第五章建筑鋼材

第二章建筑鋼材1三問(wèn)？金屬材料的基本概念(What)?金屬材料具備哪些基本性質(zhì)(Which)?如何根據(jù)土木工程應(yīng)用選擇金屬材料(How)?2§2-1概述上海寶鋼3一、鋼及其特性鋼理論上，凡是把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過(guò)2%，稱為生鐵；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵。4二、建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡(jiǎn)單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。5二、建筑鋼材的主要品種2.線材如鋼筋、鋼絲等。6二、建筑鋼材的主要品種3.管材無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。7二、建筑鋼材的主要品種4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板8優(yōu)點(diǎn)比強(qiáng)度高塑性好、韌性好能承受沖擊和振動(dòng)荷載加工性好缺點(diǎn)易銹蝕維護(hù)費(fèi)用大特點(diǎn)三、建筑鋼材的特性9

建筑鋼材可用于:大跨度結(jié)構(gòu)多層及高層結(jié)構(gòu)受動(dòng)荷載作用的工業(yè)廠房應(yīng)用鋼橋10建筑鋼材是建筑中常用的材料鋼材的品種多，性質(zhì)差別大，為了掌握鋼材的合理使用，應(yīng)對(duì)鋼材的生產(chǎn)、組成、性質(zhì)和用途等知識(shí)有一定的了解。本章的重點(diǎn)是鋼材的技術(shù)性質(zhì)（主要是抗拉性能）、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和選用。意義11

2.1鋼的生產(chǎn)與分類

鋼材的生產(chǎn)鋼材的分類12一、鋼的生產(chǎn)

鋼：鐵碳合金，鐵Fe為主要元素：碳C含量≤2.06％，雜質(zhì)元素：Mn、Si、S、P、H、O、N等，含量少。生鐵：鐵碳合金，C含量高，約為2.06％~6.67％，并含較多雜質(zhì)。冶煉生鐵鋼生鐵中的碳氧化，降低含C量，除去雜質(zhì)元素，降低其含量13過(guò)程焦炭鐵礦石溶劑高爐熔融生鐵精煉氧化還原鋼鑄錠鋼錠建筑鋼材鋼材的冶煉過(guò)程14（一）冶煉

根據(jù)煉鋼設(shè)備的不同，煉鋼方法有轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐三種方法：三種主要煉鋼方法的特點(diǎn)爐種原料特點(diǎn)生產(chǎn)鋼種氧氣轉(zhuǎn)爐鐵水，廢鋼可有效除去磷、硫雜質(zhì)少，碳素鋼效率高質(zhì)量好。

低合金鋼電爐生鐵、廢鋼產(chǎn)量低、耗電大，雜質(zhì)少合金鋼質(zhì)量最好，成本高

優(yōu)質(zhì)碳素鋼平爐生鐵、廢鋼時(shí)間長(zhǎng)，成分穩(wěn)定碳素鋼質(zhì)量較好、成本較高低合金鋼15（二）脫氧與鑄錠

沸騰鋼：碳、磷、硫等成分偏析嚴(yán)重，鋼致密程度、焊接性能、低溫下的沖擊韌性較差。(F)半鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度與性能介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。(B)鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，成分均勻純凈、雜質(zhì)少、組織致密；冷脆性和時(shí)效敏感性較低，疲勞強(qiáng)度和可焊性較好。(Z)特殊鎮(zhèn)靜鋼：脫氧很充分，晶粒細(xì)化，質(zhì)量與性能比鎮(zhèn)靜鋼更好。(TZ)

16問(wèn)題：鋼材的脫氧程度對(duì)鋼材質(zhì)量的影響？

答：脫氧程度不高的鋼材中還保留較多的FeO，在鋼材鑄錠時(shí)，碳與FeO反應(yīng)生成CO氣泡，并有一部分殘留在鋼中，造成微裂縫和成分偏析，降低致密性、強(qiáng)度和可焊性，低溫下的韌性變差，冷脆性和時(shí)效敏感性增大等。

