土木工程材料钢材精品PPT课件
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土木工程材料建筑钢材课件
l0 l0
10000
❖ 伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能 力
式中 δ——试件的伸长率，%；
ll
——拉伸前的标距长度，mm； 0——拉断后的标距长度，mm。
1
土木工程材料建筑钢材
34
❖断面收缩率
❖塑性是指钢材在受力破坏之前可以经受永 久变形的能力。以ψ表示 。
❖断面收缩率是试件断裂后，缩颈处横断面 面积的最大缩减量占横截面的百分率。
AB
C D
p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
E1 土木工程材料建筑钢材
＞
E2
28
二、屈服阶段AB
图形的特点：一条波动的曲
线，应力增加很小，而应变增加 很大。
试件的特点：所能承受的拉
力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力
F A
B上 B
A B下
s p
C D
—— 屈服。
抗拉强度
b :C点对应的应力。
b
Fb A
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
土木工程材料建筑钢材
30
四、颈缩阶段CD
图形的特点：
一段下降的曲线。
试件的特点：
变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小—— 颈缩 ，直到断裂。
F A
b s
p
B上 A B下 B
α
O
计算的指标：
构的安全性高。
❖ 屈强比（σs/σb） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比
值，称为屈强比。它也代表了钢材强度储备的大
小，屈强比越大，结构零件的可靠性越低；屈强
土木工程材料 土木工程用钢材及铝合金PPT课件
第16页/共102页
三、钢的分类
按质量分
• 普通钢 P≯0.045%,S≯0.05 5%
• 优质钢 P≯0.035-0.04%, S≯0.04%
按结构用途分
• 结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢
• 工具钢 刀具、模具
• 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
• 高级优质钢
第17页/共102页
第14页/共102页
二、钢材的加工方法
• 大部分为压力加工，根据加工温度的不同分为冷加工和热加工。
➢ 轧制 ➢ 锻造 ➢ 拉拔 ➢ 挤压
第15页/共102页
三、钢的分类
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% √
的应力—应变图来反映。 –屈服强度 –抗拉强度 –伸长率
第23页/共102页
低碳钢单轴拉 伸试验
第24页/共102页
σb σs' σs σp
σ
c
b' ab
0
低碳钢单轴拉伸应力-应变示意图
d 弹性阶段：oa 屈服阶段：ab 强化阶段：bc 颈缩阶段：cd
ε
弹性极限 σp、上屈服强度σs‘、下屈服强度σs、抗拉强度σb
肋钢筋，插于特制的钢套筒内，利用挤压机压 缩套筒，使之产生塑性变形，靠变形后的钢套 筒与带肋钢筋之间的紧密咬合来实现钢筋的连 接。 • 适用于钢筋直径为16~40mm的HRB335、 HRB400带肋钢筋的连接。
第47页/共102页
（2）钢筋螺纹接头连接：适用于HR335、HR400钢 筋的连接。
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三、钢的分类
按质量分
• 普通钢 P≯0.045%,S≯0.05 5%
• 优质钢 P≯0.035-0.04%, S≯0.04%
按结构用途分
• 结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢
• 工具钢 刀具、模具
• 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
• 高级优质钢
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第14页/共102页
二、钢材的加工方法
• 大部分为压力加工，根据加工温度的不同分为冷加工和热加工。
➢ 轧制 ➢ 锻造 ➢ 拉拔 ➢ 挤压
第15页/共102页
三、钢的分类
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% √
的应力—应变图来反映。 –屈服强度 –抗拉强度 –伸长率
第23页/共102页
低碳钢单轴拉 伸试验
第24页/共102页
σb σs' σs σp
σ
c
b' ab
0
低碳钢单轴拉伸应力-应变示意图
d 弹性阶段：oa 屈服阶段：ab 强化阶段：bc 颈缩阶段：cd
ε
弹性极限 σp、上屈服强度σs‘、下屈服强度σs、抗拉强度σb
