質好，但成本高。鎮(zhèn)靜鋼可用于承受沖擊荷載地重要結構。

此外，還有比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的鋼，其質量最好，稱特殊鎮(zhèn)靜鋼，其使用于特別重要的結構工程。脫氧程度與質量介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼，稱為半鎮(zhèn)靜鋼，其質量較好。36討論：從圖中可見，沸騰鋼的氣泡明顯多于鎮(zhèn)靜鋼，沸騰鋼是脫37某廠的鋼結構屋架用中碳鋼焊接而成，使用一段時間后，屋架坍塌，請分析事故原因。案例分析分析答案鋼結構屋架坍塌

鋼結構屋架37某廠的鋼結構屋架用中碳鋼焊接而成，使用一段時間后，屋架坍38分析：首先是因為鋼材的選用不當，中碳鋼的塑性和韌性比低碳鋼差；且其焊接性能較差，焊接時鋼材局部溫度高，形成了熱影響區(qū)，其塑性及韌性下降較多，較易產生裂紋。建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強度結構鋼。

38分析：首先是因為鋼材的選用不當，中碳鋼的塑性和韌性比低碳392.2建筑鋼材的主要技術性能2.2.1.1抗拉性能拉伸性能是建筑鋼材最重要的性能。從低碳鋼的應力-應變關系中可看出，低碳鋼從受拉到拉斷，經歷了四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。通過對鋼材進行抗拉試驗所測得的彈性模量、屈服強度、抗拉強度和伸長率是鋼材的四個重要技術性質指標。2.2.1建筑鋼材的力學性能式中ε——材料的應變;σ——材料的應力;E——材料的彈性模量應力與應變392.2建筑鋼材的主要技術性能2.2.1.1抗拉性能401.應力

2.應變FFAΔLL0L1建筑鋼材的抗拉性能401.應力FFAΔLL0L1建筑鋼材的抗拉性能414142建筑鋼材的抗拉性能一、彈性階段OA

一條通過原點的直線，應力與應變成正比。彈性彈性模量

E值的大小反映了鋼材抵抗彈性變形的能力。

A點對應的應力。αOA低碳鋼受拉的應力－應變圖E1

＞E2圖形的特點：

試件的特點：計算的指標：ABCD彈性極限42建筑鋼材的抗拉性能一、彈性階段OAαOA低碳鋼受拉的應力43建筑鋼材的抗拉性能二、屈服階段AB

一條波動的曲線，應力增加很小，而應變增加很大。所能承受的拉力增加很小，而塑性變形迅速增加，似乎鋼材不能承受外力——

屈服強度（也叫屈服點）點對應的應力。圖形的特點：試件的特點：計算的指標：αOA低碳鋼受拉的應力－應變圖ACDBB上B下屈服。43建筑鋼材的抗拉性能二、屈服階段AB圖形的特點：試件的特點44三、強化階段BC

一段上升的曲線。抵抗塑性變形的能力又重新提高——抗拉強度

圖形的特點：試件的特點：計算的指標：αOA低碳鋼受拉的應力－應變圖ACDBB上B下C點對應的應力。建筑鋼材的抗拉性能強化。44三、強化階段BC圖形的特點：試件的特點：計算的指標：αO45四、頸縮階段CD

一段下降的曲線。變形迅速發(fā)展，在有雜質或缺陷處，斷面急劇縮小——

，直到斷裂。伸長率δ：

圖形的特點：試件的特點：計算的指標：αOAACDBB上B下L1L0建筑鋼材的抗拉性能計算的指標：頸縮45四、頸縮階段CD圖形的特點：試件的特點：計算的指標：αO46三個重要的指標1.屈服強度σs

結構設計中鋼材強度取值的依據2.抗拉強度σb

鋼材所能承受的最大應力屈強比

屈強比，利用率，安全可靠程度3.伸長率δ

衡量鋼材塑性的指標，越大說明鋼材的塑性越好

↑αOAACDBB上B下↑↓46三個重要的指標↑αOAACDBB上B下↑↓47鋼材的σe和σs越高，表示鋼材對小量塑性變形的抵抗能力越大。因此，在不發(fā)生塑性變形的條件下，所能承受的應力就越大。σe與σb差值越大的鋼，說明超過屈服點后的強度儲備能力越大，結構的安全性高。屈強比（σs/σb）

鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。它也代表了鋼材強度儲備的大小，屈強比越大，結構零件的可靠性越高，屈強比越小，強度儲備大。但屈強比太小則鋼筋強度的有效利用率低。一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75,合金結構鋼為0.84-0.86。47鋼材的σe和σs越高，表示鋼材對小量塑性變形的抵抗能力越48伸長率指金屬材料受外力（拉力）作用斷裂時，試棒伸長的長度與原來長度的百分比，伸長率按試棒長度的不同分為：試棒的標距等于5倍直徑，短試棒求得的伸長率，代號為δ5；試棒的標距等于10倍直徑，長試棒求得的伸長率，代號為δ10，。伸長率是鋼材發(fā)生斷裂時所能承受的永久變形的能力式中δ——試件的伸長率，%；

——拉伸前的標距長度，mm；

——拉斷后的標距長度，mm。式中δ——試件的伸長率，%；

——拉伸前的標距長度，mm；

——拉斷后的標距長度，mm。式中δ——試件的伸長率，%；

——拉伸前的標距長度，mm；

——拉斷后的標距長度，mm。48伸長率式中δ——試件的伸長率，%；式中δ——試件49斷面收縮率塑性是指鋼材在受力破壞之前可以經受永久變形的能力。以ψ表示。斷面收縮率是試件斷裂后，縮頸處橫斷面面積的最大縮減量占橫截面的百分率。在工程中鋼材的塑性指標通常用伸長率和斷面收縮率表示。49斷面收縮率502.2.2.2沖擊韌性鋼材的沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。沖擊韌性實驗當試驗機的重擺從一定高度自由落下時，在試樣中間開V型缺口，試樣吸收的能量等于重擺所作的功W。沖擊韌性的大小用缺口處單位面積上所消耗的功αk

來表示。

鋼材的沖擊韌性試驗αk值與試驗溫度有關。有些材料在常溫時沖擊韌性并不低。但當試驗溫度低于某值時，αk突然大幅度下降，材料無明顯塑性變形而發(fā)生脆性斷裂，這種性質稱為鋼材的冷脆性。502.2.2.2沖擊韌性鋼材的沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊51

