建筑用钢结构钢材
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
淬火加回火也称调质处理，淬火是把钢材加热至 900 度以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷 却。强度很高的钢材，包括高强度螺栓的材料都要经过 调质处理。
建筑用钢结构钢材
2 结构用钢材的分类
2.1 碳素结构钢： 现行标准：《碳素结构钢》GB700-2006
2 建筑钢结构用钢材
对钢结构用材的要求 ➢较高的强度。即抗拉强度fufy比较高。 ➢足够的变形能力。即塑性和韧性性能好。 ➢良好的加工性能。即适合冷、热加工，良好的 可焊性。 ➢适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及 重复荷载作用等的性能。 ➢容易生产，价格便宜
建筑用钢结构钢材
《钢结构设计规范》(GB50017—2002)推荐的 普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢 Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。
钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都 含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢 材强度，又保持良好的塑性、韧性。
建筑用钢结构钢材
铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni) 铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少
钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。铬和镍是提高钢材 强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。
硫（S） 硫是一种有害元素，降低钢材的塑性、韧性、可焊性、
抗锈蚀性等，在高温时使钢材变脆，即热脆。因此，钢材 中硫的含量不得超过0.05%，在焊接结构中不超过0.045%。
建筑用钢结构钢材
磷(P) 磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢
中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。在 高温时磷也能使钢减少塑性。但磷能提高钢的强度和抗锈 蚀能力。 氧(O)、氮(N)
碳素结构钢由钝铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约 占99％，碳及杂质元素约占1％。低合金结构钢中，除上 述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳 及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影 响。
建筑用钢结构钢材
碳（C） 碳是碳素结构钢中仅次于铁的主要元素，是影响 钢材强度的主要因素，随着含碳量的增加，钢材强度提高， 而塑性和韧性、尤其是低温冲击韧性下降，同时可焊性、 抗腐蚀性、冷弯性能明显降低。因此结构用钢的含碳量一 般不应超过0.22%，对焊接结构应低于0.2%。
合格的意义：
1、塑性变形能力符合要求 2、钢材冶金质量符合要求
重要结构中需要有良好 的冷热加工的工艺性能时， 应有冷弯试验合格保证。
建筑用钢结构钢材
钢材的冷弯试验
1.2.2 焊接性能 适应焊接方法和焊接工艺的能力。 钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。
碳含量在0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性 最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。
建筑用钢结构钢材
1.3 影响钢材性能的因素
1.3.1 钢的组织
钢材由无数微细晶粒所构成，碳与铁结合方式不同， 形成不同的晶体组织，（铁素体、渗碳体、珠光体）使钢 材的性能产生显著差异。
1.3.2 化学成分
钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸 铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢及低 合金结构钢。
建筑用钢结构钢材
1.3.4 热处理
热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好 的塑性和韧性。
正火属于最简单的热处理：把钢材加热至850~900 度并保持一段时间后在空气中自然冷却，即为正火。 如果钢材在终止轧制时温度正好控制在上述温度范围， 可得到正火的效果，称为控轧。
回火(退火)是将钢材重新加热至650度并保温一段时 间，然后在空气中自然冷却。
锰（Mn）锰是一种弱脱氧剂，适量的锰含量可以有效地提 高钢材的强度，又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，而不 显著降低钢材的塑性和韧性。锰在碳素结构钢中的含量为 0.3%-0.8%，在低合金钢中一般为1.0%-1.7%。
建筑用钢结构钢材
硅（Si） 硅是一种强脱氧剂，适量的硅可提高钢材的强度，而