肋钢筋，插于特制的钢套筒内，利用挤压机压 缩套筒，使之产生塑性变形，靠变形后的钢套 筒与带肋钢筋之间的紧密咬合来实现钢筋的连 接。 • 适用于钢筋直径为16~40mm的HRB335、 HRB400带肋钢筋的连接。
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（2）钢筋螺纹接头连接：适用于HR335、HR400钢 筋的连接。
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最新土木工程材料-建筑钢材ppt课件
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 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。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点 的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质 量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号 (F、b、Z、TZ)等四部分组成。
例如Q235-A.F，
表示：屈服点为235N／ｍｍ2的平炉或氧气转 炉冶炼的Ａ级沸腾碳素结构钢。
强度
韧性
塑性
C 增加 降 低
Si 增加 影响不大
Mn 增加 影响不大
P
稍有 增加
显著降低
S 降低 降 低
O 降低 降 低
N 提高 降 低
Ti 提高 改善 降低
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 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。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点 的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质 量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号 (F、b、Z、TZ)等四部分组成。
例如Q235-A.F，
表示：屈服点为235N／ｍｍ2的平炉或氧气转 炉冶炼的Ａ级沸腾碳素结构钢。
强度
韧性
塑性
C 增加 降 低
Si 增加 影响不大
Mn 增加 影响不大
P
稍有 增加
显著降低
S 降低 降 低
O 降低 降 低
N 提高 降 低
Ti 提高 改善 降低
土木工程材料课件 建筑钢材、沥青材料
设计承受交变荷载且须进行疲劳验 算的结构时，应当了解所用钢材的疲劳 强度。
四、钢材的硬度
定义
硬度――是指钢材抵抗硬 物体压入钢材的表面的能 力。
测定方法
方法：布氏法、洛氏法和 维氏法，常用方法是布氏 法和洛氏法。
五、钢材的冷弯性能
定义 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，
指标
试件被 弯曲角度α、弯心直径与厚度的 比值d/a
（三）、低合金高强度结构钢
1、组成：含有5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、 Ni、Cu等），含碳量≤0.2%。
2、合金元素的作用： A 细化结晶，起到细晶强化作用，不仅可提高强度和硬 度，还可一定程度上增加塑性和韧性。
B 弥散强化作用，较硬微粒均匀分散在晶粒内部，阻碍 晶粒滑移变形，大大提高钢的强度和硬度。
很大。
试件的特点：所能承受的拉
力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力 —— 屈服。
计算的指标：
屈服强度（也叫屈服点） s :
B下 点对应的应力。
s
Fs A
F A
B上 B
A B下
C D
s p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
三、强化阶段BC
弯曲角度α ↑、 d/a↓，表示对冷弯性能要 求越高。
第三节 钢的化学成分 对钢材性能的影响
1.碳是决定钢材性能的主要元素。
随着含碳量的增加，钢的强度和硬度 提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于 1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
含碳量对热轧碳素钢性质的影响
σb—抗拉强度；αk—冲击韧性；HB—硬度； δ—伸长率；φ—面积缩减率
四、钢材的硬度
定义
硬度――是指钢材抵抗硬 物体压入钢材的表面的能 力。
测定方法
方法：布氏法、洛氏法和 维氏法，常用方法是布氏 法和洛氏法。
五、钢材的冷弯性能
定义 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，
指标
试件被 弯曲角度α、弯心直径与厚度的 比值d/a
（三）、低合金高强度结构钢
1、组成：含有5%以下的合金元素（Si、Mn、Ti、V、Cr、 Ni、Cu等），含碳量≤0.2%。
