第七章建筑钢材.pptx

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7、建筑钢材解析PPT课件

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。
.
26
§7－3 钢材的化学成分及晶体组织
1. 钢材的化学成分及对性能的影响
钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。
（1）碳：土木工程用钢材含碳量不大于0.8％。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低，碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。
§7－1 建筑钢材的冶炼与分类
上海宝钢
.
2
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。
压型彩钢板
.
7
三、钢的冶炼方法简介
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
.
27
（2）硅：当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。
（３）锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%～２％范围内，它的作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。

《建筑钢材》课件

欧洲产钢标准
介绍欧洲地区常用的钢材标准，如标识规范、机械性能和适用范围。
中国产钢标准Leabharlann 讨论中国国内广泛使用的钢材标准，包括强度等级、化学成分要求和检验方法。
钢材质量检测方法
介绍常用的钢材质量检验方法，如化学分析、机械性能测试和无损检测等，确保钢材质量达标。
钢材保养维护
探讨钢材的保养方法，如防锈、清洁和润滑等，延长钢材的使用寿命。
常用建筑钢材
钢筋
介绍钢筋的种类、用途及相关标准规定。
钢梁
解释钢梁的结构、优点和使用范围。
钢板
讨论钢板的不同类型、厚度和应用领域。
钢管
介绍常用的钢管种类、规格及其特点。
建筑钢材生产工艺
热轧工艺
详细描述热轧工艺的流程和优点。
冷轧工艺
解释冷轧工艺的过程和适用场景。
焊接工艺
探讨常用的钢材焊接工艺及其特点。
钢材的物理性能
1
强度
介绍钢材的强度及其对建筑结构的影响。
韧性
2
解释钢材的韧性特点及其在抗震领域的
重要性。
3
可塑性
探讨钢材的可塑性，并阐述其在构造设计中的应用。
钢材的化学性能
腐蚀性
讨论钢材在不同环境下的耐蚀性能。
防火性
介绍钢材的抗火性能及其在建筑安全中的作用。
耐磨性
探讨钢材的耐磨性及其在特定场景中的应用。
《建筑钢材》PPT课件
本PPT课件将介绍建筑钢材的分类、特点、常用材料，以及生产工艺、物理性能、化学性能等内容，旨在深入探讨建筑钢材的相关知识。
钢的分类
了解建筑钢材按照不同分类方式的划分，如成分分类、生产工艺分类等。
建筑钢材的特点

【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。

建筑材料钢材PPT课件

b
Fb A
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
45
建筑钢材的抗拉性能
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。
计算的指标：
伸长率δ：
L1L0 10% 0
L0
建筑钢材的抗拉性能
F A
b s p
B上 A B下 B
s b
C D
LL0
s
47
• 钢材的σe和σs越高，表示钢材对小量塑性变形的抵抗能力越大。因此，在不发生塑性变形的条件下，所能承受的应力就越大。σe与σb差值越大的钢，说明超过屈服点后的强度储备能力越大，结构的安全性高。
• 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高，屈强比越小，强度储备大。但屈强比太小则钢筋强度的有效利用率低。一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75,合金结构钢为0.84-0.86。
100预应力混凝土用热处理钢筋的牌号和化学成分牌牌号化学成分质量分数csimncrps40si2mn0360451401900801200045004548si2mn0440531401900801200045004545si2cr04105115519504007003006000450045101预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能公称直径mm牌牌号屈服强度02mpa抗拉强度bmpa伸长率10640si2mn1325147068248si2mn1045si2cr102余热处理钢筋rrb是把热轧后的钢筋立即穿水控制表面冷却然后利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋

《建筑钢材》PPT课件

⑤
是指钢材的抗拉屈服强度与极限强度的
比值。
⑥
屈强比是钢构造和钢筋混凝土构造中选
用钢材的一个质量指标。
屈强比值越小，结构可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。
③ 伸长率〔δ〕
L1L0 100%
L0 Lo——试件原始标距长度，mm ； L1——试件拉断后测定出伸长后标距局部的长度，mm。意义：值越大，塑性增强，可防止构造过早破坏；加工性增强，平安性增强。值有两种：5—表示L0=5d0，d0——钢材直径；
2. 按化学成分，可分为：
3. 按含碳量的多少，可分为低碳钢〔C<0.25%〕、中碳钢〔０.25% ≤ C ≤ 0.6%〕和高碳钢〔C>0.6%〕。
4. 按合金元素的含量，可分为非合金钢、低合金钢及合金钢三大类。
5. 按钢材质量，可分为：
6. 普通质量钢、优质钢和特殊优质钢。
4. 按主要性能和使用特性，可分为：
由屈服点字母〔Q〕、屈服点数值〔单位 MPa〕、质量等级〔有A、B、C、D 4级，逐级提高〕和脱氧方法符号〔F-沸腾钢；b-半镇钢；Z-镇静钢；TZ-特殊镇钢。Z、TZ可省略〕四局部组成。
〔2〕碳素构造钢的选用
碳素构造钢依牌号增大，含碳量增加，其强度提高，但塑性和韧性降低，冷弯及可焊性下降。
③ 代号：RCD〔冷拉钢丝〕、S〔消除应力钢丝〕、SI〔消除应力刻痕钢丝〕、SH〔消除应力螺旋肋钢丝〕。
② 预应力钢绞线
③ 分类
④
按捻制构造分为三类：用两根钢丝捻制的
钢绞线〔表示为1×2〕、用三根钢丝捻制的钢
绞线〔表示为1×3〕、用七根钢丝捻制的钢绞
线〔表示为1×7〕。
⑤
按应力松驰能力分为I级松驰和Ⅱ级松驰