脫氧程度排序：特殊鎮(zhèn)靜鋼＞鎮(zhèn)靜鋼＞半鎮(zhèn)靜鋼＞沸騰鋼

鋼材性能與質(zhì)量排序：特殊鎮(zhèn)靜鋼＞鎮(zhèn)靜鋼＞半鎮(zhèn)靜鋼＞沸騰鋼17（三）壓力加工熱加工：是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的壓力加工，常用鍛造、熱壓、軋制等多種方式。熱加工的作用：使內(nèi)部氣泡焊合，酥松結(jié)構(gòu)致密，晶粒細(xì)化。熱加工效果：提高鋼材的強(qiáng)度、塑性和質(zhì)量。冷加工：冷拉、冷拔等18二、鋼材的分類碳素鋼低碳鋼C<0.25%√中碳鋼C=0.3～0.55%高碳鋼C>0.6%合金鋼低合金鋼<5%√中合金鋼=5～10%鋼合金鋼>10%按化學(xué)成分分類19按質(zhì)量分普通鋼P(yáng)≯0.045%,S≯0.050%優(yōu)質(zhì)鋼

P≯0.035%,S≯0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼P(yáng)≯0.025%,S≯0.025%按結(jié)構(gòu)用途分結(jié)構(gòu)鋼

各種工程構(gòu)件及機(jī)械零件,屬低碳鋼或中碳鋼工具鋼

刀具、模具特殊鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼20鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼按冶煉方法分21問(wèn)題：土木工程中常用的鋼材有哪些？

答：土木工程中，使用的主要鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼；常用鋼材：鋼結(jié)構(gòu)用型鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋與鋼絲。22

2.2建筑鋼材的主要技術(shù)性能

鋼材的力學(xué)性質(zhì)鋼材的工藝性能23一、鋼材的力學(xué)性質(zhì)

鋼材的力學(xué)性能，即是指鋼材在外力（載荷）作用時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的性能，包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。

拉伸壓縮彎曲剪切扭轉(zhuǎn)荷載形式24（一）拉伸性能標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車削加工后的試件。l0

A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過(guò)加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段252627拉伸性能是建筑鋼材的主要性能鋼材受拉后的技術(shù)性能指標(biāo)可以用低碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變圖來(lái)反映。屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率（一）抗拉性能28定義

屈服強(qiáng)度是指鋼材開始喪失隨變形的抵抗能力,并開始產(chǎn)生大量變形的能力。意義是彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)當(dāng)外力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，鋼材內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)分配至低應(yīng)力部位所以說(shuō)，屈服點(diǎn)是確定鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力值的依據(jù)屈服強(qiáng)度29低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖σBCDAδσbσsuσpσslε彈性階段σ/ε=Eσp--彈性極限屈服階段△ε＞△σ產(chǎn)生塑性變形B上—上屈服點(diǎn)B下—下屈服點(diǎn)σs—屈服強(qiáng)度強(qiáng)化階段：內(nèi)部組織變化，恢復(fù)部分強(qiáng)度σb--抗拉強(qiáng)度頸縮階段：過(guò)C點(diǎn)后，試件抵抗變形的能力下降，變形集中在某局部進(jìn)行，產(chǎn)生頸縮破壞0低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖AB下B上B30彈性極限（σe）

表示鋼材保持彈性變形,不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力,是彈性零件的設(shè)計(jì)依據(jù)。屈服強(qiáng)度（

σs）表示鋼材開始發(fā)生明顯塑性變形的抗力，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。強(qiáng)度極限(抗拉強(qiáng)度σb)

表示金屬受拉時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。

拉伸過(guò)程的參數(shù)—強(qiáng)度指標(biāo)31拉伸過(guò)程的參數(shù)—塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率（δ）在拉伸試驗(yàn)中,試樣拉斷后,標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長(zhǎng)率。斷面收縮率（ψ）