2、合金元素的作用： A 细化结晶，起到细晶强化作用，不仅可提高强度和硬 度，还可一定程度上增加塑性和韧性。
B 弥散强化作用，较硬微粒均匀分散在晶粒内部，阻碍 晶粒滑移变形，大大提高钢的强度和硬度。
很大。
试件的特点：所能承受的拉
力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力 —— 屈服。
计算的指标：
屈服强度（也叫屈服点） s :
B下 点对应的应力。
s
Fs A
F A
B上 B
A B下
C D
s p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
三、强化阶段BC
弯曲角度α ↑、 d/a↓，表示对冷弯性能要 求越高。
第三节 钢的化学成分 对钢材性能的影响
1.碳是决定钢材性能的主要元素。
随着含碳量的增加，钢的强度和硬度 提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于 1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
含碳量对热轧碳素钢性质的影响
σb—抗拉强度；αk—冲击韧性；HB—硬度； δ—伸长率；φ—面积缩减率
单元2--建筑钢材ppt课件(全)
单元2 建筑钢材
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
钢材PPT课件
7
8
• 钢材的成分对性能的影响 除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、
燃料中引入一些的其他元素。钢材的成分对性 能有重要影响。这些成分可分为两类：一类能 改善优化钢材的性能称为合金元素，主要有Si、 Mn、Ti、V、Nb等；另一类能劣化钢材的性能， 属钢材的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。
9
8.3建筑钢材的主要技术性能
• (1)炼铁 铁矿石 铁水+矿渣 • (2)炼钢 铁水或铁块、废钢 钢水+钢渣
3
• 8.1.2 钢材的分类
• 根据钢的化学成分、品质和用途不同，可分成不 同的钢种含碳量<0.25％)
•
中碳钢(含碳量0.25％～0.6％)
•
高碳钢(含碳量>0.6％)
静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。 E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定 荷载作用下，E值越大，材料发生的弹性变形 量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把
弹性变形控制在一定限度内，应选用刚度大的 钢材。
12
(2)屈服阶段 • 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，
此时除产生弹性变形外还产生部分塑性 变形。当应力达到s点后，塑性应变急剧 增加，曲线出现一个波动的小平台，这 种现象称为屈服。这一阶段的最大、最 小应力分别称为上屈服点和下屈服点。 由于下屈服点的数值较为稳定，因此 • 以它作为材料抗力的指标，称为屈服点 或屈服强度，用σs表示。
• 了解建筑钢材的微观结构及其与性质的关系；熟 练掌握建筑钢材的力学性能（包括强度、弹性及 塑性变形，耐疲劳性）的意义，测定方法及影响 因素；熟悉建筑钢材的强化机理及强化方法；掌 握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选用原 则。
1
• 第8章 建筑钢材
8
• 钢材的成分对性能的影响 除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、
燃料中引入一些的其他元素。钢材的成分对性 能有重要影响。这些成分可分为两类：一类能 改善优化钢材的性能称为合金元素，主要有Si、 Mn、Ti、V、Nb等；另一类能劣化钢材的性能， 属钢材的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。
9
8.3建筑钢材的主要技术性能
• (1)炼铁 铁矿石 铁水+矿渣 • (2)炼钢 铁水或铁块、废钢 钢水+钢渣
3
• 8.1.2 钢材的分类
• 根据钢的化学成分、品质和用途不同，可分成不 同的钢种含碳量<0.25％)
•
中碳钢(含碳量0.25％～0.6％)
•
高碳钢(含碳量>0.6％)
静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。 E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定 荷载作用下，E值越大，材料发生的弹性变形 量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把
弹性变形控制在一定限度内，应选用刚度大的 钢材。
