钢材的分类及力学性质

钢筋的品种和级别一钢筋类: (直径≥6mm)1. 热轧钢筋:HPB 235 级ф表面光圆低碳钢 (板筋、梁柱的箍筋、小梁、柱的主筋)HRB 335 级Φ表面带肋(月牙纹/螺纹) 普通低合金钢（梁柱的主要钢筋和砼墙主要钢筋）HRB 400 级带肋月牙纹普通低合金钢（梁柱的主要钢筋和砼墙主要钢筋）RRB 400 级带肋人字纹/月牙纹普通低合金钢（少用，塑性差用于预应力砼）H —热轧P —光面 B —钢筋235—屈服强度235/mm2R ——余热处理R ——带肋2. 冷拉钢筋：（用于预应力砼）用HRB335、HB400在常温下拉伸而成。

3．热处理钢筋：（用于预应力砼，强度很高）用普通的低合金钢经淬火、回火而成。

二钢丝类（直径<6mm 都用于预应力）1．碳素钢丝：由高碳轧制而成。

2．刻痕钢丝:3．钢绞线: 把若干碳素钢筋编成束而成。

4．冷拔低碳钢筋：5．冷轧带肋钢筋：钢筋的强度和变形一有明显的屈服点的钢筋：（软钢）1．应力σ——应变ε的曲线。

2．力学指标:屈服强度；极限强度；伸长率ξ当ΔL达到max时间就为ξ3．软钢以屈服强度作为确定钢筋设计强度的依据。

二无明显屈服点的钢筋：（硬钢）无明显屈服点，抗拉极限强度很高，但塑性差。

硬钢以残余应变为0.2%时对应的应力为假想屈服点(条件屈服点), =∴0.8 作为硬钢的条件屈服强度,以此作为确定硬钢设计强度的依据.三钢筋冷加工:冷拉/冷拔能提高强度,节省钢筋。

冷拔：可提高抗拉、抗压强度。

冷加工会使钢筋变脆，故严禁用于预制构件吊环。

1．2 砼1．21 砼的强度一砼的立方体抗压强度立方体抗压强度做为划分强度等级的依据。

N/m㎡砼强度等级：板：梁、柱：预应力：…二砼的轴心抗压：试验结果：砼强度等级不是太高时，平均轴心抗压强度与平均立方体抗压强度的关系为=0.76 考虑工地条件: 取=0.88×0.76=0.67三砼的轴心抗拉强度:试验结果:μ=0.26×考虑工地条件: 取μ=0.88×0.26×=0.23四复杂应力状态下混凝土的强度: (复杂应力:多向受力或同时承受正应力和剪应力.)一双向受正应力的情况.1. 双向受压:2. 一向受拉,另一向受压:⑴. 第一象限:砼双向受拉,强度与受拉基本相同。

建筑钢材的力学性能及其技术指标建筑钢材的力学性能及其技术指标钢筋作为一种建筑材料，广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。

钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材。

钢筋的分类钢筋可按化学成分、外形、加工方法和供货形式进行分类。

钢筋按化学成分的不同可分为碳素钢筋和合金钢筋，碳元素和合金元素的含量还有低、中、高之分。

钢筋按外形的不同分为光圆钢筋、带肋钢筋、刻痕钢筋和钢绞线（建筑结构第三版图2-1）。

带肋是指表面带有凸纹。

目前，带肋钢筋的凸纹一般为月牙纹。

刻痕是将刻出椭圆形的浅坑。

钢绞线则由多股高强度光圆钢筋绞合而成。

钢筋按加工方法的不同可分为热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢筋、冷轧钢筋和热处理钢筋等。

热轧钢筋是用低碳钢或低合金钢在高温下轧制而成。

根据其强度标准值的不同，热轧钢筋又分为235、335、400、500四个级别。

级别越高，钢筋的强度也越高，但塑性越差。

235级钢筋用普通低碳钢（含碳不大于0.25%）制成，表面光圆，最小直径为6mm。

335、400、500级钢筋用低、中碳的低合金钢（含碳不大于0.6%，其他合金总量不大于5%）制成，表面有肋纹，最小直径一般为10mm。

各种级别热轧钢筋的符号和所用，钢材的牌号列于表2-1。

各种级别热轧钢筋的符号和牌号表2-1 热扎钢筋级别符号牌号曾用牌号235 HPB235 Q235335 HRB335 20MnSi400 HRB400、RRB400 20MnSiV、20MNnTi、20MnSiNb、K20MnSi500 HRB500 40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr注：400级K20MnSi钢筋系余热处理钢筋，牌号为RRB400。

牌号中的字母H表示热轧；P表示光圆，R表示带肋；B表示钢筋。

数字表示最低屈服强度标准值。

冷拉钢筋是在常温下，把热轧钢筋拉伸至强化阶段所得到的钢筋。

热轧钢筋经冷拉后屈服强度有较大提高，经时效处理后抗拉极限强度也有所提高，但钢筋的塑性则有所下降。

钢的冶炼时间：一、钢的冶炼钢：是含碳量为0.06%～2.0%，并含有某些其它元素的铁碳合金。

生铁：是含碳量为2.11%～6.67%，且杂质含量较多的铁碳合金。

生铁性质脆硬，建筑上难以应用。

工业纯铁：含碳量小于0.04%的铁碳合金。

钢的生产分为以下两步：1、炼铁：铁矿石→冶炼→铁水矿渣2、炼钢铁水或铁块、废钢→冶炼→钢水+钢渣高炉炼铁是现代炼铁生产的主要方法，全世界95%以上的生铁由高炉冶炼而成。