試樣拉斷后,縮頸處截面積的最大縮減量與原橫斷面積的百分比稱為斷面收縮率。

伸長(zhǎng)率和斷面收縮率的值越大，鋼材的塑性越?32定義σs/σb反映了鋼材的可利用率和安全性的大小意義屈強(qiáng)比對(duì)鋼材的可利用率和安全性來(lái)說(shuō)是重要的。合理屈強(qiáng)比：碳素鋼0.58—0.63低碳合金結(jié)構(gòu)鋼0.65—0.75屈強(qiáng)比（σs/σb）33σbσs2σs1σε屈強(qiáng)比的意義σs/σb低σs/σb高可利用率小大安全性大小表鋼材的屈強(qiáng)比、可利用率及安全性之間的關(guān)系3435硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過(guò)程無(wú)明顯屈服階段，無(wú)法直接測(cè)定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)度σ0.2來(lái)代替屈服強(qiáng)度。條件屈服點(diǎn)σ0.2：使硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力。見(jiàn)左圖。σε0A0.2%aboa——總變形。ba——彈性變形99.8%。ob——塑性變形0.2%。36（二）沖擊韌性

鋼材抵抗沖擊（動(dòng)）荷載作用的能力，稱為沖擊韌性，采用夏比V形缺口試件，用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。隨溫度降低，鋼材由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，使沖擊值降低的現(xiàn)象稱為冷脆性，與之對(duì)應(yīng)的溫度稱為冷脆轉(zhuǎn)變溫度（臨界溫度）。37問(wèn)題：

鋼材的沖擊韌性的影響因素？

答：鋼材的沖擊韌性對(duì)鋼材內(nèi)部的各種缺陷和環(huán)境溫度非常敏感，因此，沖擊韌性主要受下列因素影響：鋼中的S、P等有害雜質(zhì)含量；成分偏析程度；軋制與焊接質(zhì)量；鋼的加工硬化與時(shí)效；環(huán)境溫度等。38二、鋼材的工藝性能

冷彎性能√冷加工與時(shí)效√焊接性能39指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力如果鋼材承受彎曲變形的程度大，那么鋼材的冷彎性好定義指標(biāo)彎曲角度α及彎心直徑/（鋼板厚度或直徑）(d/a)（一）冷彎性能40試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)的指標(biāo)：彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90°或180°）；試樣彎曲外表面無(wú)肉眼可見(jiàn)裂紋則冷彎合格。冷彎性能41冷彎是通過(guò)彎曲處的塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此它也是反映鋼材在靜荷載下塑性的一個(gè)指標(biāo)。在冷彎試驗(yàn)中，鋼材試件的塑性變形則是局部不均勻變形。冷彎試驗(yàn)常常能反映鋼材內(nèi)部組織的均勻程度，存在內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。因此可以用冷彎性來(lái)檢查鋼材的質(zhì)量，同時(shí)也可檢查焊接接頭的焊接質(zhì)量。說(shuō)明冷彎性能42（二）冷加工與時(shí)效冷加工與時(shí)效的定義冷加工與時(shí)效強(qiáng)化原理冷加工與時(shí)效強(qiáng)化的意義43冷加工指在常溫下對(duì)鋼材進(jìn)行冷拉、冷拔和冷軋?zhí)幚砝浼庸?qiáng)化鋼材經(jīng)冷加工后強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象時(shí)效