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(2)屈服阶段 • 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，
此时除产生弹性变形外还产生部分塑性 变形。当应力达到s点后，塑性应变急剧 增加，曲线出现一个波动的小平台，这 种现象称为屈服。这一阶段的最大、最 小应力分别称为上屈服点和下屈服点。 由于下屈服点的数值较为稳定，因此 • 以它作为材料抗力的指标，称为屈服点 或屈服强度，用σs表示。
• 了解建筑钢材的微观结构及其与性质的关系；熟 练掌握建筑钢材的力学性能（包括强度、弹性及 塑性变形，耐疲劳性）的意义，测定方法及影响 因素；熟悉建筑钢材的强化机理及强化方法；掌 握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选用原 则。
1
• 第8章 建筑钢材
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。
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100 000
50 000
0 1997
万吨 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000
5 000 0
1998
பைடு நூலகம்
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2006年世界粗钢产量
中国,41 878
1 中国
2 日本, 116 219 3 美国, 98 480
4 俄罗斯, 70 645 5 韩国, 48 437
2005
2006
印度,4 400 德国,4 723 韩国,4 844 俄罗斯,7 065 美国,9 848
日本,11 622
2~7
1996年以来，我国钢 产量一直居世界第一 位。2006年中国粗钢 产量突破4亿吨,占世 界钢产量的34.4%， 相当于前六大钢铁生 产国日本、美国、俄 罗斯、韩国、德国、
近年来，伴随我国经济持续高 速增长，建筑业作为我国国民 经济支柱产业之一也得到了快 速的发展。由于目前我国建筑 主要为钢筋混凝土结构形式， 钢筋的生产与消费量增长很快 。
我国建筑用钢占钢材的消 费比例约为53.3%，其中 长材的消费占76%以上。 钢筋占建筑用长材的61% 。
5
6
7
8
9
10
的铁碳合金。
炼钢方法：大规模的炼钢方法主要有转炉法、平炉炼 钢法和电弧炼钢法三种。
钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号做出标志， 脱氧状态也是钢质标志的内容之一。
18
19
20
顶吹氧气转炉
21
22
2.1.3 钢的分类
按化学成分分类 碳素钢：低碳钢：含碳量< 0.25％ 中碳钢：含碳量为0.25％～0.60％ 高碳钢：含碳量> 0.60％ 合金钢：低合金钢：合金元素总含量< 5.0％ 中合金钢：合金元素总含量为5.0％～10％ 高合金钢：合金元素总含量> 10％
11
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15
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17
2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢材质量的影响
冶炼原理：将生铁在1700℃ 左右熔融，进行氧化，使碳 的含量降低到一定的限度， 同时把其他杂质含量降低到 允许范围内。
生铁硬而脆，无塑 性和韧性，不能进行焊 接、锻造、轧制等加工， 在建筑中很少应用。
碳素钢——含碳量在0.02%～2.06%，含有害杂质较少
特殊钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等
建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金
结构钢。
23
根据脱氧程度不同，浇铸的钢锭可分为:沸腾钢、镇静钢和 半镇静钢。
脱氧程度不同的三种钢锭的比较
名称
脱氧程度
质量
沸腾钢（F）
不完全
组织不够致密，气泡多，化学偏析 大，成分不均匀，硫、磷杂质较多 质量较差，成本较低。广泛用于一 般建筑工程。
25
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28
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30
31
• 伸长率
• 指金属材料受外力（拉力） 作用断裂时，试棒伸长的 长度与原来长度的百分比， 伸长率按试棒长度的不同 分为：试棒的标距等于5 倍直径，短试棒求得的伸 长率，代号为δ5；试棒的 标距等于10倍直径，长试 棒求得的伸长率，代号为 δ10，。
l1
l0 l0
按质量（杂质含量）分类
普通钢：含硫量≤0.055％～0.065％；含磷量≤0.045％
优质钢：含硫量≤0.03％ ～0.045％；含磷量≤0.035％