现在能进行大规模炼钢的方法主要由转炉炼钢法、平炉炼钢法和电弧炉炼钢法三种。

二、钢的分类钢的分类方法很多，通常有以下几种分类方法。

1、按冶炼时脱氧程度分类（1）沸腾钢。

炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。

这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液冷却时呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。

沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。

但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程的建筑结构中。

（2）镇静钢。

炼钢时一般用硅脱氧，也可采用锰铁、硅铁和铝锭等作为脱氧剂，脱氧完全。

这种钢液铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称为镇静钢，代号为“Z”。

镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。

但成本高。

适用于预应力混凝土等承受冲击荷载的重要结构工程。

（3）半镇静钢。

用少量的硅进行脱氧，脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，钢液浇筑后有微弱沸腾现象。

故称为半镇静钢。

代号为“b”。

半镇静钢是质量较好的钢。

（4）特殊镇静钢。

比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。

特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。

2、按化学成分分类（1）碳素钢。

化学成分主要是铁，其次是碳，故也称碳钢或铁碳合金，其含碳量为0.02%～2.06%。

碳素钢除了铁、碳外还含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。

碳素钢按含碳量不同又可分为：①低碳钢：含碳量小于0.25%；②中碳钢：含碳量为0.25%～0.60%；③高碳钢：含碳量大于0.6%。

各种型号钢性能及用途钢是一种重要的材料，其性能和用途各不相同。

以下是一些不同型号钢的性能和用途的详细介绍。

1.碳结构钢碳结构钢是最基本的钢材，含有少量碳元素。

这种钢具有良好的机械性能，如高强度、韧性和可塑性。

其用途广泛，包括建筑、汽车制造、舰船建造、机械制造等领域。

2.不锈钢不锈钢含有至少10.5%的铬元素，这使得它具有抗腐蚀性能。

不锈钢可根据其含有的其他元素类型来分类，如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢等。

不锈钢广泛应用于食品加工、医疗设备、化学工业、建筑装饰等领域。

3.合金钢合金钢是通过向普通钢中添加其他元素来改变其性能的钢材。

添加的合金元素可以提高钢的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等。

合金钢根据其添加的合金元素不同可分为高速钢、耐热钢、耐腐蚀钢等。

合金钢广泛用于刀具制造、航空航天、化工设备、锅炉制造等领域。

4.高速钢高速钢是一种高硬度、高耐磨性的合金钢，适用于高速切削、冲击和耐磨等要求较高的情况。

高速钢广泛用于制造刀具、加工设备和汽车零部件等。

5.耐热钢耐热钢是一种具有较高耐热性能的钢材，能够在高温下保持较好的力学性能和耐腐蚀性能。

耐热钢广泛应用于锅炉、石化、电力等行业，用于制造耐热容器、加热元件和烧结等设备。

6.耐腐蚀钢耐腐蚀钢是一种具有良好抗腐蚀性能的钢材，适用于酸、碱、盐等腐蚀性介质的工作环境。

耐腐蚀钢广泛用于化工、海洋工程、环境保护等领域，用于制造储罐、管道、化工设备和海洋平台等。

总结而言，钢的性能和用途多种多样。

不同型号的钢有不同的机械性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，因此在各个领域具有广泛的应用。

善于选择合适的钢材，可以提高产品的性能和寿命。

一、钢材的主要性能钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。

技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。

力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。

工艺性能包括冷弯性能和可焊性。

（1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。

屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。

抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。

对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25；实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3；强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。

钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。

钢材的塑性指标通常用伸长率表示。

伸长率随钢筋强度的增加而降低。

冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。

（2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。

（3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。

危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。

二、钢筋的工艺性能1、钢材的性能主要有哪些内容钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。

力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。

工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能，包括冷弯性能和可焊性。

(1)抗拉性能。

表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。

屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。

发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。

抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。

钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。

建筑常用钢材的力学性能和工艺性能讲解钢材的技术性能包括力学性能、工艺性能和化学性能等。

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。

只有了解、掌握钢材的各种性能，才能正确、经济、合理地选择和使用各种钢材。

一、力学性能（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7.7所示。

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。

图7.7低碳钢受拉应力-应变1.弹性阶段在OA范围内应力与应变成正比例关系，如果卸去外力，试件则恢复原来的形状，这个阶段称为弹性阶段。

弹性阶段的最高点A所对应的应力值称为弹性极限σp。

当应力稍低于A点时，应力与应变成线性正比例关系，其斜率称为弹性模量，用e表示。

弹性模量反映钢材的刚度，即产生单位弹性应变时所需要应力的大小。

2.屈服阶段当应力超过弹性极限σp后，应力和应变不再成正比关系，应力在B上和B 下小范围内波动，而应变迅速增长。

在σ-ε关系图上出现了一个接近水平的线段。

试件出现塑性变形，AB称为屈服阶段，B下所对应的应力值称为屈服极限σs。

钢材受力达到屈服强度后，变形即迅速发展，虽然尚未破坏，但已不能满足使用要求。

所以设计中一般以屈服强度作为钢材强度取值的依据。

对于在外力作用下屈服现象不明显的钢材，规定以产生残余变形为原标距长度0.2%时的应力作为屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。

3.强化阶段当应力超过屈服强度后，由于钢材内部组织产生晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高。

在σ-ε关系图上形成BC段的上升曲线，这一过程称为强化阶段。

对应于最高点C的应力称为抗拉强度，用σb来表示，它是钢材所能承受的最大应力。

钢材屈服强度与抗拉强度的比值（屈强比σs/σb），是评价钢材受力特征的一个参数，屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。