对塑性、韧性、冷弯性能和可焊性无明显不良影响，但 硅含量过大时，会降低钢材的塑性、韧性、抗锈蚀性和 可焊性。 钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)
钢在冶炼及浇铸过程中会不可避免地产生冶金缺陷。常 见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔及裂纹等等。这 些缺陷都将影响钢的力学性能。
建筑用钢结构钢材
3．轧制 钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹
等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多， 其强度比厚板略高、浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造 成钢材的分层，所以分层是钢材(尤其是厚板)的一种缺。 设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况，以防止层间撕 裂。
选用GB50017规范还未推荐的钢材时，需有可 靠依据。以确保钢结构的质量。
建筑用钢结构钢材
1 建筑钢材的性能
1.1 力学性能
强度、塑性、韧性、硬度
1.1.1 强度
比例极限
弹性极限
屈服强度（下屈服点）
ห้องสมุดไป่ตู้
抗拉强度
条件屈服点
屈强比
建筑用钢结构钢材
1.1.2 塑性 抵抗变形的能力；用伸长率表示；标距。
氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空 气中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷 脆，与磷相似。
建筑用钢结构钢材
1.3.3 冶炼过程 1、冶炼
钢材的冶炼方法主要有平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢、 碱性侧吹转炉炼钢及电炉炼钢。在建筑钢结构中，主要使 用氧气顶吹转炉生产的钢材。目前氧气顶吹转炉钢的质 量，由于生产技术的提高，已不低于平炉钢的质量。
冶炼这一冶金过程形成钢的化学成分与含量、钢的金相 组织结构，不可避免地存在冶金缺陷，从而确定不同的钢 种、钢号及其相应的力学性能。
建筑用钢结构钢材
2．浇铸 把熔炼好的钢水浇铸成钢锭或钢坯有两种方法，一种是
浇入铸模做成钢锭，另一种是浇入连续浇铸机做成钢坯。 铸锭过程中因脱氧程度不同，最终成为镇静钢、半镇静钢 与沸腾钢。
建筑用钢结构钢材
钢材拉伸试验
建筑用钢结构钢材
1.1.3 韧性 抵抗冲击荷载的能力；温度。
钢材的冲击试验
建筑用钢结构钢材
1.1.4 硬度 材料表面局部区域抵抗变形的能力。 布氏硬度；洛氏硬度。
建筑用钢结构钢材
洛氏硬度计
1.2 工艺性能 1.2.1 冷弯性能
塑性指标 冷弯试验：
看是否有裂纹或分层
建筑用钢结构钢材
2 结构用钢材的分类
2.1 碳素结构钢： 现行标准：《碳素结构钢》GB700-2006
2 建筑钢结构用钢材
对钢结构用材的要求 ➢较高的强度。即抗拉强度fufy比较高。 ➢足够的变形能力。即塑性和韧性性能好。 ➢良好的加工性能。即适合冷、热加工，良好的 可焊性。 ➢适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及 重复荷载作用等的性能。 ➢容易生产，价格便宜
建筑用钢结构钢材
《钢结构设计规范》(GB50017—2002)推荐的 普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢 Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。
钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都 含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢 材强度，又保持良好的塑性、韧性。
建筑用钢结构钢材
铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni) 铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少
钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。铬和镍是提高钢材 强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。
硫（S） 硫是一种有害元素，降低钢材的塑性、韧性、可焊性、
抗锈蚀性等，在高温时使钢材变脆，即热脆。因此，钢材 中硫的含量不得超过0.05%，在焊接结构中不超过0.045%。
建筑用钢结构钢材
磷(P) 磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢
中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。在 高温时磷也能使钢减少塑性。但磷能提高钢的强度和抗锈 蚀能力。 氧(O)、氮(N)
碳素结构钢由钝铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约 占99％，碳及杂质元素约占1％。低合金结构钢中，除上 述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳 及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影 响。
