第七章 建筑钢材
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《建筑材料》第二十一次课(第七章)
半镇静钢
镇静钢
介于二者之间
充分 平静冷却，无 CO 逸出 最充分
好
组织致密、成分 均匀、机械性能 好 最好
特殊镇静 钢
7.1.2分 类
按化学成分分类
1.
碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
2.
合金钢
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 高合金钢 >10%
空气 空气
好 最好
高 高
脱氧程度的影响
冶炼中为除去杂质而进行氧化 部分铁不可避免的被氧化
使钢锭内生成许多气泡
降低了钢的质量
为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢 的后阶段必须脱氧。
脱氧程度及钢材质量
钢种 沸腾钢 脱氧程度 不充分 冷却情况 浇筑时有大量 CO 逸出 钢材质量 差
屈强比（σ s/σ b）
定义 σ s/σ b反映了钢材的可利用率和安全性的 大小 意义 屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是 重要的 合理屈强比： 碳素钢 0.58—0.63 低合金结构钢 0.65—0.75
σ
σb σs2 σs1
ε
钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系 σ s/ σ b低 可利用率 安全性 小 大 σ s/ σ b高 大 小
屈服强度
屈服强度
公式
Fs s A0
σs－屈服强度 Fs－屈服应力 Ao－试件截面积
σ
对屈服不明显的钢, 规定以产生0.2%残 余变形时的应力f0.2 作为屈服强度σ 0.2。
O
ε
0.2% 硬钢的应力应变图
最新中等职业技校建筑专业教案：建筑钢材
第七章建筑钢材本章提要：本章主要讲述钢材的分类、机械性能、冷加工以及钢材的防腐与防火。
应了解钢材的冶炼方法及对钢材质量的影响；钢材的分类及建筑钢材的类型。
熟悉钢材的化学成分、晶体组织及与钢材性能的关系；建筑钢材的标准及类型；建筑钢材防火、防腐的原理及方法。
掌握建筑钢材的机械性能(拉伸性能、冷弯性能、冲击韧性)；冷加工时效的原理、目的及应用。
通过本章的学习，应达到熟练运用建筑钢材的机械性能、标准或规范的技术性质要求，正确地选择建筑结构用钢和合理地使用建筑钢材。
教案首页授课顺序：20 学时：2 日期：20 年月日班级第七章建筑钢材优点：提示学生回答，强度高，塑性，韧性好，抗冲击和振动较，可焊，铆，易加工等第一节钢的冶炼加工与分类一、钢的冶炼炼钢方法转炉沸腾平炉脱氧程度镇静电炉半镇静热加工的目的：①轧制面所需的截面及尺寸②钢锭内部气泡焊合，疏松组织密度→强度↑质量↑二、钢的分类高普通碳素钢化学成分碳素钢中含碳量质量分优质碳素钢P·S含量高级优质钢合金钢高中合金无素含量低用途分结构钢工具钢特殊钢第二节建筑钢材的主要技术性能掌握：建筑钢材的主要技术性质及工程意义一、力学性能1、拉伸性能外荷载（拉力）σ的理解：σ= P/A 受力面积掌握4个阶段：OA AB BC CD 图示或文字表4个指标：E σs σb δ指标与性能的关系4个意义：4个意义OA：E =σε抵抗变形的能力，计算变形的重要指标当σ一定时, E↑ε↓当ε一定时，E↑，σ↑AB：σS屈服强度钢材强度取值的依据，结构设计的重要指标BC：σb抗拉强度抗裂度计算的依据，变形验算的重要指标σS/σb↑利用率个、安全可结性↓强调：经过塑性变型后，钢材得到强化①工地现场调直的目的②冷加工的目的③σb实测σs实测≥1.25σs实测fyk≤1.3 抚震框架，一、二级抗震等级CD：δ↑塑性↑衡量钢材塑性的重要指标δ= △L L Oδ5＞δ10为什么？颈缩处变形大2、冲击韧性含义：抵抗冲击荷载而不被破坏的能力，用αk表示，αk↑冲击韧性好。
七章建筑钢材
纵
Q195
横
纵
Q215
横
纵
Q235
横
Q255
2a
Q275
3a
冷弯试验B=2a180°
钢材厚度（直径）（mm）
60
＞60~100
＞100~200
弯心直径d
0
—
—
0.5a
0.5a
1.5a
2a
a
2a
2.5a
a
2a
2.5a
1.5a
2.5a
a
3a
3.5a
－
2a
4.5a
－
4.应用
➢ Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工 性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、 地脚螺栓等。
量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成；共有 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。
3. 技术要求：包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状
态及表面质量五个方面。
表 2.1 碳素结构钢的化学成分（GB700-88）
牌号 质量等级 C
化学成分（%）
Si
S
Mn 不大于
Q195
间（一般2h以上），这将使时效加速。 ❖ 时效敏感性：因时效而导致性能改变的程度。
冷拉
➢将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定塑性变形。 ➢经冷拉后钢材的屈服强度一般可提高20%~30%。 ➢根据张拉控制参数的不同，冷拉有“单控”和“双控”之分。
冷拔
➢将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之不仅受拉而且 受挤压以提高强度。 ➢每次冷拔断面缩小应在10%以下，可经多次冷拔。 ➢经冷拔后钢材的屈服强度可提高40%~60%，效果比冷拉好。
【精品课件】建筑钢材
脱氧方法：F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、 Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）
