低碳钢的拉伸试验

四、热处理钢筋
1.概述
➢ 热处理钢筋是经过淬火和 回火调质处理的螺纹钢筋。 分有纵肋和无纵肋两种， 其外形分别见右图。代号 为RB150。
2.规格
➢ 公称直径6、8.2、10mm。
3.牌号
➢ 有40Si2Mn、48Si2Mn和 45Si2Cr三个 。
有纵肋 无纵肋
四、热处理钢筋
4.力学性能
预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能
1.型钢
➢ 简单截面型钢：圆钢、方 钢、六角钢、八角钢等；
➢ 复杂截面型钢：工字钢、 角钢、槽钢、钢轨等。
二、建筑钢材的主要品种
2.线材 如钢筋、钢丝等。
二、建筑钢材的主要品种
3.管材
无缝钢管、焊接 钢管等。
二、建筑钢材的主要品种
4.板材
光面钢板、花纹钢板、 彩色涂层钢板等。
压型彩钢板
三、 钢的冶炼方法简介
管道等预应力混凝土构件中的预应力筋 。
二、钢绞线钢绞线-拉伸力学性能试验.flv
1.生产
➢ 由多根圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左捻制成并经回火处 理消除内应力。
2.规格
➢ 钢绞线按应力松弛性能分为两级：Ⅰ级松弛（代号Ⅰ）、Ⅱ级 松弛（代号Ⅱ）。公称直径有9.5、12.70、15.20mm三种规格。
不经过加工，直接在线材上切取的试件。
头部
（1）拉伸试验过程
σ
D
上屈服点
OB—弹性阶段
C上
B
C
A C下 下屈服点
BC—屈服阶段
E
CD—强化阶段
DE—颈缩阶段
0
Fε
以下屈服点的应力作
为钢材的屈服强度。
钢材拉伸过程的σ-ε图
σ
σB
σp
B A
弹性阶段
σp—比例极限，MPa。 σB—弹性极限，MPa。
➢ Q345、Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热加 工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的 低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。
➢ Q420、Q460，强度高，特别是在热处理后有较高的 综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度 高、荷载大的轻型结构。
§4 钢 筋
一、热轧钢筋
影响因素
➢ 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物， 焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。
➢ 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考 虑冲击韧性。
三、工艺性能
1.冷弯性能钢筋-弯曲试验.flv
指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。
冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比 值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可 见裂纹则冷弯合格。
二、低碳热轧圆盘条
1.概述
➢ 低碳热轧圆盘条的公称直径为5.5～30mm，大多通过 卷线机成盘卷供应，因此称为盘条、盘圆或线材。
2.分类
➢ 按用途分为：供拉丝用盘条（代号L）、供建筑和其 他一般用途用盘条（代号J）两种。
3.牌号
➢ 低碳热轧圆盘条的牌号表示方法由屈服点符号、屈 服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号、用途类 别符号等五个内容表示。
三、冷轧带肋钢筋
4.力学性能和工艺性能
➢ 应符合GB13788的相关规定 。
5.应用
➢ 冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条相 比，强度提高17%左右，可节约钢材30%左右；
➢ 用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高，钢 筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应 力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。
白口铁 熔融 液态生铁
脱氧
钢
吹入空气或氧气 浇注成钢锭
按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：
1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。 2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。 3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特
殊要求的专用钢。 4.电炉炼钢法
四、钢的分类
1.按冶炼方法分
按冶炼方法分
§3 建筑钢材的钢种及牌号
一、碳素结构钢（非合金钢）
1.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：Q23AF表示为屈服点不小于235MPa的A级沸腾 钢。
2.牌号
➢ 共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。
3.技术要求
2.时效
➢ 钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、 冲击韧性降低的现象称为时效。
➢ 时效分为自然时效和人工时效两种。
• 自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d； • 人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以
上。
➢ 经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及 硬度都将提高，而塑性和韧性降低。
0
ε
注：由于A、B两点相距较
近，一般认为σp=σB 。
钢材拉伸弹性阶段示意图
σ
屈服阶段
C上
B
C
A C下
放大后
C上
C B C下
0
ε
钢材拉伸屈服阶段示意图
σ
σb
C上
B
C
A C下
0
D
强化阶段
σb—— 抗拉强度或 强度极限。
ε
钢材拉伸强化阶段示意图
σ
D
C上
B
C
A C下
DE——颈缩阶 段
E
0
ε
钢材拉伸颈缩阶段示意图
三、冷轧带肋钢筋
1.生产
➢ 冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后， 在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后 允许进行低温回火处理。
2.牌号
➢ 按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、 CRB970、CRB1170共五个牌号。
3.规格
➢ 直径范围为4～12mm，推荐的公称直径为5、6、7、 8、9、10mm
1.生产
➢ 采用钢锭经加热轧制自然 冷却而成。
2.分类
➢ 钢筋混凝土用热轧钢筋分 为光圆钢筋和带肋钢筋两 种。
3.牌号
➢ 热轧直条光圆钢筋 ： HPB235
➢ 热轧带肋钢筋：HRB335、 HRB400、HRB500
H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、 带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个 词英文首位字母。
➢ 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。
二、低合金高强度结构钢
1.牌号表ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法
➢ 由代表屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、质量 等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序组成。
➢ 如Q345A表示屈服点不小于345MPa的A级钢。
二、低碳热轧圆盘条
4.力学性能和工艺性能
低碳热轧圆盘条的力学性能和工艺性能
牌号
屈服点σs， MPa
力学性能
抗拉强度σb， MPa
伸长率δ5，%
不小于
冷弯试验 180°