經(jīng)冷拉鋼材隨時(shí)間延長(zhǎng)強(qiáng)度提高,塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫做時(shí)效可分為兩類：分為自然時(shí)效和人工時(shí)效定義44時(shí)效自然時(shí)效處理經(jīng)冷拉的鋼材在常溫下存放15-20天其強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象人工時(shí)效處理經(jīng)冷拉的鋼材在加熱至100-200℃，并保持一段時(shí)間這將使時(shí)效加速定義45時(shí)效敏感性因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度大，導(dǎo)致塑性、韌性降低的程度大。故動(dòng)荷載、重要結(jié)構(gòu)，采用敏感性小的鋼材。說(shuō)明有些鋼材即使沒(méi)有經(jīng)過(guò)冷加工處理，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)后也會(huì)出現(xiàn)時(shí)效，但不如冷加工后表現(xiàn)明顯。定義46將熱軋鋼筋用拉伸設(shè)備在常溫下拉長(zhǎng)，使之產(chǎn)生一定的塑性變形稱之為冷拉鋼材用拉伸設(shè)備拉伸后能提高強(qiáng)度冷拉F47將鋼筋通過(guò)硬質(zhì)合金拔絲?？讖?qiáng)行拉拔，使之不僅受拉、而且受擠壓以提高強(qiáng)度。每次冷拔斷面縮小應(yīng)為10%以下，可多次冷拔在這個(gè)過(guò)程中，強(qiáng)度可提高40-60%，效果好于冷拉冷拔48冷加工強(qiáng)化的原理由于鋼材在加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形所至，當(dāng)晶體在外力作用下，在彈性階段金屬原子偏離平衡位置產(chǎn)生的變形，在外里去除后可以恢復(fù)---彈性變形；當(dāng)外力繼續(xù)增大，使晶格的歪曲程度超過(guò)彈性變形之后，晶格產(chǎn)生滑移，造成永久性變形。由于晶粒表面的畸變及滑動(dòng)平面的細(xì)小碎屑，使晶體在該平面上繼續(xù)滑動(dòng)產(chǎn)生困難，抵抗變形的能力增大，因而屈服極限及硬度提高。由于塑性變形后鋼材可能產(chǎn)生滑移的區(qū)域幾乎均已滑動(dòng)，因此塑性降低。原理49時(shí)效強(qiáng)化的原理

在高溫下固溶在α-Fe中的氮和氧的原子，在溫度降低后溶解度下降，但未完全析出，在存放過(guò)程中慢慢地以Fe4N和FeO從鐵素體中析出，形成滲碳體分布于晶體的滑移面或晶界面上，阻礙晶粒的滑移，而提高了對(duì)塑性變形的抵抗能力。原理50σεOO1BD1CDC1K1K未冷拉屈服點(diǎn)B冷拉屈服點(diǎn):σs

變大塑性和韌性降低時(shí)效σs,σν

變大塑性和韌性降低圖7.4.1冷加工和時(shí)效強(qiáng)化示意圖51建筑鋼材的冷加工與時(shí)效可提高強(qiáng)度，冷拉后屈服強(qiáng)度可提高20-30%，時(shí)效處理后還可使抗拉強(qiáng)度提高?？晒?jié)約鋼材20-30%。對(duì)于受動(dòng)荷載或經(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(guò)大脆性，出現(xiàn)突然斷裂，要求采用時(shí)效敏感小的鋼材。意義52問(wèn)題：

直接承受動(dòng)荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼材嗎？為什么？

答：不能。因?yàn)槔浼庸ず箐摬牡乃苄院晚g性大大降低，可焊性變差，增加了焊接后的硬脆傾向，為了防止鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然的脆性斷裂，所以不能采用。532.3鋼的晶體組織、化學(xué)成分及其對(duì)性能的影響

54一、鋼的晶體組織

（一）金屬的晶體結(jié)構(gòu)

1、金屬材料都是晶體結(jié)構(gòu)，金屬原子按幾何形狀排列，形成體心立方、面心立方和密排六方等三種晶格；2、晶格節(jié)點(diǎn)上的金屬原子互相以金屬鍵相結(jié)合，所有的價(jià)電子為自由電子；3、鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由很多晶粒組成的多晶體，各晶粒之間存在晶界。

55金屬晶體體心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu)56晶粒的細(xì)化晶粒愈細(xì)，晶界面愈大，強(qiáng)度和硬度愈高，塑性和韌性愈好——細(xì)晶強(qiáng)化。

57金屬晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系金屬晶體中所有價(jià)電子呈自由電子在各離子間穿梭運(yùn)動(dòng)，使金屬材料有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，較高的強(qiáng)度和良好的塑性；金屬晶體的多晶體結(jié)構(gòu)的晶界能阻礙晶體的滑移，提高了抵抗塑性變形的能力；金屬材料中晶粒愈細(xì)，晶界面愈大，強(qiáng)度和硬度愈高，塑性和韌性愈好——細(xì)晶強(qiáng)化。58（二）鋼中的晶體組織與性能同素異晶間的轉(zhuǎn)變：液態(tài)鐵－Fe－Fe－Fe體心立方面心立方體心立方合金的基本概念固溶體：一種金屬溶于另一種金屬中形成固體溶液化合物：二種以上元素形成新的化合物59（二）鋼中的晶體組織與性能鐵素體