质量等级（A、B、C、D） 屈服点数值（MPa） 钢材种类代号（专用代号Q）
图7-2 钢的牌号表示
（二）低合金高强度结构钢 低合金结构钢的强度、耐冲击韧性、耐磨性和耐腐蚀性均 较高，按照国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591－ 94）的规定，低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的字母 Q、屈服点数值、质量等级三个部分按顺序排列。如： Q390A—屈服强度390MPa的A级低合金高强度结构钢。 低合金高强度结构钢的强度大大高于碳素结构钢，并具有 良好的工艺性能，其耐磨性、耐腐蚀性及耐低温性等均较良好。 且质量较轻，可降低结构自重，因而适用于大型结构及桥梁等 工程。 低合金高强度结构钢的化学成分与力学性能见教材中表7-5 和表7-6所示。
碳是决定钢性能的主要元素，随着含 碳量的增加，钢的强度和硬度相应提高， 而塑性和韧性则相应降低；含碳量过高会 增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大 气腐蚀性和可焊性。
（二）钢中常存杂质元素对碳素钢性能的影响 1、锰的影响 锰在钢中是一种有益元素。在碳钢中含锰量通 常小于0.8%；在含锰合金钢中含锰量一般控制在 1.0%～1.2%的范围内。当锰含量不多，对钢的性 能影响并不大。 2、硅的影响 硅在钢中也是一种有益元素。在碳钢中含硅量 通常小于0.35%；当硅含量不多，对钢的性能影 响并不大。
4、按冶炼时脱氧程度分类 （1）沸腾钢 是脱氧不充分的钢，在浇铸及钢液 冷却时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈激烈 沸腾状态； （2）镇静钢 脱氧充分，钢水较纯净，浇铸钢锭 时，钢水平静，镇静钢材质致密均匀，质量高于沸 腾钢； （3）半镇静钢 脱氧程度及钢水质量介于上述两 者之间。 5、按成型方法分类 分为铸造钢、锻造钢、轧压钢、冷拔钢。
7.4 建筑用钢材
二、冷轧带肋钢筋
5.应用
➢ CRB550、CRB600H为普通钢筋混凝土用钢筋。 ➢ CRB650、 CRB800、 CRB800H为预应力混凝土用钢
筋。 ➢ CRB680H既可作为普通钢筋混凝土用钢筋，也可作
为使用预应力混凝土用钢筋。
三、余热处理钢筋
1.概述 ➢ 热轧后利用热处理原 理进行表面控制冷却， 并利用芯部余热自身 完成回火处理所得的 成品钢筋。
2.分类及代号（GBT 13788-2017 冷轧带肋钢筋）
➢ 冷轧带肋钢筋按延性高低分为两类： 冷轧带肋钢筋“CRB” 高延性冷轧带肋钢筋 “CRB+抗拉强度特征值+H” C、R、B、H分别为冷轧(Cold rolled)、带肋(Ribbed) 、 钢筋(Bar) 、高延性(High elongation )四个词的英文首位 字母。
广泛用于大中型钢筋混凝土结构。经冷拉后， 可用作预应力钢筋。
5 应用 （3）HRB500级钢筋由中碳低合金镇静钢钢
轧制而成，其强度高的同时仍具有很好的塑性和 韧性，但焊接性较差。
主要用于预应力钢筋。
二、冷轧带肋钢筋
1.生产
➢ 冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧后，在表面带有沿长 度方向均匀分布的横肋的钢筋。
5 应用
（1） HPB300钢筋由碳素结构钢轧制而成， 表面光圆。它的强度较低，但具有塑性好，伸长 率高，便于折弯成型、容易焊接等特点。
使用范围广，可用作中、小型钢筋混凝土结 构的主要受力钢筋、构件的箍筋，钢、木结构的 拉杆等；可作为冷轧带肋钢筋的原材料。
5 应用
（2）HRB400级钢筋由低合金镇静钢钢轧制 而成，表面轧有通长的纵肋和均匀分布的横肋， 从而加强了钢筋混凝土之间的粘结力。具有强度 高、塑性和可焊性较好，与混凝土的粘结力强特 点。
第7章建筑钢材
当年美国人宣称： 新中国没希望 没有钢铁- 没有国防 没有工业基础 没有石油- 没有能源 没有发展动力
1949年钢产量： 160,000t 1979 年钢产量： 28,200,000t 2005 年钢产量： 300,000,000t
58年大炼钢铁 年教学资料：58年大炼钢铁 截至58年8月底，全国钢产量仅450万吨，只剩四个月要完成650万 吨。只有动员全党全民大炼钢铁。 9月1日发表公报，号召全党全民为生产1070万吨钢奋斗。人民日报 发表社论，指出“钢铁工业是整个工业的基础，是整个工业的纲， 是整个工业的元帅。”要其他部门“停车让路，让钢铁元帅升帐。” 提出“全力保证实现钢产量翻一番，是全党全民当前最重要的任 务”。于是开展了全民大炼钢铁的群众运动。 10 10月，达到高潮，成千上万群众不分行业，男女老幼一齐上前线， 劳动力由7月底的几十万增至6000万。土高炉由3万座增至数百万座。 土法炼钢，练出来的大多数是废钢，而且来源多为从各家各户搜集 锅等铁器。这是无法想象的历史壮观：一个世界人口最多的民族， 在1百多天里不分白天黑夜地全部投入到炼钢运动之中。 经过全国人民3个半月的奋战，12月19日，党中央宣布：“1958年 我国人民夺取1070万吨钢铁的大战已经告捷。”但其中300万吨是 土钢，基本上不能使用。 1958年的大炼钢铁运动，严重违背了国民经济有计划，按比例的发 展规律，造成严重损害
3.火灾现场的温度与时间曲线 火灾现场的温度与时间曲线
4.建筑钢材耐火性 建筑钢材耐火性 建筑钢材 温度℃ 温度℃ 材料剩余强度% 材料剩余强度 100 100① 97② 90③ 93④ 200 99 92 84 88 300 81 92 77 82 400 67 69 64 66 500 59 44 43 44 600 --＜20 -冷拉， ①-Q235， ② -Q235冷拉，③-16Mn，④25MnSi ， 冷拉 ， 结论：钢结构不耐火！ 结论：钢结构不耐火！
建筑材料 第七章 建筑钢材
534
第七章 建筑钢材
2. 钢材的时效处理 将经过冷加工后的钢材在常温下存放 15 ~ 20 d，或加热至 100 ~ 200 ℃ 并保持 2 h左右，其内应力得到释放，屈服强度、抗拉强度及硬度进一 步提高，伸长率和冲击韧性逐渐降低的现象称为时效处理，前者称为自然 时效，后者称为人工时效。