鋼的化學成分;例：S、P↑沖擊韌性↓冶煉及軋制質量質量↑沖擊韌性↑溫度溫度↓，沖擊韌性↓

ak影響沖擊韌性的因素

51

鋼的化學成分;ak影響沖擊韌性的因素522.2.2.3

疲勞強度受交變荷載反復作用，鋼材在應力低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象,稱為疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞一般是由拉應力引起的，首先在局部開始形成細小斷裂，隨后由于微裂紋尖端的應力集中而使其逐漸擴大，直至突然發(fā)生瞬時疲勞斷裂。疲勞破壞是在低應力狀態(tài)下突然發(fā)生的，所以危害極大，往往造成災難性的事故。鋼材疲勞曲線示意圖522.2.2.3疲勞強度受交變荷載反復作用，鋼材在應力53硬度――是指鋼材抵抗硬物體壓入鋼材的表面的能力。方法：布氏法、洛氏法和維氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。定義測定方法演示2.2.2.4鋼材的硬度53硬度――是指鋼材抵抗硬物體壓入鋼材的表面的能力。定義測定54討論與分析材料的硬度往往與材料的其它性能有一定的相關系，如：鋼材的HB值與抗拉強度之間有較好的相關關系。54討論與分析材料的硬度往往與材料的其它性能有一定的相關系，55冷彎性能定義：指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗時的彎曲角度α和彎心直徑d為指標表示。檢驗：按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進行試驗，試件的彎曲處不發(fā)生裂縫、斷裂或漆層，即認為冷彎性能合格。2.2.2建筑鋼材的工藝性能鋼材的冷彎

55冷彎性能2.2.2建筑鋼材的工藝性能鋼材的冷彎56圖1支輥式彎曲裝置

對于支輥式彎曲裝置支輥長度應大于試樣寬度或直徑,支輥半徑應為1～10倍試樣厚度，支輥應具有足夠的硬度，除非另有規(guī)定，支輥間距應按下式確定：L=（d+3a）±0.5a

此距離在試驗期間應保持不便。彎曲壓頭直徑應在相關產品標準中規(guī)定。彎曲壓頭應具有足夠的硬度。56圖1支輥式彎曲裝置對于支輥式彎曲裝置支57圖2V模具形彎曲裝置

V型模具式彎曲裝置其模具的V形槽角度應為1800—a（見中圖2）。彎曲角度應在相關產品標準中規(guī)定。彎曲壓頭的圓角半徑為d/2。模具的支承棱邊應倒圓，倒圓半徑應為1～10倍試樣厚度，模具和彎曲壓頭寬度應大于試樣寬度或直徑,彎曲壓頭應具有足夠的硬度。

57圖2V模具形彎曲裝置V型模具式彎58

虎鉗式彎曲裝置由虎鉗配備足夠硬度的彎心組成，可以配置加力桿，彎心直徑應按照相關產品標準要求，彎心寬度應大試樣寬度或直徑。

圖3虎鉗式彎曲裝置

58虎鉗式彎曲裝置由虎鉗配備足夠硬度的彎心組59

翻板式彎曲裝置中翻板帶有鍥形滑塊，滑塊寬度應大試樣寬度或直徑，滑塊應具有足夠的硬度，翻板固定在耳軸上，試驗時能繞耳軸軸線轉動，耳軸連接彎曲角度指示器，指示00～1800的彎曲角度。翻板間距離應為兩翻板的試樣支承面同時垂直于水平軸線時兩支承面間的距離，并按下式確定：

L=（d+2a）+e式中e可取2～6mm。彎曲壓頭直徑應在相關產品標準中規(guī)定，彎曲壓頭寬度應大于試樣寬度或直徑,彎曲壓頭的壓桿厚度應略小于彎曲壓頭直，彎曲壓頭應具有足夠的硬度。59翻板式彎曲裝置中翻板帶有鍥形滑塊，滑塊寬60鋼筋類別公稱直徑（mm）屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%)冷彎低碳鋼熱軋圓盤條Q215/≥215≥375≥27d=0冷彎180°,無裂紋d=彎心直a=試樣直徑Q235/≥235≥410≥23d=0.5a鋼筋砼用熱軋光圓鋼筋8～20≥235≥370≥23d=a鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋HRB3356～2528～50≥335≥490≥16d=3ad=4aHRB4006～2528～50≥400≥570≥14d=4ad=5aHRB5006～2528～50≥500≥630≥12d=6ad=7a冷帶肋鋼筋CRB550//≥550≥8d=3a冷彎180°無裂紋CRB650//≥650反復彎曲4次，無裂紋注；a=4時，彎心半徑=10；

a=5時，彎心半徑=15a=6時，彎心半徑=15CRB800//≥800CRB970//≥970CRB1170//≥1170冷軋扭鋼筋///≥580≥4.5d=3a冷彎180°無裂紋冷拔螺旋鋼筋LX550//≥550≥8d=3a冷彎180°無裂紋LX650//≥650≥4d=4aLX800//≥800≥4d=5a拉伸強度及彎曲試驗性能指標應符合下表中各項要求：60鋼筋類別公稱直徑（mm）屈服強度(MPa)抗拉強度(MP61焊接性能

焊接：把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態(tài)，而牢固的連接起來。它是鋼結構的主要連接形式。焊接性能：是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學性能，特別是強度不低于原有鋼材的強度。影響因素：鋼材的化學成分對鋼材的可焊性有很大的影響。選擇：焊接結構用鋼，選含碳量較低的氧氣轉爐或平爐鎮(zhèn)靜鋼。對高碳鋼及合金鋼，需要采用焊前預熱及焊后熱處理等措施。61焊接性能焊接：把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈622.2.3影響鋼材性能的主要因素2.2.3.1化學成分（1）有益元素1）碳（C）。碳是形成鋼材強度的主要成分，是鋼材中除鐵以外最主要的元素。含碳量高，則鋼材強度高，但同時鋼材的塑性、韌性、冷彎性能、可焊性及抗銹蝕能力下降。因此，建筑鋼材對含碳量要加以限制，一般不應超過0.22﹪，在焊接結構中還應低于0.20﹪。2）硅（Si）。硅是強脫氧劑，是制作鎮(zhèn)靜鋼的必要元素。硅適量時可提高鋼材的強度而不顯著影響其塑性、韌性、冷彎性能及可焊性。在碳素鎮(zhèn)靜鋼中硅的含量為0.12﹪～0.3﹪，在低合金鋼中為0.2﹪～0.55﹪。過量時會惡化鋼材的可焊性及抗銹蝕性。3）錳（Mn）。錳是有益元素，它能顯著提高鋼材的強度而不過多降低塑性和沖擊韌性。錳有脫氧作用，是弱脫氧劑。同時還可以消除硫引起的鋼材熱脆現(xiàn)象及改善冷脆傾向。錳是低合金鋼中的主要合金元素，含量一般為1.2﹪～1.6﹪，過量時會降低鋼材的可焊性。4）釩（V）。釩是鋼中合金元素，能提高鋼材的強度和抗銹蝕性，又不顯著降低塑性。622.2.3影響鋼材性能的主要因素63含碳量對熱軋?zhí)妓劁撔再|的影響σb—抗拉強度；αk—沖擊韌性；HB—硬度；δ—伸長率；φ—面積縮減率63含碳量對熱軋?zhí)妓劁撔再|的影響σb—抗拉強度；αk—沖擊64（2）有害元素1）硫（S）是有害元素，屬雜質。硫在鋼材溫度達到800～1000℃時生成硫化鐵而熔化，使鋼材變脆，易出現(xiàn)裂縫，稱為熱脆。硫還會降低鋼材的沖擊韌性、可焊性、疲勞強度及抗銹蝕能力。因此，對硫的含量必須嚴加控制，一般不超過0.045﹪～0.05﹪，Q235的C級與D級鋼要求更嚴。2）磷（P）可以提高鋼材的強度和抗銹蝕能力，但卻嚴重降低鋼材的塑性、韌性和可焊性，特別是在溫度較低時使鋼材變脆（冷脆），既在低溫條件下使鋼材的塑性和韌性顯著降低，鋼材容易脆裂。因而應嚴格控制其含量，一般不超過0.045﹪。但采取適當?shù)囊苯鸸に囂幚?，磷也可作為合金元素，含量?.05﹪～0.12﹪之間。3）氧（O）和氮（N）是有害元素，氧能使鋼材熱脆，其作用比硫劇烈；氮能使鋼材冷脆，與磷類似，故其含量應嚴格控制。由于氧和氮在冶煉過程中容易逸出，一般不會超過極限含量，故不作含量要求。64（2）有害元素65冷加工性能及時效冷加工強化處理：將鋼材在常溫下進行冷加工（如冷拉、冷拔或冷軋），使之產生塑性變形，從而提高屈服強度。經強化處理過的鋼材塑性和韌性降低，彈性模量降低。時效：鋼材在冷加工后長時間的擱置中，會自發(fā)地呈現(xiàn)強度和硬度逐漸提高，而塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象。人工時效：加熱到100C～

