第六章建筑钢材详解

应变增加时的应力σs，定义为屈服极限强度。屈服点σs是
热轧钢筋和冷拉钢筋的强度标准值确定的依据，也是工程
设计中强度取值的依据。该阶段为屈服阶段。超过屈服点
后，应力增加又产生应变，钢材进入强化阶段，C点所对
应的应力，即试件拉断前的最大应力σb，称为抗拉强度。
抗拉强度σb是钢丝、钢绞线和热处理钢筋强度标准值确定
一、拉伸性能
• 钢材的拉伸性能，典型地反映在广泛使用 的软钢（低碳钢）拉伸试验时得到的应力σ与 应变ε的关系上，如图6-1。钢材从拉伸到拉断， 在外力作用下的变形可分为四个阶段，即弹性 阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
• 在拉伸的开始阶段，0A为直线，说明应力 与应变成正比，即σ/ε=E 。A点对应的应力σp 称为比例极限。当应力超过比例极限时，应力 与应变开始失去比例关系，但仍保持弹性变形。 所以，e点对应的应力σe称为弹性极限。Oe为 弹性阶段。
第二节建筑钢材的主要技术性能
• 钢材的技术性能包括力学性能和工艺性能 两个方面。力学性能主要包括拉伸性能、 冲击韧性、疲劳强度、硬度等；工艺性能 是钢材在加工制造过程中所表现的特性， 包括冷弯性能、焊接性能、热处理性能等
抗拉性能
冲击韧性
建 筑
力学性能
疲劳强度
钢
材
工艺性能
硬度
的
技
冷弯性能
术
性 能
化学性能
的依据。BC为强化阶段。超过C点后，塑性变形迅速增大，
试件出现颈缩，应力随之下降，试件很快被拉断，CD为颈
缩阶段。
• 图6-1 低碳钢受拉应力—应变图 6-2 试件拉伸前和断裂后 标距长度
• 钢材的σe和σs越高，表示钢材对小量塑性变形的抵抗能力
越大。因此，在不发生塑性变形的条件下，所能承受的应 力就越大。σe与σb差值越大的钢，说明超过屈服点后的强 度储备能力越大，结构的安全性高。
第七章 建筑钢材
• 建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材的 总称。钢材具有强度高，有一定塑性和韧 性，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或 铆接，便于装配等优点；其缺点主要是易 锈蚀，维护费用大，耐火性差，生产能耗 大。在建筑工程中钢材被大量用作结构材 料，并被列为建筑工程的三大重要材料之 一.
本章内容
• 试件拉断后，将拉断后的两段试件拼对起来，量出拉断后 的标距长，见图6-2。按下式计算伸长率：
•
（6-1）
• 式中 δ——试件的伸长率，%；
• ——拉伸前的标距长度，mm；
• ——拉断后的标距长度，mm。
• 伸长率是衡量钢材塑性的重要指标，其值 越大说明钢材的塑性越好。塑性变形能力强， 可使应力重新分布，避免应力集中，结构的安 全性增大。标距的大小影响伸长率的计算结果， 通常以δ5和δ10分别表示=5d0和=10d0时的伸长 率。同一种钢材，其δ5大于δ10。某些线材的 标距用=100mm，伸长率用δ100表示。
• 炼钢需要足够的氧，但如果钢材中残存了氧，会使钢 质变差。因此，必须在冶炼后期脱氧。根据脱氧程度所表 现的状态，分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢三类。
• 钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号作出标志， 脱氧状态也是钢质标志的内容。
二、钢的分类
按化学成分分
按脱氧程度分
碳素钢
合金钢 沸腾钢 半镇静钢 镇静钢 特殊镇静钢
0.030%。 • (4)特级优质钢。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于
0.020%。
按用途分类
• (1)结构钢。主要用作工程结构构件及机械零件的钢。 • (2)工具钢。主要用于各种刀具、量具及模具的钢。 • (3)特殊钢。具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈
钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。
• 建筑钢材的产品一般分为型材、板材、线材和管材等几类。 型材包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢 等。线材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝 和钢铰线等。板材包括用于水利水电工程金属结构、房屋、 桥梁及建筑机械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的 薄钢板。管材主要用于钢桁架和供水、供气（汽）管线等。
低碳钢的受拉过程分为四个阶段
弹性阶段OA
F A
屈服阶段AB 强化阶段BC
A
B
C D
颈缩阶段CD
建筑钢材的抗拉性能
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
•
当荷载继续增大，线段呈曲线形,开始形成塑性变形。
应力增加到B上点后，变形急剧增加，应力则在不大的范
围(B上、B下、B)内波动，呈现锯齿状。把此时应力不增加，
三、钢材的加工
将 钢 锭
热轧 钢材
进行 热轧
• 冶炼生产的钢，除极少量直接用作铸件 外，绝大部分都是先浇铸成钢锭，然后再 加工制成各种钢材。
• 将钢锭加热到1150～1300℃后进行热轧， 所得的产品为热轧钢材。将钢锭先热轧， 经冷却至室温后再进行冷轧的产品为冷轧 钢材。一般建筑钢材以热轧为主。钢管是 用钢板加工焊制而成的。无缝钢管是对实 心钢坯进行穿孔，经热轧、挤压、冷轧、 冷拔等工艺而制得。
1 概述 2 建筑钢筋的主要技术性能 3 建筑钢材的技术标准及应用 4 常用建筑钢材2 5 钢材的检验
第一节 概述
一 钢的冶炼
平炉 炼钢
转炉 炼钢ຫໍສະໝຸດ 电炉 炼钢钢的冶炼
• 钢是将炼钢生铁在1700℃左右的炼钢炉中冶炼，把生 铁中的杂质氧化，将含碳量降到2.06%以下，并将其他元 素调整到规定范围。
• 钢的冶炼方法根据炼钢设备的不同主要分为平炉、转 炉和电炉三类。建筑钢多是平炉钢、顶吹氧气转炉钢和侧 吹碱性转炉钢。
按有害杂质含量分 按用途分
普通钢 优质钢 高级优质钢 特级优质钢 结构钢 特殊钢 工具钢
按有害杂质含量分类
• 按钢中有害杂质磷（P）和硫（S）含量的多少，钢材可分 为以下四类：
• (1)普通钢。磷含量不大于0.045%；硫含量不大于0.050%。 • (2)优质钢。磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.035%。 • (3)高级优质钢。磷含量不大于0.030%；硫含量不大于
• 中碳钢和高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低 碳钢不同，屈服现象不明显，伸长率小。这类 钢材由于没有明显的屈服阶段，不能测定屈服 点，故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时 所对应的应力值，作为规定的屈服极限，用 σ0.2表示。
一、弹性阶段OA
图形的特点： 一条通过原点