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。

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❖ (4)颈缩阶段
❖ a. CD段称为颈缩阶段。
❖ b.伸长率(δ)
❖ 将拉断后的试件拼合起来，测定出标距范围内的长度L1(mm)，L1与试件原标距L0(mm)之差为塑性变形值，它与L0之比称为伸长率(δ)，如图7—2 所示。伸长率的计算式如下 :
❖ 伸长率δ是衡量钢材塑性的一个重要指标
❖ δ越大，说明钢材的塑性越好。
❖
❖ (二)冷加工性能及时效处理 ❖ 1．冷加工强化处理 ❖ a.冷加工强化处理 ❖ b.建筑工地或预制构件厂常用的方法是冷
拉和冷拔。
❖ 2．时效 ❖ a.时效 ❖ b.自然时效 ❖ c.人工时效
冷拔示意图
❖ (三)焊接性能 ❖ 1、焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要联
接方式。
❖ 2、焊接性能 ❖ 3、有关因素：钢材可焊性能的好坏，主要
第三节建筑钢材的主要技术性能
❖ 三大性能：力学性能、工艺性能和化学性能等。
❖ 目的：只有了解、掌握钢材的各种性能，才能做到正确、经济、合理地选择和使用钢材。
❖ 一、力学性能 ❖ (一)拉伸性能 ❖ 1、定义 ❖ 2、试验方法 ❖ 3、关系曲线：如图7—1所示的应力-应变关系曲线。 ❖ 低碳钢受拉至拉断，经历了四个阶段： ❖ （1）弹性阶段(O—A) ❖ （2）屈服阶段(A—B) ❖ （3）强化阶段(B—C) ❖ （4）颈缩阶段(C—D)
❖ （一）冷弯性能
❖ 1、定义：冷弯性能是反映钢材在常温下承受弯曲变形的能力。其指标是指试件弯曲的角度α和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值（d/a）来表示，如图7-6和图7-7所示。
❖ 2、冷弯性能合格：试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。
❖ 3、意义：相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和。
❖ (2)屈服阶段
❖ a. 塑性变形
❖ b.上屈服点、下屈服点
❖ c. AB段称为屈服阶段、屈服现象
❖ d.屈服强度：与B下点(此点较稳定，易测定)对应的应力称为屈服点(屈服强度)，用σs表示。
❖ 钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设计中钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个参数。
取决于钢的化学成分。
❖ 4、钢筋焊接应注意的问题是：
搭节焊
电弧焊
坡口焊
帮条焊
❖ σb=0.36HB ❖ 根据这一关系式，可以直接在钢结构上测出钢材的
HB值，并估算该钢材的σb值。 ❖ 建筑钢材常以屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击
韧性等性质作为评定牌号的依据。
二、工艺性能
❖ 良好的工艺性能，可以保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。
❖ 冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能均是建筑钢材的重要工艺性能。
❖ 常温下，随温度的下降，冲击韧度降低很小，此时破坏的钢件断口呈韧性断裂状；
❖ (三)疲劳强度
❖ 1、疲劳破坏。 ❖ 2、疲劳强度，或称疲劳极限。
❖ 疲劳强度是试件在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最大主应力值，一般把钢材承受交变荷载1000000～10000000次时不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。
❖ 3、疲劳破坏的原因
❖ (四)硬度 ❖ 1、定义 ❖ 2、分类：布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）。
常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。 ❖ 3、各类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关
性。
❖ 材料的强度较高，塑性变形抵抗力越强，硬度值也就越大。由试验得出，当低碳钢的HB<175时，其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式如下：
❖ (1)弹性阶段
❖ a.弹性变形
❖ b.弹性极限，以σp表示。
❖ c.应力与应变的比值为常数，即弹性模量(E)， E=σ/ε，单位MPa。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。建筑常用碳素结构钢Q235的弹性模量 E=(2．0～2．1)× MPa。
第八章金属材料
第二节建筑钢材的基本知识
❖ 一、钢的冶炼 ❖ 1、生铁是由铁矿、熔剂(石灰石)、燃料(焦炭)在高
炉中经过还原反应和造渣反应而得到的一种铁、碳合金。 ❖ 生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能焊接、锻造、轧制。 ❖ 2、钢 ❖ 钢是由生铁冶炼而成。 ❖ 在理论上凡含碳量在2％以下，含有害杂质较少的铁、碳合金可称为钢。
❖4、中碳钢与高碳钢(硬钢)的拉伸曲线 ❖如图7—3所示。
❖ (二)冲击性能 ❖ 1、冲击韧度： ❖ 2、有关因素：
❖ 钢材的冲击韧度与钢的化学成分、冶炼与加工有关。
❖ 一般来说，钢中的P、 S含量较高，夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会降低冲击韧度。此外，钢的冲击韧度还受温度和时间的影响。
❖ c. 塑性变形在试件标距内的分布是不均匀的，颈缩处的变形最大，离颈缩部位越远其变形越小。
❖ 所以原标距与直径之比越小，则颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越大，计算出来的δ值越大。通常以δ 5和δ 10分别表示 L0=5d0和L0=l0d0时的伸长率。对于同一种钢材，其δ 5大于 δ 10。
❖ 3、炼钢的过程
❖ 是把熔融的生铁进行氧化，使碳含量降低到预定的范围，其他杂质降低到允许范围。
❖ 在炼钢的过程中，采用的炼钢方法不同，除掉杂质的程度就不同，所得钢的质量也有差别。
❖ 目前，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。
钢分类 GB/T13304-91 表7-1 P124
❖ (3)强化阶段
❖ a. B—C呈上升曲线，称为强化阶段。
❖ b. 对应于最高点C的应力值(σb)称为极限抗拉强度，简称抗拉强度——强度极限。
❖ σb是钢材受拉时所能承受的最大应力值。
❖ c. 屈服强度和抗拉强度之比(即屈服比=σs/σb) 能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构合理的屈强比一般为0．60～0．75。