535
第七章 建筑钢材
515
第七章 建筑钢材
低碳钢受拉的应力—应变曲线
516
第七章 建筑钢材
1. 弹性阶段（OA） 钢材受力初期，应力与应变成正比，OA 是一条直线，如果卸去外力， 试件能恢复原状，这种性质称为弹性变形，与 A 点对应的应力值称为弹性 极限 σp ，单位为 MPa。 2. 屈服阶段（AB） 当荷载增大，试件应力超过弹性极限时，应变增加很快，而应力基本 不变，这种现象称为屈服。
焊接结构在建筑中被广泛应用，如钢结构构件的连接、接头及预埋件、 连接件、钢筋混凝土的钢筋骨架等。低碳钢一般有优良的焊接性能，高碳 钢的焊接性能通常较差。
528
第三节 钢材的化学成分、冷加工、热
处理对性能的影响
529
第七章 建筑钢材
一、钢材的化学成分对性能的影响
钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅 （Si）、锰（ Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、 钒（V）等元素。这些元素虽然含量少，但对钢材性能有一定影响
518
第七章 建筑钢材
二、钢材的塑性
钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。钢材的塑性指 标有两个：一是伸长率（试样拉断后，标距的伸长长度与原始标距的百分 比，用 δ 表示），二是断面收缩率（试件拉断后，颈缩处横截面积的最大 缩减量与原始横截面积的百分比，用ψ 表示）。在工程应用中，钢材的塑 性指标通常用伸长率表示。
第七章 建筑钢材
2. 钢材的时效处理 将经过冷加工后的钢材在常温下存放 15 ~ 20 d，或加热至 100 ~ 200 ℃ 并保持 2 h左右，其内应力得到释放，屈服强度、抗拉强度及硬度进一 步提高，伸长率和冲击韧性逐渐降低的现象称为时效处理，前者称为自然 时效，后者称为人工时效。
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第七章 建筑钢材
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第七章 建筑钢材
低碳钢受拉的应力—应变曲线
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第七章 建筑钢材
1. 弹性阶段（OA） 钢材受力初期，应力与应变成正比，OA 是一条直线，如果卸去外力， 试件能恢复原状，这种性质称为弹性变形，与 A 点对应的应力值称为弹性 极限 σp ，单位为 MPa。 2. 屈服阶段（AB） 当荷载增大，试件应力超过弹性极限时，应变增加很快，而应力基本 不变，这种现象称为屈服。
焊接结构在建筑中被广泛应用，如钢结构构件的连接、接头及预埋件、 连接件、钢筋混凝土的钢筋骨架等。低碳钢一般有优良的焊接性能，高碳 钢的焊接性能通常较差。
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第三节 钢材的化学成分、冷加工、热
处理对性能的影响
529
第七章 建筑钢材
一、钢材的化学成分对性能的影响
钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅 （Si）、锰（ Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、 钒（V）等元素。这些元素虽然含量少，但对钢材性能有一定影响
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第七章 建筑钢材
二、钢材的塑性
钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。钢材的塑性指 标有两个：一是伸长率（试样拉断后，标距的伸长长度与原始标距的百分 比，用 δ 表示），二是断面收缩率（试件拉断后，颈缩处横截面积的最大 缩减量与原始横截面积的百分比，用ψ 表示）。在工程应用中，钢材的塑 性指标通常用伸长率表示。
《建筑工程材料》图文课件ppt 第七章
曲角度和不同弯曲径d相对于钢材厚度a的比值（d/a）来表示，
如图7-5所示。
图7-5 钢筋冷弯冷弯示意图
试验方法是按一定的角与d/a值进行冷弯，试件弯曲处的
外拱面及两个侧面不出现裂缝和起层现象为合格。
弯曲角度越大，弯曲直径对试件厚度（或直径）的比值越 小，则表示钢材的冷弯性能越好。
冷弯性能检测不仅是评定钢材塑性、加工性能的技术指标， 而且对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊接在受弯表面 是否存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。
其特点是材料破坏时其强度远低于抗拉强度，不易引起人 们注意，因此疲劳破坏危害极大。疲劳强度用钢材在交变荷载 下，在规定的周期基数内（106～107次）不发生断裂所能承受 的最大应力来表示。
4．硬度
钢材的硬度指其表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性 变形的能力。测定钢材硬度的方法常用布氏法和洛氏法。
7.1 建筑钢材的主要技术性能
建筑钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能和化学性 能等，见图7-2所示。只有了解钢材的各种性能，才能做到正 确、经济、合理地选择和使用钢材。
图7-2 建筑钢材的主要性能
7.1.1 力学性能
1．拉伸性能
拉伸是建筑钢材 的主要受力形式，所 以拉伸性能是建筑工 程中选用钢材的重要 指标。现以低碳钢为 例在试验机上进行拉 伸试验（如图7-3所 示），进而分析钢材 的力学性能。
（2）时效处理
将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20 d（称为自然时 效），或加热到100～200℃并保持一段时间（称为人工时效）， 这个过程称为时效处理。
钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑 性继续有所降低。应当注意，时效处理增加的强度只作为材料 的强度储备，以增加结构的安全性，不作为结构设计依据。
如图7-5所示。
图7-5 钢筋冷弯冷弯示意图
试验方法是按一定的角与d/a值进行冷弯，试件弯曲处的
外拱面及两个侧面不出现裂缝和起层现象为合格。
弯曲角度越大，弯曲直径对试件厚度（或直径）的比值越 小，则表示钢材的冷弯性能越好。
冷弯性能检测不仅是评定钢材塑性、加工性能的技术指标， 而且对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊接在受弯表面 是否存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。
其特点是材料破坏时其强度远低于抗拉强度，不易引起人 们注意，因此疲劳破坏危害极大。疲劳强度用钢材在交变荷载 下，在规定的周期基数内（106～107次）不发生断裂所能承受 的最大应力来表示。
4．硬度
钢材的硬度指其表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性 变形的能力。测定钢材硬度的方法常用布氏法和洛氏法。
7.1 建筑钢材的主要技术性能
建筑钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能和化学性 能等，见图7-2所示。只有了解钢材的各种性能，才能做到正 确、经济、合理地选择和使用钢材。
图7-2 建筑钢材的主要性能
7.1.1 力学性能
1．拉伸性能
拉伸是建筑钢材 的主要受力形式，所 以拉伸性能是建筑工 程中选用钢材的重要 指标。现以低碳钢为 例在试验机上进行拉 伸试验（如图7-3所 示），进而分析钢材 的力学性能。
（2）时效处理
将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20 d（称为自然时 效），或加热到100～200℃并保持一段时间（称为人工时效）， 这个过程称为时效处理。
钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑 性继续有所降低。应当注意，时效处理增加的强度只作为材料 的强度储备，以增加结构的安全性，不作为结构设计依据。
《建筑材料》第二十二次课(第七章)
7.4 建筑工程用钢材的标准与选用
7.4.1建筑工程常用钢种
碳素结构钢 低 合 金 结 构 钢
1.普通碳素结构钢（非合金钢）
㈠牌号表示法 由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级 符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成； 如：Q235－AF表示为屈服点不小于235MPa 的A级沸腾钢。 ㈡牌号 共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个 牌号。 ㈢技术要求 化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700 规定。
冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规 则的钢筋，可以提高其强度及与混凝土的 粘接力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时 产生变形，因而能较好地保持其塑性和内 部结构的均匀性。
总
冷加工的特点：
结
提高屈服强度，但塑性变形降低。
冷加工的目的：
经过冷加工的钢材，可适当减小钢筋混凝土结构
设计截面，或减小混凝土中配筋数量，从而达到节约 钢材的目的。具有明显的经济效益。
7.4.2 时效处理
——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，
自然时效
或加热到100～200℃，并保持2h左右，
人工时效
这个过程称为时效处理。
作用: 钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点 进一步提高，抗拉强度也有提高，塑性、韧性有 所降低。 ∵ 时效过程中应力的消减, ∴ 弹性模量可基本恢复。 时效敏感性 因时效而导致性能改变的程度。 故动荷载重要结构，选用时效敏感性 小 的钢材。
㈣应用 Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧 性、加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板 和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。 Q255、Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好， 塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺 栓连接的结构及加工机械零件。 Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和 焊接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧 制成盘条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角 钢、工字钢、槽钢等型钢，广泛地应用于建筑 工程中。
【大学】建筑金属材料 建筑钢材
钢材的冷弯示意图：
整理课件
：
整理课件
2. 焊接性能
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件 下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬 脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强 度不低于原有钢材的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量 的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量 超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较 多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊 接质量。钢材的焊接须执行有关规定。