200C并保持一定時間，適合于高強鋼筋；

自然時效：常溫下存放15～

20天，適合用于低強度鋼筋。65冷加工性能及時效冷加工強化處理：將鋼材在常溫下進行冷加工66鋼筋冷拉后屈服強度可提高15%-20%，冷拔后屈服強度可提高40%-60%。低碳鋼受冷拉力應變66鋼筋冷拉后屈服強度可提高15%-20%，冷拔后屈服強度可67注：（1）冷拉僅能提高鋼筋的抗拉強度，不能提高抗壓強度；冷拔可同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度；（2）鋼筋經冷加工后，力學性能發(fā)生顯著變化；強度提高，塑性降低，由軟鋼變成硬鋼。低碳鋼受冷拔力應變67注：（1）冷拉僅能提高鋼筋的抗拉強度，不能提高抗壓強6868696970

將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。淬火

70將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間71

又稱配火。金屬熱處理工藝的一種。將經過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。或將淬火后的合金工件加熱到適當溫度，保溫若干時間，然后緩慢或快速冷卻。一般用以減低或消除淬火鋼件中的內應力，或降低其硬度和強度，以提高其延性或韌性。根據不同的要求可采用低溫回火、中溫回火或高溫回火。通常隨著回火溫度的升高，硬度和強度降低，延性或韌性逐漸增高?；鼗?/p>

71又稱配火。金屬熱處理工藝的一種。將經過淬火72

將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。退火的目的在于：①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開裂。②軟化工件以便進行切削加工。③細化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。④為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準備。退火

72將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然73某燒結礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時室外氣溫為36℃左右。經現(xiàn)場調查及取樣試驗可知所用的沸騰鋼含碳0.23％～0.25％，含硫0.06％，焊接質量差。請分析事故原因。案例分析分析答案73某燒結礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時74分析：原因之一是所使用的鋼材不符合標準要求，發(fā)生脆性斷裂。所用鋼材含碳量及含硫量均超過用于焊接結構鋼材要求，即含碳不超過0.22％，含硫量不超過0.055％。硫的析出集中點正是弦桿鋼發(fā)生脆性破壞部位。

原因之二是斷裂處焊縫低劣，以及焊接結構處有應力集中現(xiàn)象，助長了此衍架的斷裂破壞。經檢查，多處焊縫明顯未焊透，有焊瘤，夾雜缺陷，焊接質量差。

74分析：原因之一是所使用的鋼材不符合標準要求，發(fā)生脆性斷裂758.3.1碳素結構鋼碳素結構鋼的牌號由4個要素組成：脫氧程度代號，F(xiàn)代表沸騰鋼；b代表半鎮(zhèn)靜鋼Z；Z代表鎮(zhèn)靜鋼；TZ代表特殊鎮(zhèn)靜鋼，（Z、TZ符號可予以省略)。鋼材屈服點數(shù)值質量等級代號分A、B、C、D四級鋼材屈服點代號，以“屈”字漢語拼音首位字母“Q”表示Q235－A·F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼。

例如2.3建筑鋼材的技術標準及應用

758.3.1碳素結構鋼碳素結構鋼的牌號由4個要素組成：脫76牌號統(tǒng)一數(shù)學代號等級厚度（或直徑）mm脫氧方法化學成份（質量分數(shù)）%，不大于CSiMnPSQ195U11952——F、Z0.120.300.500.0350.040Q215U12152A—F、Z0.150.351.200.0450.050U12155B0.045Q235U12352A—F、Z0.220.0351.400.0450.050U12355B0.200.045U12358CZ0.170.400.040U12359DTZ0.035Q275U12752A—F、Z0.240.0351.500.0450.050U12755B≤40Z0.210.0450.045＞400.22U12758C—Z0.200.0400.040U12759DTZ0.035（1）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：Q195F—U11950；Q215AF—U12150，Q215BF—U12153；Q235AF—U12350，Q235BF—U12353；Q275AF—U12750。（2）經需方同意，Q235B的碳含量可不大于0.22%。表2.1碳素結構鋼的化學成分（GB/T700-2006）76牌號統(tǒng)一數(shù)學代號等級厚度（或直徑）mm脫氧方法化學成份（77牌號等級屈服點σs(MPa)抗拉強度σb(MPa)伸長率δ5(%)沖擊試驗（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≤16＞16～40＞40～60＞60～100＞100～150＞150～200≤40＞40～60＞60～100＞100～150＞150～200Q195－195185－－－－315～43033－－－－－－Q215A215205195185175165335～4503130292726－－B+2027Q235A235225215215195185370～5002625242221－－B+2027C0D-20Q275A275265255245225215410～5402221201817－－B+2027C0D-20Q195的屈服強度值僅供參考，不作交貨條件。厚度大于100mm的鋼材，抗拉強度下限允許降低20N/mm2。寬帶鋼（包括剪切鋼板）抗拉強度上限不作交貨條件。厚度小于25mm的Q235B級鋼材，如供方能保證沖擊吸收值合格，經需方同意，可不作檢驗。77牌號等級屈服點σs(MPa)抗拉強度σb伸長率δ5(78牌號試樣方向冷彎試驗B=2a180o鋼材厚度或直徑(mm)≤60＞60～100彎芯直徑dQ195縱0橫0.5aQ215縱0.5a1.5a橫a2aQ235縱a2a橫1.5a2.5aQ275縱1.5a2.5a橫2a3a表2.3碳素結構鋼的冷彎性能（GB/T700-2006）由表2.1、表2.2和表2.3可知，碳素結構鋼隨著牌號的增大，其含碳量增加，強度提高，塑性和韌性降低，冷彎性能逐漸變差。78牌號試樣方向冷彎試驗B=2a180o鋼材厚度或直徑(79碳素結構鋼的特性與選用