高级优质钢：含硫量≤0.02％ ～0.03％；含磷量≤0.027％
按用途分类
结构钢：建筑工程用结构钢、机械制造用结构钢
工具钢：用于制作道具、量具、模具等
缺点：易锈蚀，耐火性差。
3
前言
450 000 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000
千吨
世界主要产钢国粗钢产量变化
6 德国 4 俄罗斯 3 美国 1 中国 2 日本
9 意大利 8 乌克兰 10 巴西 7 印度 5 韩国
1 中 国 , 418 782
150 000
土木工程材料 钢材
教学目标
本章内容
2.1 建筑钢材基本知识
通过本章的学习， （1）了解铁和钢的
2.1.1 建筑钢材概述
概念、钢的分类、 2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢
钢的冶炼加工及其
材质量的影响
对钢质量的影响； （2）掌握建筑钢材 的主要技术性质 （力学性质、工艺 性能）及其对钢材 性能的影响；（3） 掌握主要建筑钢材
课 堂 练 习
复 习 思 考 题
2
2.1 建筑钢材基本知识
2.1.1 建筑钢材概述
定义：建筑钢材主要是指用于钢结构中各种型材（如角 钢、槽钢、工字钢、圆钢等）、钢板、钢管和用于钢筋 混凝土结构中的各种钢筋、钢丝、钢绞线等。
性能及应用：建筑钢材有较 高的强度，有良好的塑性和 韧性，能承受冲击和振动荷 载，易于加工和装配，可以 焊接或者铆接，便于装配广 泛应用于建筑工程中。
印度的总和。 钢筋混凝土用热轧带 肋钢筋是重要的钢铁 产品，它应用范围广， 生产量大。据粗略的 统计：2006年我国钢 筋实际产量已达8792 万吨左右，约占我国
钢产量的20.8%。
4
万吨 12000
年产量
表观消费量
10000
8000
6000
4000
2000
0 年 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
镇静钢（Z）
充分
组织致密，成分均匀，机械性能好， 质量较好，成本较高。适用于预应 力混凝土等重要结构工程。
半镇静钢（b）
均介于上二者之间
24
• 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。
10000
• 伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能 力
式中 δ——试件的伸长率，%；
l 0 ——拉伸前的标距长度，mm；
2.1.3 钢的分类 2.1.4 钢材的加工 2.2 建筑钢材的主要技术性能 2.2.1 力学性能 2.2.2 工艺性能 2.3 建筑钢材的技术标准及应用
的性质及应用；（4） 2.3.1 碳素结构钢
了解钢的锈蚀、钢 2.3.2 优质碳素结构钢
材防锈的要点。
2.3.3 低合金高强度结构钢
2.4 常用建筑钢材
50 000
0 1997
万吨 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000
5 000 0
1998
பைடு நூலகம்
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2006年世界粗钢产量
中国,41 878
1 中国
2 日本, 116 219 3 美国, 98 480
4 俄罗斯, 70 645 5 韩国, 48 437
2005
2006
印度,4 400 德国,4 723 韩国,4 844 俄罗斯,7 065 美国,9 848
日本,11 622
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1996年以来，我国钢 产量一直居世界第一 位。2006年中国粗钢 产量突破4亿吨,占世 界钢产量的34.4%， 相当于前六大钢铁生 产国日本、美国、俄 罗斯、韩国、德国、
近年来，伴随我国经济持续高 速增长，建筑业作为我国国民 经济支柱产业之一也得到了快 速的发展。由于目前我国建筑 主要为钢筋混凝土结构形式， 钢筋的生产与消费量增长很快 。
我国建筑用钢占钢材的消 费比例约为53.3%，其中 长材的消费占76%以上。 钢筋占建筑用长材的61% 。
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的铁碳合金。
炼钢方法：大规模的炼钢方法主要有转炉法、平炉炼 钢法和电弧炼钢法三种。
钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号做出标志， 脱氧状态也是钢质标志的内容之一。
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顶吹氧气转炉
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2.1.3 钢的分类
按化学成分分类 碳素钢：低碳钢：含碳量< 0.25％ 中碳钢：含碳量为0.25％～0.60％ 高碳钢：含碳量> 0.60％ 合金钢：低合金钢：合金元素总含量< 5.0％ 中合金钢：合金元素总含量为5.0％～10％ 高合金钢：合金元素总含量> 10％