整理课件
7.3 建筑钢材的的晶体组织和化学成分
整理课件
7.3.1 钢的组织及其对钢性能的影响
钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金 属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性 的基础。原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不 同的晶格，如体心立方晶格是原子排列在一个正六 面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；面心立 方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和 六个面的中心而构成的空间格子。铁和碳两种元素 可以不同的形态存在，这种形态称为晶体组织。
2.塑性
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长 率和断面收缩率表示。 （1）伸长率
l1l0100% l0
通常以δ5和δ10分另表示L0＝5d0和L0＝10 d0时的伸长 率。对于同一种钢材，其整δ理课5件>δ10。
（2）断面收缩率(Ψ)
A0 A1 A0
Ａ0——试件原始截面积； Ａ1——试件拉断后颈缩处的截面积。
(2)合金钢——根据合金元素的含量分： 低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； 高合金钢：合金元素总整理含课件量大于10％。
2.脱氧程度分类
根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾 钢、镇静钢和半镇静钢三种：
整理课件
：
整理课件
2. 焊接性能
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件 下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬 脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强 度不低于原有钢材的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量 的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量 超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较 多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊 接质量。钢材的焊接须执行有关规定。
整理课件
7.3 建筑钢材的的晶体组织和化学成分
整理课件
7.3.1 钢的组织及其对钢性能的影响
钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金 属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性 的基础。原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不 同的晶格，如体心立方晶格是原子排列在一个正六 面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；面心立 方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和 六个面的中心而构成的空间格子。铁和碳两种元素 可以不同的形态存在，这种形态称为晶体组织。
2.塑性
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长 率和断面收缩率表示。 （1）伸长率
l1l0100% l0
通常以δ5和δ10分另表示L0＝5d0和L0＝10 d0时的伸长 率。对于同一种钢材，其整δ理课5件>δ10。
（2）断面收缩率(Ψ)
A0 A1 A0
Ａ0——试件原始截面积； Ａ1——试件拉断后颈缩处的截面积。
(2)合金钢——根据合金元素的含量分： 低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； 高合金钢：合金元素总整理含课件量大于10％。
2.脱氧程度分类
根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾 钢、镇静钢和半镇静钢三种：
第7章 建筑钢材
道路工程材料
主讲名师：郭发丽
1
第七章
建筑钢材
2
第七章 建筑钢材
学习目的 掌握建筑钢材的抗拉性能、冲击韧性、
耐疲劳性能和冷弯性能等技术性能；
了解建筑结构用钢材的技术标准。 建筑钢材具有强度高、塑性及韧性好、
耐冲击、性能可靠，可加工性能好等优点，
因而在建筑工程结构中被广泛应用。
3
第七章 建筑钢材
第一节 建筑钢材的技术性质 建筑钢材的技术性质是指钢材的抗拉性能、
1. 碳素结构钢
（3）碳素结构钢的力学性能要求 碳结构钢在拉伸试验中得到的技术指标应满足表
7-2的要求，冲击性能与冷弯性能必须符合表7-3中的
技术要求。 随着钢号的增加，其含碳、含锰量亦增加，强度
和硬度增加，而可塑性、冷弯性能降低。同一钢材的
质量等级越高，含硫含磷量越低，钢材的质量越好。
17
第七章 建筑钢材
点数值，分别为195、ຫໍສະໝຸດ 15、235、255和275；质量
等级符号，依钢材中硫S、磷P含量的多少分为A、B、 C、D四个等级；脱氧方法符号，沸腾钢为F、镇静钢
为Z、半镇静钢为b和特殊镇静钢为TZ。
（2）碳素结构钢的化学成分要求 见表7-1.