d=弯心直径 a=试样直径
Q215
215
375
Q235
235
410
27
d=0
23
d=0.5a
5.应用
➢ 大量用作建筑工程中钢筋混凝土的配筋外，还适用 于供拉丝、包装及其它用途。
§5 钢丝及钢绞线钢绞线.jpg
一、钢丝
1.生产
➢ 以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷 拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。
2.分类
➢ 按交货状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种； ➢ 按外形分为光面钢丝和刻痕钢丝两种。
3.力学性能
➢ 应符合相应标准规定。 ➢ 钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径
2.牌号
➢ 共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。
3.技术要求
➢ 其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591 的规定
二、低合金高强度结构钢
4.应用
➢ Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但 有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于 建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。
C＞0.60％
合金总含量＜5% 5%～10％ ＞10％
分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如 不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。
§2 建筑钢材的主要性能
一、拉伸性能钢筋-拉伸试验1.flv
1.低碳钢的拉伸性能
• 标准试件
按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。
工作段 d0 A0
l0
头部
l
• 非标准试件
3.特点及应用
➢ 钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质量稳定、 成盘供应不需接头等优点。
➢ 适用于作大型建筑、公路或铁路桥梁、吊车梁等大跨度预应力 混凝土构件的预应力钢筋，广泛地应用于大跨度、重荷载的结 构工程中。
本章小结
钢材是建筑工程中常用的建筑材料之一。建筑钢材主要 包括各种型钢、钢筋、钢丝和钢绞线等；
推荐公称尺寸：
光圆：8、10、12、16、20 ；
带肋：6、8、10、12、16、20、25、 32、40和50mm
一、热轧钢筋
4.热轧钢筋的力学性能、工艺性能 应符合下表的规定。
表面 强度等级代
形状
号
光圆
HPB235 HPB300
HRB335
月牙 肋
HRB400
HRB500
公称 直径
6～22
6～25 28～40 40～50 6～25 28～40 40～50 6～25 28～40 40～50
公称直径 mm
6 8.2 10
牌号
40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr
σ0.2
σb
MPa，不小于
1325
1470
δ10，% 不小于
6
5.特点及应用
➢ 热处理钢筋具有很高的强度外，还具有较好的塑性和韧性，特 别适合于预应力构件。
➢ 但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生锈蚀及刻痕等现 象。热处理钢筋不适用于焊接和点焊的钢筋 。
四、钢材的冷加工强化和时效
1.冷加工强化
➢ 冷加工强化是钢材在常温下， 以超过其屈服点但不超过抗 拉强度的应力对其进行的加 工。
➢ 建筑钢材常用的冷加工有冷 拉、冷拔、冷轧、刻痕等 。
➢ 对钢材进行冷加工的目的， 主要是利用时效提高强度， 利用塑性节约钢材，同时也 达到调直和除锈的目的。
四、钢材的冷加工强化和时效
屈服点σs， 抗拉强度σb， 伸长率δ5，
MPa
MPa
%
不小于
235
370
25
300
420
335
455
17
400
540
16
500
630
15
冷弯 d—弯心直径 a—钢筋公称
直径
180°d=a
180°d=3a 180°d=4a 180°d=5a
180°d=4a 180°d=5a 180°d=6a
180°d=6a 180°d=7a 180°d=8a
➢ 化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700规定。
一、碳素结构钢（非合金钢）
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。
➢ 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。
钢
平炉钢 转炉钢 电炉钢
沸腾钢
按炉衬材料分 为酸性钢和碱
性钢
按脱氧程度分
2.按质量分
半镇静钢 镇静钢 特殊镇静钢
按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特 殊质量钢。
四、钢的分类
3.按化学成分分
碳素钢
钢
合金钢
4.按用途分
低碳钢 中碳钢 高碳钢
低合金钢 中合金钢 高合金钢
C＜0.25% C=0.25%～0.60％
任务四 建筑钢材
§1 概 述
上海宝钢
一、钢及其特性
钢
➢ 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁 碳合金称为钢。
➢ 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为 工业纯铁。
钢的特点
➢ 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能 良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。
二、建筑钢材的主要品种
通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷， 它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物 等缺陷。
三、工艺性能
2.可焊性
可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其 附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头 强度是否与母体相近的性能。 ➢ 可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫 量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳 量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。 ➢ 焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇 静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后 的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处 理等措施。
（2）拉伸过程的参数
强度指标
➢ 屈服强度：
➢ 抗拉强度：
s
Fs A0
b
Fb A0
塑性指标
➢ 伸长率：
l1 l0 100%
l0
2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能
σ A
硬钢强度高，塑性差，拉 伸过程无明显屈服阶段， 无法直接测定屈服强度。 用条件屈服强度σ0.2来代 替屈服强度。
0 ba
0.2%
条件屈服点σ0.2 ：使硬钢
ε
产生0.2%塑性变形时的
应力。见左图。
oa——总变形。 ba——弹性变形99.8%。 ob——塑性变形0.2%。
二、冲击韧性
定义及指标
➢ 指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用 冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。
➢ αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功 （J/cm2）。