工程中應用最廣泛的碳素結構鋼牌號為Q235，其含碳量為0.14%～0.22%，屬低碳鋼，由于該牌號鋼既具有較高的強度，又具有較好的塑性和韌性，可焊性也好，故能較好的滿足一般鋼結構和鋼筋混凝土結構的用鋼要求。Q195、Q215號鋼強度低，塑性和韌性較好，易于冷加工，常用作鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。Q215號鋼經冷加工后可代替Q235號鋼使用。Q275號鋼強度較高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易焊接和冷加工，可用于軋制鋼筋、制作螺栓配件等。79碳素結構鋼的特性與選用802.3.2優(yōu)質碳素結構鋼分類：根據錳含量的不同分為普通錳含量鋼和較高錳含量鋼兩組。應用：成本較高，僅用于重要結構的鋼鑄件及高強度螺栓等。牌號：優(yōu)質碳素結構鋼的鋼號用兩位數(shù)字表示，它表示平均含碳量的萬分數(shù)。較高含錳量時，在鋼號后加注“Mn”。優(yōu)質碳素結構鋼分為優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼(鋼號后加A)和特級優(yōu)質鋼(鋼號后加E)。根據國家標準GB221—2000《鋼鐵產品牌號表示方法》規(guī)定，優(yōu)質碳素結構鋼的牌號采用阿拉伯數(shù)字或阿拉伯數(shù)字和規(guī)定的符號表示，以二位阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量（以萬分數(shù)計），如：平均含碳量為0.08%的沸騰鋼，其牌號表示為“08F”；平均含碳量為0.10%的半鎮(zhèn)靜鋼，其牌號表示為“10b”；較高含錳量的優(yōu)質碳素結構鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號，如：平均含碳量為0.50%，含錳量為0.70%～1.0%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。優(yōu)質碳素結構鋼中的硫、磷等有害雜質含量更低，且脫氧充分，質量穩(wěn)定，在建筑工程中常用做重要結構的鋼鑄件、高強螺栓及預應力錨具。802.3.2優(yōu)質碳素結構鋼分類：根據錳含量的不同分為普812.3.3低合金高強度結構鋼特點：在碳素鋼的基礎上添加總量小于5％合金元素，強度高，塑性和低溫沖擊韌性好、耐銹蝕。應用：廣泛應用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中，特別是大型結構、重型結構、大跨度結構、高層建筑、橋梁工程、承受動力荷載和沖擊荷載的結構。牌號：質量等級符合，分A、B、C、D、E五級屈服點數(shù)值代表屈服點的漢語拼音字母Q812.3.3低合金高強度結構鋼特點：在碳素鋼的基礎上添82牌號質量等級屈服點σs(MPa)抗拉強度σb（MPa）伸長率δ5（%）沖擊功（Akv)(縱向）（J）180°彎曲試驗d為彎芯直徑；a為試件厚度（直徑）厚度（直徑、邊長）（mm)+20℃0℃-20℃-40℃≤15＞16～35＞35～50＞50～100不小于鋼材厚度（直徑）（mm）不小于≤16＞16～100Q295AB295295275275255255235235390～570390～570232334d=2ad=2ad=3ad=3aQ345ABCDE345345345345345325325325325325295295295295295275275275275275470～630470～630470～630470～630470～630212122222234343427d=2ad=2ad=2ad=2ad=2ad=3ad=3ad=3ad=3ad=3aQ390ABCDE390390390390390370370370370370350350350350350330330330330330490～650490～650490～650490～650490～650191920202034343427d=2ad=2ad=2ad=2ad=2ad=3ad=3ad=3ad=3ad=3aQ420ABCDE420420420420420400400400400400380380380380380360360360360360520～680520～680520～680520～680520～680181819191934343427d=2ad=2ad=2ad=2ad=2ad=3ad=3ad=3ad=3ad=3aQ460CDE460460460440440440420420420400400400550～720550～720550～720171717343427d=2ad=2ad=2ad=3ad=3ad=3a低合金高強度結構鋼的力學性能（GB1591-1994）

82牌號質量等級屈服點σs(MPa)抗拉強度σb伸長沖擊功（83低合金高強度結構鋼的特點與應用由于低合金高強度結構鋼中的合金元素的結晶強化和固熔強化等作用，該鋼材不但具有較高的強度，而且也具有較好的塑性、韌性和可焊性。因此，在鋼結構和鋼筋混凝土結構中常采用低合金高強度結構鋼軋制型鋼（角鋼、槽鋼、工字鋼）、鋼板、鋼管及鋼筋，來建筑橋梁、高層及大跨度建筑，尤其在承受動荷載和沖擊荷載的結構中更為適用。另外，與使用碳素鋼相比，可節(jié)約鋼材20%～30%，而成本并不很高。目前我國生產的低合金結構鋼有17種，分別是：09MnV、09MnNb、09Mn2、12Mn、18Nb、12MnV、09MnCuPTi、10MnSiCu、14MnNb、16Mn、16MnRE、10MnPNbRE、15MnV、15MnTi、16MnNb、14MnVTiRE、15MnVN。鋼號中前面兩個數(shù)字代表鋼的平均含碳量的萬分數(shù)，合金元素后無數(shù)字者，表示該元素的平均含量少于1.5%，標有“2”、“3”則指其含量為“1.5～2.49”及“2.5～3.49”，余類推。83低合金高強度結構鋼的特點與應用84

混凝土具有較高的抗壓強度，但抗拉強度很低。用鋼筋增強混凝土，可大大擴展混凝土的應用范圍，而混凝土又對鋼筋起保護作用。鋼筋混凝土結構的鋼筋，主要由碳素結構鋼和優(yōu)質碳素鋼制成。

2.4常用建筑鋼材8.4.1熱軋鋼筋

混凝土結構用熱軋鋼筋應有較高的強度，具有一定的塑性、韌性、冷彎和可焊性。熱軋鋼筋是經熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋，主要有用Q235軋制的光圓鋼筋和用合金鋼軋制的帶肋鋼筋兩類。