16
第七章 建筑钢材
第二节 建筑钢材在道路桥梁结构工程中的应用与技术 要求
（2）拉伸过程的参数 强度指标 屈强比： 屈强比反映钢材可靠性和利用率。屈强比小时， 钢材的可靠性大，结构安全。应选用合理的屈强比。 塑性指标
l1 l0 100% 伸长率： l0 伸长率是反映钢材可塑性的指标，伸长率大表明
钢材的塑性好。塑性良好的钢材，当偶尔超载时产生 塑性变形，可使钢材内部应力重新分布，不致由于应 力集中断裂。
主讲名师：郭发丽
1
第七章
建筑钢材
2
第七章 建筑钢材
学习目的 掌握建筑钢材的抗拉性能、冲击韧性、
耐疲劳性能和冷弯性能等技术性能；
了解建筑结构用钢材的技术标准。 建筑钢材具有强度高、塑性及韧性好、
耐冲击、性能可靠，可加工性能好等优点，
因而在建筑工程结构中被广泛应用。
3
第七章 建筑钢材
第一节 建筑钢材的技术性质 建筑钢材的技术性质是指钢材的抗拉性能、
1. 碳素结构钢
（3）碳素结构钢的力学性能要求 碳结构钢在拉伸试验中得到的技术指标应满足表
7-2的要求，冲击性能与冷弯性能必须符合表7-3中的
技术要求。 随着钢号的增加，其含碳、含锰量亦增加，强度
和硬度增加，而可塑性、冷弯性能降低。同一钢材的
质量等级越高，含硫含磷量越低，钢材的质量越好。
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第七章 建筑钢材
点数值，分别为195、ຫໍສະໝຸດ 15、235、255和275；质量
等级符号，依钢材中硫S、磷P含量的多少分为A、B、 C、D四个等级；脱氧方法符号，沸腾钢为F、镇静钢
为Z、半镇静钢为b和特殊镇静钢为TZ。
（2）碳素结构钢的化学成分要求 见表7-1.
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第七章 建筑钢材
第二节 建筑钢材在道路桥梁结构工程中的应用与技术 要求
（2）拉伸过程的参数 强度指标 屈强比： 屈强比反映钢材可靠性和利用率。屈强比小时， 钢材的可靠性大，结构安全。应选用合理的屈强比。 塑性指标
l1 l0 100% 伸长率： l0 伸长率是反映钢材可塑性的指标，伸长率大表明
钢材的塑性好。塑性良好的钢材，当偶尔超载时产生 塑性变形，可使钢材内部应力重新分布，不致由于应 力集中断裂。
第7章 建筑钢材
§7.3 钢材的冷加工 二、加工方式：
3. 冷轧： 将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋。
§7.3 钢材的冷加工
冷加工强化： 经冷加工后的钢材，其屈服强度提高，塑性、韧性
降低的现象。
冷加工时效： 将冷加工的钢材，在常温下存放或加热保持一定时间，
以达到显著提高钢材强度的目的而采取的处理措施。 时效处理的方法：自然时效、人工时效两种。
拉伸性能 冲击韧性 疲劳强度 硬度 冷弯性能
焊接性能
§7.2 钢材的性能 一、拉伸性能： 在拉力作用下，产生伸长变形的性质。
1.钢材受拉至断裂，经历了四个变形阶段： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段
2.钢材的几个性能指标：
刚性指标：弹性模量 E
强度指标：屈服强度σs
荷 载
抗拉强度σb 塑性指标：伸长率δ
2.质量要求 1）钢筋的牌号及代号：
如：
表示6根直径为25mm的热轧带肋Ⅲ级钢筋。
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
2.质量要求
2）技术性能
①表面质量
②尺寸偏差 ③重量偏差 ④力学性能 ⑤冷弯性能
检测方 法 质量标 准
⑥焊接性能
《金属材料拉伸试验》 GB/T228.12010 《金属材料弯曲试验》 GB/T232-2010 《钢筋焊接接头试验方法》JGJ/T272014 《钢筋混凝土用钢 第1部分：热 轧光圆钢筋》