建筑用钢结构钢材
碳（C） 碳是碳素结构钢中仅次于铁的主要元素，是影响 钢材强度的主要因素，随着含碳量的增加，钢材强度提高， 而塑性和韧性、尤其是低温冲击韧性下降，同时可焊性、 抗腐蚀性、冷弯性能明显降低。因此结构用钢的含碳量一 般不应超过0.22%，对焊接结构应低于0.2%。
合格的意义：
1、塑性变形能力符合要求 2、钢材冶金质量符合要求
重要结构中需要有良好 的冷热加工的工艺性能时， 应有冷弯试验合格保证。
建筑用钢结构钢材
钢材的冷弯试验
1.2.2 焊接性能 适应焊接方法和焊接工艺的能力。 钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。
碳含量在0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性 最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。
建筑用钢结构钢材
1.3 影响钢材性能的因素
1.3.1 钢的组织
钢材由无数微细晶粒所构成，碳与铁结合方式不同， 形成不同的晶体组织，（铁素体、渗碳体、珠光体）使钢 材的性能产生显著差异。
1.3.2 化学成分
钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸 铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢及低 合金结构钢。
建筑用钢结构钢材
1.3.4 热处理
热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好 的塑性和韧性。
正火属于最简单的热处理：把钢材加热至850~900 度并保持一段时间后在空气中自然冷却，即为正火。 如果钢材在终止轧制时温度正好控制在上述温度范围， 可得到正火的效果，称为控轧。
回火(退火)是将钢材重新加热至650度并保温一段时 间，然后在空气中自然冷却。
锰（Mn）锰是一种弱脱氧剂，适量的锰含量可以有效地提 高钢材的强度，又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，而不 显著降低钢材的塑性和韧性。锰在碳素结构钢中的含量为 0.3%-0.8%，在低合金钢中一般为1.0%-1.7%。
建筑用钢结构钢材
硅（Si） 硅是一种强脱氧剂，适量的硅可提高钢材的强度，而
对塑性、韧性、冷弯性能和可焊性无明显不良影响，但 硅含量过大时，会降低钢材的塑性、韧性、抗锈蚀性和 可焊性。 钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)
钢在冶炼及浇铸过程中会不可避免地产生冶金缺陷。常 见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔及裂纹等等。这 些缺陷都将影响钢的力学性能。
建筑用钢结构钢材
3．轧制 钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹
等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多， 其强度比厚板略高、浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造 成钢材的分层，所以分层是钢材(尤其是厚板)的一种缺。 设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况，以防止层间撕 裂。
选用GB50017规范还未推荐的钢材时，需有可 靠依据。以确保钢结构的质量。
建筑用钢结构钢材
1 建筑钢材的性能
1.1 力学性能
强度、塑性、韧性、硬度
1.1.1 强度
比例极限
弹性极限
屈服强度（下屈服点）
ห้องสมุดไป่ตู้
抗拉强度
条件屈服点
屈强比
建筑用钢结构钢材
1.1.2 塑性 抵抗变形的能力；用伸长率表示；标距。
氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空 气中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷 脆，与磷相似。
建筑用钢结构钢材
1.3.3 冶炼过程 1、冶炼
钢材的冶炼方法主要有平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢、 碱性侧吹转炉炼钢及电炉炼钢。在建筑钢结构中，主要使 用氧气顶吹转炉生产的钢材。目前氧气顶吹转炉钢的质 量，由于生产技术的提高，已不低于平炉钢的质量。
冶炼这一冶金过程形成钢的化学成分与含量、钢的金相 组织结构，不可避免地存在冶金缺陷，从而确定不同的钢 种、钢号及其相应的力学性能。
建筑用钢结构钢材
2．浇铸 把熔炼好的钢水浇铸成钢锭或钢坯有两种方法，一种是
浇入铸模做成钢锭，另一种是浇入连续浇铸机做成钢坯。 铸锭过程中因脱氧程度不同，最终成为镇静钢、半镇静钢 与沸腾钢。
建筑用钢结构钢材
钢材拉伸试验
建筑用钢结构钢材
1.1.3 韧性 抵抗冲击荷载的能力；温度。
钢材的冲击试验
建筑用钢结构钢材
1.1.4 硬度 材料表面局部区域抵抗变形的能力。 布氏硬度；洛氏硬度。
建筑用钢结构钢材
洛氏硬度计
1.2 工艺性能 1.2.1 冷弯性能
塑性指标 冷弯试验：
看是否有裂纹或分层