84混凝土具有較高的抗壓強度，但抗拉強852.4.1.1熱軋光圓鋼筋經熱軋成型，橫截面通常為圓形，表面光滑的成品鋼筋，稱為熱軋光圓鋼筋（HPB——HotrolledPlainBars）。鋼筋按屈服強度特征值分為235、300級。熱軋光圓鋼筋牌號由HPB和屈服強度特征值構成，分為為HPB235、HPB300兩個牌號。熱軋光圓鋼筋的公稱直徑范圍為6~22mm，《熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1-2008）推薦的鋼筋公稱直徑為6、8、10、12、16和20mm?？砂粗睏l或盤卷交貨，按定尺長度交貨的直條鋼筋其長度允許偏差范圍為0~+50mm；按盤卷交貨的鋼筋，每根盤條重量應不小于1000kg。熱軋光圓鋼筋鋼筋的屈服強度ReL、抗拉強度Rm、斷后伸長率A、最大拉力總伸長率Agt等力學性能特征值應符合規(guī)定。各力學性能特征值，可作為交貨檢驗的最小保證值。按規(guī)定的彎芯直徑彎曲180°后，鋼筋受彎部位表面不得產生裂紋。852.4.1.1熱軋光圓鋼筋868687牌號ReL（Mpa）Rm（Mpa）A（%）Agt（%）冷彎試驗180°d—彎芯直徑a—鋼筋公稱直徑不小于HPB23523537025.010.0d=aHPB300300420熱軋光圓鋼筋的力學性能和工藝性能（GB1499.1-2008）

87牌號ReLRmAAgt冷彎試驗180°不小于HPB23588帶肋鋼筋

(a)月牙肋鋼筋(b)等高肋鋼筋

2.4.1.2熱軋帶肋鋼筋(HRB——HotrolledRibbedBars)

經熱軋成型并自然冷卻的橫截面為圓形的，且表面通常帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋的鋼筋，稱為熱軋帶肋鋼筋。包括普通熱軋鋼筋和細晶粒熱軋鋼筋兩種。熱軋帶肋鋼筋按屈服強度特征值分為335、400、500級。普通熱軋鋼筋的牌號由HRB和屈服強度特征值構成，分為HRB335（20Mnsi）、HRB400(20MnSiV、20MnSiNb或20MnsiTi)、HRB500三個牌號，。88帶肋鋼筋

(a)月牙肋鋼筋(b)等高肋鋼筋2.4.1.898990(a)等高肋鋼筋；(b)月牙肋鋼筋

90(a)等高肋鋼筋；(b)月牙肋鋼筋9191929293939494959596

熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑范圍為6~50mm，《熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）推薦的鋼筋公稱直徑為6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm。熱軋帶肋鋼筋通常按定尺長度交貨，具體交貨長度應在合同中注明，按定尺長度交貨時的長度允許偏差為±25mm，當要求最小長度時，其偏差為+50mm，當要求最大長度時，其偏差為－50mm。熱軋帶肋鋼筋也可以盤卷交貨，每盤應是一條鋼筋，允許每批有5%的盤數(shù)由兩條鋼筋組成。

96熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑范圍為6~50mm，《熱軋97

熱軋帶肋鋼筋的力學性能和工藝性能應符合規(guī)定。各力學性能特征值，可作為交貨檢驗的最小保證值；按規(guī)定的彎芯直徑彎曲180°后，鋼筋受彎部位表面不得產生裂紋。反向彎曲試驗是先正向彎曲90°，再反向彎曲20°，經反向彎曲試驗后，鋼筋受彎曲部位表面不得產生裂紋。熱軋鋼筋中熱軋光圓鋼筋的強度較低，但塑性及焊接性能很好，便于各種冷加工，因而廣泛用作普通鋼筋混凝土構件的受力筋及各種鋼筋混凝土結構的構造筋；HRB335和HRB400鋼筋強度較高，塑性和焊接性能也較好，故廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結構的受力鋼筋；HRB500鋼筋強度高，但塑性及焊接性能較差，可用作預應力鋼筋。97熱軋帶肋鋼筋的力學性能和工藝性能應符合規(guī)定98牌號ReL（Mpa）Rm（Mpa）A（%）Agt（%）公稱直徑（mm）彎芯直徑反向彎曲不小于d—彎芯直徑a—鋼筋公稱直徑HRB335HRBF33533545517＞40～506～253d4d28～404d5d＞40～505d6dHRB400HRBF400400540166～254d5d5d6d6d7dHRB500HRBF500500630156～256d7d7d8d8d9d熱軋帶肋鋼筋的力學性能和工藝性能（GB1499.2—2007）

98牌號ReLRmAAgt公稱直徑彎芯直徑反向彎曲不小于d—99細晶粒熱軋鋼筋

hotrolledbarsoffinegrains

在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝形成的細晶粒鋼筋。其金相組織主要是鐵素體加珠光體，不得有影響使用性能的其它組織存在，晶粒度不粗于9級。細晶粒熱軋鋼筋的牌號由HRBF和屈服強度特征值構成，分為HRBF335、HRBF400、HRBF500三個牌號。細晶粒鋼的表示方法：類別牌號牌號構成英文字母含義細晶粒熱軋鋼筋HRBF335由HRBF+屈服強度特征值構成HRBF—在熱軋帶肋鋼筋的英文縮寫后加“細”

的英文（Fine）首位字母。99細晶粒熱軋鋼筋hotrolledbarsof100

通過控軋控冷工藝獲得超細組織，從而在不增加合金含量的基礎上大幅提高鋼材的性能，成為當前國際上研究的熱點。傳統(tǒng)的控軋控冷工藝，注重的是材料的組織成分的控制，對利用細化晶粒手段達到提高鋼材性能的研究沒有給予足夠的重視。而且對于低碳鋼，傳統(tǒng)的控軋控冷手段得到的晶粒尺寸為大于5微米，并且借助微合金化手段才能獲得。近十幾年來，國際上廣泛開展了獲得細晶粒組織的研究，以期有效地提高鋼的強度和韌性。同時未來鋼鐵材料研究發(fā)展方向是以高純潔度、高均勻度和細晶粒為主要發(fā)展目標之一。以節(jié)省資源、降低成本和可回收利用為研究的基本原則。