弯曲角度越大，弯芯直径越小，冷弯性能越好。
§7.2 钢材的性能
二、冷弯性能
4. 判定方法： 钢材按标准规定
的 弯心直径，弯曲到规定 的弯曲角度后，若弯曲 处无断裂、无裂纹、无 起层、无鳞落，则评定 为冷弯性能合格。
冷脆性？
§7.2 钢材的性能 三、冲击韧性
7建筑钢材ppt-第七章建筑钢材
预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
【建筑材料】第七章.建筑钢材
【建筑材料】第七章.建筑钢材【建筑材料】第七章建筑钢材建筑钢材，作为现代建筑中不可或缺的重要材料，其性能和应用对于建筑的质量、安全性以及耐久性都有着至关重要的影响。
钢材具有许多优良的特性。
首先，它的强度高。
与其他常见的建筑材料相比，钢材在相同的体积下能够承受更大的荷载，这使得在建造高层建筑、大跨度桥梁等大型结构时，钢材成为首选材料。
其次，钢材的塑性和韧性好。
在受到外力作用时，钢材能够发生较大的变形而不致突然断裂，这为建筑结构在面临意外情况时提供了一定的安全保障。
再者，钢材具有良好的可加工性，可以通过各种方式进行切割、焊接、弯曲等加工，以满足不同建筑结构的形状和尺寸要求。
从化学成分来看，建筑钢材主要包含碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢根据含碳量的不同又可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢的强度较低，但塑性和韧性较好，常用于制作普通的建筑构件；中碳钢的强度和硬度相对较高，常用于制造机械零件；高碳钢则具有很高的强度和硬度，但塑性和韧性较差，一般不用于建筑结构。
合金钢则是在碳素钢的基础上加入了一些合金元素，如锰、硅、钒等，以改善钢材的性能，使其具有更高的强度、更好的耐腐蚀性等。
建筑钢材的生产工艺主要包括炼铁、炼钢和轧制等环节。
炼铁是将铁矿石在高温下还原为铁水，炼钢则是进一步去除铁水中的杂质，并调整其化学成分，使其达到所需的钢材质量要求。
轧制是将钢坯通过轧机轧制成各种形状和尺寸的钢材产品，如钢板、钢管、钢筋等。
在建筑工程中，常见的建筑钢材种类繁多。
钢筋是最常用的一种，它主要用于增强混凝土结构的抗拉强度。
根据钢筋的表面形状，可分为光圆钢筋和带肋钢筋。
光圆钢筋的粘结力较差，一般用于小直径的构件；带肋钢筋则具有较好的粘结力，广泛应用于各种混凝土结构中。
此外，还有型钢，如工字钢、槽钢、角钢等，它们常用于钢结构建筑中作为梁、柱等主要受力构件。
钢板和钢管在建筑中也有广泛的应用，钢板可用于制作屋面板、墙板等，钢管则常用于制作钢结构中的支撑柱、桁架等。
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C．抗拉强度为235MPa的A级沸腾钢
D．屈服点为235MPa的A级沸腾钢
12、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧
方法划分为若干个牌号，随牌号提高，钢
材的（ ）。
A．强度提高，伸长率提高 B．强度提高，伸长率降低 C．强度降低，伸长率降低
D．强度降低，伸长率提高
13、钢材抵抗冲击荷载的能力称为( A．塑性 B．冲击韧性
第七章 建筑钢材
1.了解钢材的分类、主要化学成分（合金元 素）对钢材性能的影响； 2.了解建筑常用钢筋、钢丝的种类；理解钢 材代号的含义。
3.掌握常用建筑钢材的力学性质、工艺性能
指标的含义。
名词解释
钢材、屈强比、冷弯性能、冷加工、 冷加工强化、时效处理
简答题
1.钢材按化学成分、脱氧程度如何分类？
义？
计算题
1、直径为18mm的钢筋进行拉伸试验，屈服
荷载为65.4KN，破坏荷载为89.2KN，拉 断后标尺间距98mm，求σs/σb和δ5。