碳溶于－Fe中的固溶體。－Fe為體心結(jié)構(gòu)，孔隙較小，溶碳量較低，因而具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度與硬度較低。滲碳體

鐵和碳的化合物Fe3C，含碳量高達(dá)6.69％，故性質(zhì)硬脆，塑性和韌性幾乎為零，硬度高。珠光體

鐵素體與滲碳體的混合物，兩者相間存在于同一晶體中，含碳量0.77％，其性質(zhì)介于二者之間。奧氏體

碳溶于－Fe中的固溶體，在7270C以上存在，含碳量0.77％～2.11％，其強(qiáng)度與硬度不高，塑性好，故鋼材在高溫下熱加工。60鐵素體的晶體組織鋼材的晶體組織珠光體的晶體組織鐵素體和珠光體珠光體與滲碳體球狀珠光體動(dòng)畫61二、化學(xué)成分對(duì)鋼材性質(zhì)的影響化學(xué)元素強(qiáng)度韌性塑性其他性能C增加降低降低焊接性能，增加冷脆性和時(shí)效傾向Si增加影響不大可焊性、冷加工性有所降低，提高抗腐蝕性Mn增加影響不大消減硫引起的熱脆性、提高耐磨性、降低焊接性P稍有增加顯著降低增大冷脆性，顯著降低焊接性，提高耐磨和耐蝕性S降低降低增大熱脆性，降低焊接性、耐腐蝕性和機(jī)械性能O降低降低降低機(jī)械性能，使焊接和冷彎性能變壞，增加熱脆性N提高降低降低焊接性、使冷彎性能變壞、加劇冷脆性與時(shí)效敏感性Ti提高改善降低提高焊接性和抗蝕性V提高改善減少冷脆性、降低焊接性622.4建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用

鋼結(jié)構(gòu)用鋼材碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材熱軋鋼筋冷軋帶肋鋼筋冷拔低碳鋼絲63鋼結(jié)構(gòu)用鋼材我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼指各種鋼結(jié)構(gòu)中采用的結(jié)構(gòu)鋼和工程用熱軋鋼板、型鋼等。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700/T-2006）64（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼

1、鋼的牌號(hào)：

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB700-2006，碳素結(jié)構(gòu)鋼按照屈服強(qiáng)度分為Q195、Q215、Q235和Q275四個(gè)牌號(hào)，每個(gè)牌號(hào)又根據(jù)硫、磷等雜質(zhì)含量分為若干個(gè)質(zhì)量等級(jí)。牌號(hào)的順序：屈服強(qiáng)度字母Q、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D）、脫氧程度符號(hào)（F、Z、TZ）。例如：Q235BF，表示屈服強(qiáng)度為235MPa，B級(jí)沸騰（F）碳素結(jié)構(gòu)鋼。

2、鋼牌號(hào)與性能的關(guān)系鋼牌號(hào)越大，鋼的含碳量增加，強(qiáng)度與硬度增高，塑性和韌性降低，可焊性變差。

65牌號(hào)及其表示方法如flash中所示請(qǐng)點(diǎn)擊右鍵選擇“播放”觀看Flash動(dòng)畫663、選用原則：應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的工作條件、荷載類型、連接方式、環(huán)境溫度與介質(zhì)的腐蝕情況等綜合因素選用。例如：

Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、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。Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。67思考題：1、碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)如何組成？2、鋼牌號(hào)如何反映鋼材的性能和質(zhì)量？3、如何根據(jù)使用要求選用鋼材牌號(hào)？68（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