100通過控軋控冷工藝獲得超細組織，從而在不1012.4.2冷軋帶肋鋼筋ColdrolledRibbedBars

熱軋圓盤條經冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或二面橫肋的鋼筋，稱為冷軋帶肋鋼筋(小螺紋)。鋼筋表面的橫肋呈月牙形。橫肋沿鋼筋橫截面周圈上均勻分布，其中三面肋鋼筋有一面肋的傾角必須與另兩面反向，二面肋鋼筋一面肋的傾角必須與另一面反向。冷軋帶肋鋼筋的牌號由CRB和鋼筋的的抗拉強度最小值構成。冷軋帶肋鋼筋分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五個牌號。CRB550為普通鋼筋混凝土用鋼筋，其他牌號為預應力混凝土用鋼筋。它克服肋冷拉、冷拔鋼筋握裹力低的缺點，同時具有和冷拉、冷拔相近的強度，廣泛應用于在中、小型預應力混凝土結構構件和普通混凝土結構構件中。

1012.4.2冷軋帶肋鋼筋Coldrolled102三面月牙形冷軋帶肋鋼筋

冷軋帶肋鋼筋

102三面月牙形冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋103冷軋帶肋鋼筋103冷軋帶肋鋼筋104冷軋帶肋鋼筋具有以下優(yōu)點：（1）強度高、塑性好，綜合力學性能優(yōu)良。CRB550、CRB650的抗拉強度由冷扎前的不足500Mpa提高到550Mpa、650Mpa；冷拔低碳鋼絲的伸長率僅2%左右，而冷軋帶肋鋼筋的伸長率大于4%。（2）握裹力強?；炷翆滠垘Ю咪摻畹奈展橥睆嚼浒武摻z的3～6倍。又由于塑性較好，大幅度提高了構件的整體強度和抗震能力。（3）節(jié)約鋼材，降低成本。以冷軋帶肋鋼筋代替Ⅰ級鋼筋用于普通鋼筋混凝土構件，可節(jié)約鋼材30%以上。如用以代替冷拔低碳鋼絲用于預應力混凝土多孔板中，可節(jié)約鋼材5%～10%，且每m3混凝土可節(jié)省水泥約40kg。（4）提高構件整體質量，改善構件的延性，避免“抽絲”現(xiàn)象。用冷軋帶肋鋼筋制作的預應力空心樓板，其強度、抗裂度均明顯優(yōu)于冷拔低碳鋼絲制作的構件。冷軋帶肋鋼筋適用于中、小型預應力混凝土構件和普通混凝土構件，也可焊接網片。104冷軋帶肋鋼筋具有以下優(yōu)點：105

熱處理鋼筋分為預應力用熱處理鋼筋和鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋。熱處理鋼筋分為預應力用熱處理鋼筋用熱軋中碳低合金鋼鋼筋經淬火、回火調質處理工藝生產的回火索氏體鋼筋。它具有很高的強度和足夠的韌性，是預應力混凝土鋼筋的重要品種之一。中國的熱處理鋼筋的規(guī)格為直徑6、8.2、10毫米三種，抗拉強度≥1500兆帕,條件屈服點≥1350兆帕,伸長率≥6％。由于這種鋼筋沒有明顯的屈服點,一般檢驗時只考核抗拉強度和伸長率。熱處理鋼筋的設計強度相當于標準強度的0.8,先張法和后張法，預應力結構張拉控制應力分別為標準強度的0.7和0.65。鋼筋表面軋有通長的縱筋和均勻分布的橫肋，以增加與混凝土的粘結。鋼筋卷成直徑1.7～2.0米的彈性盤條供應，開盤后即自行伸直。使用熱處理鋼筋時可根據要求長度切割，不能用電焊切割，也不能焊接，以免引起強度降低或脆斷。2.4.3熱處理鋼筋105熱處理鋼筋分為預應力用熱處理鋼筋106

熱處理鋼筋以較高的含硅量（Si1.5～1.8％）來提高抗應力腐蝕性能。但它仍與其他高強度鋼材一樣地具有較高的應力腐蝕敏感性。因此在運輸、儲存及使用過程中，應注意避免雨淋、氯化物或酸性介質侵蝕、防止刻痕、電打火、預應力孔道積水及灌漿不滿等不利現(xiàn)象，以防止鋼筋發(fā)生低應力脆斷及滯后斷裂。預應力混凝土用熱處理鋼筋的優(yōu)點是：強度高，可代替高強鋼絲使用；節(jié)約鋼材；錨固性好，不易打滑，預應力值穩(wěn)定；施工簡便，開盤后鋼筋自然伸直，不需調直及焊接。主要用于預應力鋼筋混凝土枕軌，也用于預應力梁、板結構及吊車梁等。106熱處理鋼筋以較高的含硅量（Si1.5～1107預應力混凝土用熱處理鋼筋的牌號和化學成分牌

號化學成分(質量分數(shù))(％)CSiMnCrPS≤40Si2Mn0.36～0.451.40～1.900.80～1.20

0.0450.04548Si2Mn0.44～0.531.40～1.900.80～1.20

0.0450.04545Si2Cr0.41～0.511.55～1.950.40～0.700.30～0.600.0450.045107預應力混凝土用熱處理鋼筋的牌號和化學成分化學成分(質量108預應力混凝土用熱處理鋼筋的力學性能公稱直徑／mm牌

號屈服強度ó0.2／MPa抗拉強度ób／MPa伸長率δ10(％)640Si2Mn≥1325≥1470≥68.248Si2Mn1045Si2Cr108預應力混凝土用熱處理鋼筋的力學性能牌

號屈服強度ó0109

余熱處理鋼筋（RRB）是把熱軋后的鋼筋立即穿水，控制表面冷卻，然后利用芯部余熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋。其級別分為3級，強度等級代號為KL400。外觀同熱軋帶肋鋼筋，化學成分同20MnSi鋼筋。生產余熱處理鋼筋時，利用軋制余熱，在軋鋼作業(yè)線上直接進行熱處理。其基本原理是鋼筋從軋機的成品機架軋出后，經冷卻裝置進行快速表面淬火，然后利用鋼筋芯部熱量由里向外自回火，并在冷床空冷至室溫。該技術能有效地發(fā)揮鋼材的性能潛力，通過各種工藝參數(shù)的控制能改善鋼筋的性能，在較大幅度提高鋼筋強度的同時，保持較好的塑韌性，完全能保證鋼筋的綜合性能滿足要求。同時，大幅度降低了合金元素用量，節(jié)約了生產成本，用余熱處理工藝生產英標460MPa級鋼筋，。我建筑業(yè)應用余熱處理鋼筋可實現(xiàn)強度等級的升級，節(jié)約鋼材用量，增加建筑物的安全性。從理論上分析，335MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節(jié)材27％以上，400MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節(jié)材13％。更重要的是實現(xiàn)強度等級升級同時，不需要消耗大量微合金化元素的資源，有利于科學發(fā)展。109余熱處理鋼筋（RRB）是把熱軋后的鋼筋立即穿水110