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2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢材质量的影响
冶炼原理：将生铁在1700℃ 左右熔融，进行氧化，使碳 的含量降低到一定的限度， 同时把其他杂质含量降低到 允许范围内。
生铁硬而脆，无塑 性和韧性，不能进行焊 接、锻造、轧制等加工， 在建筑中很少应用。
碳素钢——含碳量在0.02%～2.06%，含有害杂质较少
特殊钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等
建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金
结构钢。
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根据脱氧程度不同，浇铸的钢锭可分为:沸腾钢、镇静钢和 半镇静钢。
脱氧程度不同的三种钢锭的比较
名称
脱氧程度
质量
沸腾钢（F）
不完全
组织不够致密，气泡多，化学偏析 大，成分不均匀，硫、磷杂质较多 质量较差，成本较低。广泛用于一 般建筑工程。
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• 伸长率
• 指金属材料受外力（拉力） 作用断裂时，试棒伸长的 长度与原来长度的百分比， 伸长率按试棒长度的不同 分为：试棒的标距等于5 倍直径，短试棒求得的伸 长率，代号为δ5；试棒的 标距等于10倍直径，长试 棒求得的伸长率，代号为 δ10，。
l1
l0 l0
按质量（杂质含量）分类
普通钢：含硫量≤0.055％～0.065％；含磷量≤0.045％
优质钢：含硫量≤0.03％ ～0.045％；含磷量≤0.035％
高级优质钢：含硫量≤0.02％ ～0.03％；含磷量≤0.027％
按用途分类
结构钢：建筑工程用结构钢、机械制造用结构钢
工具钢：用于制作道具、量具、模具等
缺点：易锈蚀，耐火性差。
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前言
450 000 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000
千吨
世界主要产钢国粗钢产量变化
6 德国 4 俄罗斯 3 美国 1 中国 2 日本
9 意大利 8 乌克兰 10 巴西 7 印度 5 韩国
1 中 国 , 418 782
150 000
土木工程材料 钢材
教学目标
本章内容
2.1 建筑钢材基本知识
通过本章的学习， （1）了解铁和钢的
2.1.1 建筑钢材概述
概念、钢的分类、 2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢
钢的冶炼加工及其
材质量的影响
对钢质量的影响； （2）掌握建筑钢材 的主要技术性质 （力学性质、工艺 性能）及其对钢材 性能的影响；（3） 掌握主要建筑钢材
课 堂 练 习
复 习 思 考 题
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2.1 建筑钢材基本知识
2.1.1 建筑钢材概述
定义：建筑钢材主要是指用于钢结构中各种型材（如角 钢、槽钢、工字钢、圆钢等）、钢板、钢管和用于钢筋 混凝土结构中的各种钢筋、钢丝、钢绞线等。
性能及应用：建筑钢材有较 高的强度，有良好的塑性和 韧性，能承受冲击和振动荷 载，易于加工和装配，可以 焊接或者铆接，便于装配广 泛应用于建筑工程中。
印度的总和。 钢筋混凝土用热轧带 肋钢筋是重要的钢铁 产品，它应用范围广， 生产量大。据粗略的 统计：2006年我国钢 筋实际产量已达8792 万吨左右，约占我国
钢产量的20.8%。
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万吨 12000
年产量
表观消费量
10000
8000
6000
4000
2000
0 年 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
镇静钢（Z）
充分
组织致密，成分均匀，机械性能好， 质量较好，成本较高。适用于预应 力混凝土等重要结构工程。
半镇静钢（b）
均介于上二者之间
24
• 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。
10000
• 伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能 力
式中 δ——试件的伸长率，%；
l 0 ——拉伸前的标距长度，mm；
2.1.3 钢的分类 2.1.4 钢材的加工 2.2 建筑钢材的主要技术性能 2.2.1 力学性能 2.2.2 工艺性能 2.3 建筑钢材的技术标准及应用
的性质及应用；（4） 2.3.1 碳素结构钢
了解钢的锈蚀、钢 2.3.2 优质碳素结构钢
材防锈的要点。
2.3.3 低合金高强度结构钢
2.4 常用建筑钢材