δ10＞δ5。 10、钢材强屈比越大，表示结构使用安全 度越高。 11、屈强比小的钢材，使用中比较安全可
靠，但其利用率低。因此，以屈强比越小
越好为原则来选用钢材，是错误的。
12、钢材中含磷较多呈热脆性，含硫较多 呈冷脆性。 13、钢材焊接时产生热裂纹，主要是由于 含磷较多引起的，为消除其不利影响，可 在炼钢时加入一定量的硅元素。
3、钢材按脱氧程度分为（ ）。 A．碳素钢、合金钢 B．沸腾钢、镇静钢、半镇静钢 C．普通钢、优质钢、高级优质钢 D．结构钢、工具钢、特殊钢 4、钢材的屈强比能反映钢材的 （ ） 。 A．利用率 B．结构安全可靠程度 C．利用率和结构安全可靠强度 D．抗拉强度
5、在设计中一般以钢材的 （ 取值的依据。 A．比例极限
5、目前我国工程中常用的二大钢种是（ （ ）。 6、屈强比小的钢材，（ ）较低，（
）和
）较高。
7、碳素钢按含碳量的多少分类，当含碳量在（） ％以下为低碳钢，含碳（）％为中碳钢；含碳 （）％为高碳钢。
8、低合金高强度结构钢的牌号主要由（ ）、 （ ）、和（ ）三部分组成。
9、随着含碳量的增加，钢材的可焊性 （ ）。
10、钢材的冲击韧性随温度下降而降低， 当环境温度降至（ ）时，冲击韧性 ）性。
（ ），这时钢材呈 （
选择题
1、对钢材进行冷加工强化处理可提高其 （ ）。 A．σS B．σ0.2 C．δ D．Σb 2、在低碳钢拉伸性能实验过程中，在（ ） 阶段既产生弹性变形，又产生塑性变形。 A．弹性 C．强化 B．屈服 D．颈缩
D．高合金结构钢
9、钢是指含碳量在( )以内含有害物质较 少的铁碳合金。 A．5% B．3% C．2% D．1% 10、钢材的伸长率越大，说明钢材的( )越 好。 A．强度 B．硬度 C．韧性 D．塑性
11、Q235—A· F表示(
)
A．抗拉强度为235MPa的A级镇静钢 B．屈服点为235MPa的B级镇静钢
填空题
1、低碳钢拉伸过程,经历了（
（ ） 、（ ） 和（
）、
） 四个阶段。
2、热轧钢筋的强度等级符号有 （ ） 、
（ ）、（ （ ）、 （ ）、 （ ）和（ ）、 （ ） 、 ）八个。
3、高碳钢的拉伸性能过程中，无明显 （ ） 阶段。
4、高碳钢(硬钢)由于屈服阶段不明显，所以
用（ 示。 ）代替其屈服点，用（ ） 表
）作为强度
B．弹性极限
C．屈服极限
D．强度极限
6、对钢材进行冷加工强化及时效处理可提高 其（ ）。 A．σs B．σ0.2
C．δΒιβλιοθήκη D．σb7、HRB335是(
)的牌号。
A． 热轧光圆钢筋 C．热轧带肋钢筋
8、建筑中常用的钢有(
B．低合金结构钢 D．碳素结构钢
)。
A．工具钢
C．中合金结构钢
B．低合金结构钢
2.绘出低碳钢的应力-应变曲线，并标示出相应 的阶段名称及屈服强度、抗拉强度。 3.钢材化学成分对钢材性能的影响。 4.钢材冷加工及时效处理后性能的变化。
5.碳素钢及低合金高强度结构钢的牌号表示。
判断题
1、低碳钢的屈服强度是工程设计上钢材强度
取值的依据，是工程结构中一个非常重要
的参数。
2、钢材经时效处理后，它的硬度增加，强度 也增加。
)。
C．弹性
D．硬度
14、建筑钢材包括钢结构用型钢和钢 筋混凝土用( A．钢板 C．合金钢 )。 B．沸腾钢 D．钢筋
简答题
1、画出低碳钢拉伸性能试验的应力-应变图，
指出受拉过程的四个阶段，并在图中标出 强度指标？
2、问答题，何谓屈强比？请说明钢材的屈服 点和屈强化的实用意义？并说明σ0.2的含
3、钢材的屈强比越大，表示结构使用安全 度越高。 4、碳素结构钢的牌号越大，其强度越高，
塑性越差。
5、钢结构设计时，对直接承受动荷载的结 构应选用沸腾钢。
6、寒冷地区应尽量选用脆性转变温度较高
的建筑钢材。
7、建筑钢材的比强度高于混凝土。 8、Q235是最常用的建筑钢材牌号。
9、同时钢筋取样作拉伸试验时，其伸长率