余熱處理鋼筋在國外已廣泛應用，典型例子是英標460MPa級、500MPa級鋼筋。英標BS4449因其科學性和適用性而受到國際建筑業(yè)的推崇，許多國家和地區(qū)普遍采用BS4449標準。英標鋼筋與我國和其它國家鋼筋標準中同類鋼筋相比，不但強度要求較高，而且對冷彎和反彎性能要求更嚴，因此，其質量要求較高。BS4449標準中沒有規(guī)定具體的加入合金元素和成分范圍，國外企業(yè)生產英標鋼筋一般是用碳素鋼采用余熱處理工藝，我國出口的英標鋼筋也大量采用了余熱處理工藝。新加坡標準SS2：Part2中500MPa鋼筋，加拿大標準G30．18中的400R、500R鋼筋，美國ASTMA615／A615M標準中的60級（420MPa）、75級（520MPa）鋼筋，德國標準DIN488／1中的BSt420S、BSt500S鋼筋等都可采用余熱處理工藝生產。國外余熱處理鋼筋的廣泛應用表明，余熱處理鋼筋在建筑上包括在重要建筑上的應用是可靠的、可行的。

110余熱處理鋼筋在國外已廣泛應用，典型例子是英標4111111112

預應力混凝土用鋼絲是用優(yōu)質碳素結構鋼制成，抗增強度高，分為消除應力光圓鋼絲（S）、消除應力刻痕鋼絲（SI）、消除應力螺旋力鋼絲（SH）和冷拉鋼絲（RCD）四種。SI和SH與混凝土的粘結力好。預應力混凝土用鋼絲質量穩(wěn)定、安全可靠、強度高、無接頭、施工方便，主要用于大跨度的屋架、薄腹架、吊車梁或橋梁等大型預應力混凝土構件，還可用于軌枕、壓力管道等預應力混凝土構件。

2.4.4預應力混凝土用鋼絲和鋼絞線112預應力混凝土用鋼絲是用優(yōu)質碳素結構鋼制成113螺旋肋鋼絲外形示意圖

113螺旋肋鋼絲外形示意圖114三面刻痕鋼絲外形示意圖

114三面刻痕鋼絲外形示意圖115

預應力混凝鋼絞線是以數(shù)根優(yōu)質碳素結構鋼絲在絞線機上以絞捻,再經低溫回火和消除應力等熱處理工序制成。預應力鋼絞線是用兩（或三、或七、19）根鋼絲捻制后，鋼絞線與混凝土的粘結力較好。鋼鉸線的捻向一般為左（S）捻。按照表面形態(tài)可以分為光面鋼絞線、刻痕鋼絞線、模拔鋼絞線(compact)、鍍鋅鋼絞線、涂環(huán)氧樹脂鋼絞線等。在多數(shù)后張預應力及先張預應力工程中，光面鋼絞線是最廣泛采用的預應力鋼材。模拔鋼絞線主要用于提升工程，也用于核電之類的工程。鍍鋅鋼絞線常用于橋梁的系桿、拉索及體外預應力工程。涂環(huán)氧樹脂的鋼絞線用途和鍍鋅預應力鋼絞線類似。預應力鋼絞線以盤或卷狀態(tài)交貨,每盤鋼鉸線應由一整根組成，如無特殊要求，每盤鋼鉸線的長度不小于200m。成品鋼鉸線的表面不得有潤滑劑、油漬等降低鋼鉸線與混凝土粘接力的物質。鋼鉸線表面允許有輕微的浮銹，但不得銹蝕成目視可見的麻坑。預應力混凝鋼絞線115預應力混凝鋼絞線是以數(shù)根優(yōu)質碳116鐵絲的號數(shù)與直徑

116鐵絲的號數(shù)與直徑1172.4.5型鋼常用品種：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊型鋼等。特點：截面形式合理，材料在截面上分布對受力最為有利，且構件間連接方便，所以是鋼結構中采用的主要鋼材。規(guī)格：通常以反映其斷面形狀的主要輪廓尺寸來表示。熱軋型鋼工字鋼1172.4.5型鋼常用品種：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼118118119119120120121121122（1）無縫鋼管無縫鋼管是經熱軋、擠壓、熱擴或冷拔、冷軋而制成的周邊無縫的管材。分為一般用途和專門用途兩類。一般結構用的無縫鋼管，以外徑×壁厚表示規(guī)格,詳見GB8162-1987規(guī)定。專用無縫鋼管一般用于鍋爐和耐熱工程中。（2）焊接鋼管在工程中用量最大的是焊接鋼管。供低壓流體輸送用的直縫鋼管，分焊接鋼管和鍍鋅焊接鋼管兩大類；按壁厚分為普通焊管和加厚焊管；按管端形式分螺紋鋼管和無螺紋鋼管。2.4.6鋼管1222.4.6鋼管123123124124125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構鋼，厚度均為80mm，Q235抗拉強度已可滿足設計要求。三種鋼材的價格是Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ。請選用。

案例分析材料的綜合選用ⅠⅡⅢQ235A·FQ235A·bQ235C125華北某廠需焊接一座露天需承受動荷載的鋼支架，該廠已有三126分析Ⅰ：選Ⅰ不當。Q235A·F為沸騰鋼，其內部雜質和夾雜物較多，化學成分和力學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焊接鋼結構。請再選。

126分析Ⅰ：選Ⅰ不當。Q235A·F為沸騰鋼，其內部雜質和127分析Ⅱ：Q235A·b為半沸騰鋼，性能雖優(yōu)于Q235A·F，但焊接結構應保證碳的極限含量，而Q235A鋼的含碳量是不作為交貨條件的，一般不用于焊接結構。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構應選用材質較好的鋼。

127分析Ⅱ：Q235A·b為半沸騰鋼，性能雖優(yōu)于Q235A128分析Ⅲ：選擇正確。結構鋼材的選用至少應具有屈服點、抗拉強度、伸長率三項機械性能和硫磷含量兩項化學成分的合格保證，對焊接結構還應有含碳量的合格保證。對于較大型構件、直接承受動力荷載的結構，鋼材應具有冷彎試驗的合格保證。對于大、重型結構和直接承受動力荷載的結構，還需根據冬季工作濕度情況，選用的鋼材需具有常溫。低溫沖擊韌性的合格保證。

還需說明的是，低含量高強度結構鋼由于合金元素的強化作用，不但有較多的強度，而且具有較好的塑性、韌性和可焊性。Q<345鋼及Q390鋼的綜合性能較好，是鋼結構常用的牌號。其價格雖稍高，但有更好的承受動荷載和耐疲勞性能，可節(jié)省鋼材、減輕結構自重。大跨度、大型結構承受動力荷載和沖擊荷載結構廣泛用低合金高強度結構鋼。