1、組成：含有5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、Ni、Cu等）。含碳量≤0.2%。2、等級(jí)：Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。3、牌號(hào)：與碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣，用Q+屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D、E）表示。4、特性：強(qiáng)度和硬度高，有害雜質(zhì)少，質(zhì)量高且穩(wěn)定，良好的塑性和韌性，適當(dāng)?shù)目珊感浴?、應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土中，尤其適合于重型結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑和承受沖擊、振動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)。GB/T1591-200869牌號(hào)由以下四部分組成(如flash所示)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼70低合金結(jié)構(gòu)鋼的性能特點(diǎn)(1)高強(qiáng)度：一般其屈服強(qiáng)度在345MPa以上。(2)高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m2～800kJ/m2。對(duì)于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。(3)良好的焊接性能和冷成型性能。(4)低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。(5)良好的耐蝕性。71低合金結(jié)構(gòu)鋼的組成特點(diǎn)低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超過(guò)0.20%。加入以錳為主的合金元素。加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細(xì)碳化物或碳氮化物，有利于獲得細(xì)小的鐵素體晶粒和提高鋼的強(qiáng)度和韌性。加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。

72與碳素鋼相比，低合金結(jié)構(gòu)鋼有何特點(diǎn)？

由于低合金結(jié)構(gòu)鋼中的合金元素的細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，以及含碳量低，有害雜質(zhì)少，質(zhì)量較高且穩(wěn)定，使得低合金結(jié)構(gòu)鋼有以下特點(diǎn)：

不但具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，而且具有較好的塑性、韌性和適當(dāng)?shù)暮附有?，耐低溫性較好，時(shí)效敏感性也較小。73鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材可以分為：鋼筋盤條冷拔低碳鋼絲鋼絞線74一、熱軋鋼筋1.生產(chǎn)采用鋼錠經(jīng)加熱軋制自然冷卻而成。2.分類鋼筋混凝土用熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。3.牌號(hào)熱軋光圓鋼筋：HPB235、HPB300熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500、HRBF335、

HRBF400、HRBF500H、R、P、B、F分別為熱軋(Hotrolled)、帶肋（Ribbed）、光圓（Plain）、鋼筋（Bars）、細(xì)晶粒（Fine）英文首位字母。推薦公稱尺寸：光圓：6、8、10、12、16、20、22；帶肋：6、8、10、12、16、20、22、25、32、36、40和50mm754.熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能表面形狀強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)公稱直徑屈服點(diǎn)σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長(zhǎng)率δ5，%冷彎d—彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB2356～2223537025180°d=aHPB300300420月牙肋HRB335HRBF3356～2528～5033545517180°d=3a180°d=4aHRB400HRBF4006～2528～5040054016180°d=4a180°d=5aHRB500HRBF5006～2528～5050063015180°d=6a180°d=7a76二、低碳熱軋圓盤條1.概述低碳熱軋圓盤條的公稱直徑為5.5～60mm，大多通過(guò)卷線機(jī)成盤卷供應(yīng)，因此稱為盤條、盤圓或線材。2.適用范圍供拉絲等深加工及其他一般用途用盤條3.牌號(hào)低碳熱軋圓盤條的牌號(hào)表示方法由屈服點(diǎn)符號(hào)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)、用途類別符號(hào)等五個(gè)內(nèi)容表示。

GB/T701-2008GB/T14981-200977二、低碳熱軋圓盤條4.力學(xué)性能和工藝性能5.應(yīng)用大量用作建筑工程中鋼筋混凝土的配筋外，還適用于供拉絲、包裝及其它用途。牌號(hào)力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)180°d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點(diǎn)σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長(zhǎng)率δ5，%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳熱軋圓盤條的力學(xué)性能和工藝性能

78三、冷軋帶肋鋼筋

1.生產(chǎn)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。2.牌號(hào)按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970共四個(gè)牌號(hào)。3.規(guī)格直徑范圍為4～12mm，推薦的公稱直徑為5、6、7、8、9、10mmGB/T13788-200879三、冷軋帶肋鋼筋4.力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合GB13788的相關(guān)規(guī)定。5.應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與熱軋圓盤條相比，強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與低碳冷拔絲比，伸長(zhǎng)率高，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力較大，適用于中、小預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也適用于焊接鋼筋網(wǎng)。80四、熱處理鋼筋

1.概述熱處理鋼筋是經(jīng)過(guò)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和