128分析Ⅲ：選擇正確。結構鋼材的選用至少應具有屈服點、抗拉1292.4.1鋼材的銹蝕定義：鋼材表面與周圍介質發(fā)生作用而引起破壞的現(xiàn)象稱作銹蝕。發(fā)生：鋼材銹蝕的現(xiàn)象普遍存在，如在大氣中生銹，特別是當環(huán)境中有各種侵蝕性介質或濕度較大時，情況就更為嚴重。后果：不僅使鋼材有效截面積均勻減小，還會產生局部銹坑，引起應力集中；腐蝕會顯著降低鋼的強度、塑性韌性等力學性能。分類：根據鋼材與環(huán)境介質的作用原理，腐蝕可分為化學銹蝕和電化學銹蝕。

2.4鋼材的銹蝕及防止1292.4.1鋼材的銹蝕定義：鋼材表面與周圍介質發(fā)生作用130化學銹蝕

化學銹蝕指鋼材與周圍的介質（如氧氣、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接發(fā)生化學作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蝕。在干燥環(huán)境中化學銹蝕的速度緩慢，但在溫度高和濕度較大時銹蝕速度大大加快。電化學銹蝕

鋼材由不同的晶體組織構成，并含有雜質，由于這些成分的電極電位不同，當有電解質溶液(如水)存在時，就會在鋼材表面形成許多微小的局部原電池，造成銹蝕。水是弱電解質溶液，而溶有CO2的水則成為有效的電解質溶液，從而加速電化學銹蝕的過程。

鋼材在大氣中的腐蝕，實際上是化學腐蝕和電化學腐蝕共同作用所致，但以電化學腐蝕為主。130化學銹蝕

化學銹蝕指鋼材與周圍的介質（如氧氣、二氧131保護層法在鋼材表面施加保護層，使鋼與周圍截至隔離，從而防止銹蝕。保護層可分為金屬（耐蝕性強）保護層和非金屬（有機或無機物質）保護層兩類。制成合金鋼在鋼中加入合金元素鉻、鎳、鈦、銅等，制成不銹鋼，提高耐銹蝕能力。2.4.2銹蝕的防止131保護層法2.4.2銹蝕的防止132鋼結構建筑有許多優(yōu)點，與鋼筋混凝土相比，有更好的抗震、防腐、耐久、環(huán)保和節(jié)能效果；可實現(xiàn)構架的輕量化和構件的大型化，施工亦較為簡便。但同時也存在不少缺點，其中較突出的一點是防火問題。美國紐約的世貿大廈為鋼結構，2001年9月11日被恐怖主義者襲擊、倒塌，給人們提出了鋼結構防火、防襲擊破壞的新課題。請?zhí)岢瞿愕囊庖姟?/p>

實事鏈接911事件世貿大廈倒塌

132鋼結構建筑有許多優(yōu)點，與鋼筋混凝土相比，有更好的抗震、1331.鋼材冷彎試驗時采用的彎曲角越大，彎心直徑對試件厚度（或直徑）的比值越小，表示對冷彎性能要求越高。課堂練習2.鋼材伸長率是衡量其塑性的指標，其數(shù)值越小表示鋼材塑性越好。3.中碳鋼的焊接性能優(yōu)于低碳鋼。4.鋼材與電解質溶液相接觸產生電流，形成化學銹蝕。5.碳素結構鋼性能Q235-A·F優(yōu)于Q235-C。是否是否是否是否是否1331.鋼材冷彎試驗時采用的彎曲角越大，彎心直徑對試件厚度1346.Q235-A·b鋼材的抗沖擊性能（）Q235-D鋼材。優(yōu)于差于相同于7.甲乙兩鋼筋直徑相同，所作冷彎試驗的彎曲角相同，甲的彎心直徑較小，則兩鋼筋的冷彎性能（）相同甲較好乙較好8.嚴冬地區(qū)受動荷載作用的焊接結構鋼選用（）牌。Q235-BQ235-A·FQ2759.鋼筋混凝土中的鋼筋、混凝土處于強堿性環(huán)境中，鋼筋表面形成一層鈍化膜，其對鋼筋的影響是（）。加速銹蝕防止銹蝕提高鋼筋強度10.（）含量增加，將會顯著降低鋼材的低溫沖擊韌性。硅錳磷ABCBACAABBCCCBA1346.Q235-A·b鋼材的抗沖擊性能（）Q235-135復習思考題

2.某廠鋼結構層架使用中碳鋼，采用一般的焊條直接焊接。使用一段時間后層架坍落，請分析事故的可能原因。3.為什么碳素結構鋼中Q235號鋼在建筑鋼材中得到廣泛的應用？

1.為什么將鋼材的伸長率作為建筑用鋼材的一個重要技術性能指標？135復習思考題2.某廠鋼結構層架使用中碳鋼，采用一般的焊136太棒了！136太棒了！137繼續(xù)努力哦！137繼續(xù)努力哦！138太棒了！138太棒了！139繼續(xù)努力哦！139繼續(xù)努力哦！140及時復習!140及時復習!第二章建筑鋼材建筑材料第二章建筑鋼材建筑材料142教學目標

通過本章的學習，（1）了解鐵和鋼的概念、鋼的分類、鋼的冶煉加工及其對鋼質量的影響；（2）掌握建筑鋼材的主要技術性質（力學性質、工藝性能）及其對鋼材性能的影響；（3）掌握主要建筑鋼材的性質及應用；（4）了解鋼的銹蝕、鋼材防銹的要點。本章內容2.1建筑鋼材基本知識2.1.1建筑鋼材概述2.1.2鋼的冶煉加工及其對鋼材質量的影響2.1.3鋼的分類2.1.4鋼材的加工2.2建筑鋼材的主要技術性能2.2.1力學性能2.2.2工藝性能2.3建筑鋼材的技術標準及應用

2.3.1碳素結構鋼

2.3.2優(yōu)質碳素結構鋼2.3.3低合金高強度結構鋼2.4常用建筑鋼材課堂練習復習思考題2教學目標通過本章的學習，（1）了解鐵和鋼的概念、1432.1.1建筑鋼材概述定義：建筑鋼材主要是指用于鋼結構中各種型材（如角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼等）、鋼板、鋼管和用于鋼筋混凝土結構中的各種鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。性能及應用：建筑鋼材有較高的強度，有良好的塑性和韌性，能承受沖擊和振動荷載，易于加工和裝配，可以焊接或者鉚接，便于裝配廣泛應用于建筑工程中。缺點：易銹蝕，耐火性差。2.1建筑鋼材基本知識32.1.1建筑鋼材概述定義：建筑鋼材主要是指用于鋼結構中144前言1996年以來，我國鋼產量一直居世界第一位。2006年中國粗鋼產量突破4億噸,占世界鋼產量的34.4%，相當于前六大鋼鐵生產國日本、美國、俄羅斯、韓國、德國、印度的總和。鋼筋混凝土用熱軋