12chapter8建筑金屬材料

1、Chapter 8 建 筑 金 屬 材 料123本章主要內(nèi)容8.1 鋼材的分類(lèi)8.2 建筑鋼材的主要技術(shù)性質(zhì)8.3 鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對(duì)性能的影響（課本8.3 4）8.4 鋼材的強(qiáng)化與加工8.5 工程中常用金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用8.6 鋼材的腐蝕與防護(hù)4本章（8 ）要求掌握鋼材的力學(xué)性能：意義、測(cè)定方法及影響因素；熟悉鋼材的強(qiáng)化機(jī)理及方法；掌握常用鋼材的分類(lèi)及選用原則；熟悉鋼材防止腐蝕的方法；了解鋼材的微觀結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系；了解鋁合金的應(yīng)用。5(1) 什么是建筑鋼材？鋼材是指以鐵為主要元素，含碳量為0.02%2.06%，并含有其他元素的合金材料，經(jīng)過(guò)冷、熱加工而得到的各種定型產(chǎn)品。建筑鋼材是指

2、用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型材（如圓鋼、角鋼、工字鋼等）、鋼管、鋼板和用于鋼筋混凝土的各種鋼筋、鋼絲等。8.1.1 概述8.1 鋼材的分類(lèi)68.1.1 概述(2) 建筑鋼材的特點(diǎn)：強(qiáng)度高；韌性、塑性好；抗沖擊，能承受較大塑性變形，便于冷加工；質(zhì)量均勻，性能可靠；易銹蝕，高溫時(shí)易喪失強(qiáng)度。8.1 鋼材的分類(lèi)78.1 鋼材的分類(lèi)8.1.1 概述(3) 建筑鋼材的用途： 建筑工程中作為結(jié)構(gòu)材料，即：型材作鋼結(jié)構(gòu)；安全性強(qiáng)、質(zhì)量輕，適于大跨度及多、高層結(jié)構(gòu)；鋼筋作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。強(qiáng)度高、耐久性好、適用范圍廣。81. 按化學(xué)成分分類(lèi)：鋼（C2.06%）碳素鋼低碳鋼（ C0.6%）合金鋼低合金鋼（合金10%）鐵（C

3、2.06%）：煉鋼生鐵；鑄造生鐵（可鍛、球墨及合金鑄鐵）。8.1 鋼材的分類(lèi)8.1.2 鋼材分類(lèi)92.按冶煉時(shí)鋼液的脫氧程度分類(lèi)：（）沸騰鋼：脫氧不充分的鋼。當(dāng)鋼液注入錠模冷卻時(shí)會(huì)有大量氣體（CO/CO2）逸出，鋼液呈沸騰狀，代號(hào)F。其沖擊韌性和可焊性差，但成品率高，成本較低。（）鎮(zhèn)靜鋼：煉鋼時(shí)脫氧充分的鋼。鋼液注入錠模時(shí)沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，鋼液平靜地冷卻凝固，代號(hào)Z。（）半鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度和性能介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，代號(hào)b 。（）特殊鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度比鎮(zhèn)靜鋼更充分鋼，代號(hào)TZ。質(zhì)量最好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程8.1.2 鋼材分類(lèi)103.按品質(zhì)（有害雜質(zhì)含量）分類(lèi)：（）普通鋼：S0.050%；P

4、 0.045%。（）優(yōu)質(zhì)鋼： S0.035%；P 0.035%。（）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： S0.025%；P 0.025%。（）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： S0.015%；P 0.025%。8.1.2 鋼材分類(lèi)114.按主要性能及使用特性分類(lèi)（）結(jié)構(gòu)鋼；（）工具鋼：刀具、模具等各種工具；（）特殊性能鋼；（）專(zhuān)門(mén)用途鋼：橋梁、鐵道、船舶、壓力容器等用鋼。8.1.2 鋼材分類(lèi)125.按其加工工藝分類(lèi)（）壓鋼：熱軋、冷軋、冷拔等工藝加工所得的各種鋼材。（）鍛鋼：經(jīng)錘打或鍛壓成型的鋼材（可改善鋼材組織結(jié)構(gòu)）。（）鑄鋼：用鋼液直接澆鑄成型的鋼，其化學(xué)成分可調(diào)節(jié)。（須進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力）。8.1.2 鋼材分類(lèi)建筑工程中所

5、用的主要是：屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼的低碳鋼；屬于合金鋼的低合金結(jié)構(gòu)鋼。Back138.2 建筑鋼材的主要技術(shù)性能力學(xué)性能強(qiáng)度、彈性、塑性及耐疲勞性等工藝性能冷彎性能和可焊性等8.2.1 抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性能。技術(shù)指標(biāo)：屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，由拉伸試驗(yàn)測(cè)定。148.2.1 抗拉性能彈性階段屈服階段:強(qiáng)化階段頸縮階段彈性階段：應(yīng)力-應(yīng)變呈直線，應(yīng)力/應(yīng)變?yōu)槌?shù)，稱(chēng)彈性模量E屈服階段：應(yīng)變的增長(zhǎng)比應(yīng)力快，彈性變形+塑性變形，應(yīng)力達(dá)B1后，塑性變形急劇增加。強(qiáng)化階段：屈服到一定程度后，抵抗外力的能力重新提高，最高點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)抗拉強(qiáng)度b頸縮階段：試件薄弱處的斷面顯著減小，塑性變形急劇增加

6、，產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象而斷裂。158.2.1 抗拉性能屈服階段：屈服強(qiáng)度s強(qiáng)化階段：抗拉強(qiáng)度b(低碳鋼為375-500MPa)強(qiáng)屈比（抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比）越大，鋼材受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性越大，故結(jié)構(gòu)的安全性越高。但強(qiáng)屈比太大，則鋼材不能有效地被利用。強(qiáng)屈比1.2（抗震結(jié)構(gòu)1.25）168.2.1 抗拉性能塑性指標(biāo)：伸長(zhǎng)率：標(biāo)距部分的伸長(zhǎng)值(L1-L0)占原始標(biāo)距L0 (5d0或10d0)的百分率稱(chēng)為伸長(zhǎng)率,5/ 10,100/200斷面收縮率：(A0-A1)/A0試件頸縮現(xiàn)象示意圖178.2.2 硬度鋼材的硬度是指其抵抗外物壓入其表面的能力。常用壓痕的深度或壓痕單位面積上所受壓力來(lái)表示。

7、常用的測(cè)定硬度方法有布氏法和洛氏法。1. 布氏法的測(cè)定原理：用一定直徑D(mm)的鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定的試驗(yàn)壓力F(N)作用下，將其壓入試件表面。經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間后（鋼材1015s），卸除荷載，則得到直徑為d(mm) 的壓痕（下圖）。試驗(yàn)壓力除以壓痕球形表面積所得的值，即為試件的布氏硬度值，以HB*表示（HBS/HBW），不帶單位N/mm2 。188.2.2 硬度2. 洛氏法其測(cè)定原理與布氏法相似，但系根據(jù)壓頭壓入試件的深度來(lái)計(jì)算并表示硬度值。洛氏法壓痕很小，可以測(cè)量較薄材料和較硬材料的硬度，常用于判定工件的熱處理效果。洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測(cè)量和應(yīng)用的范

8、圍也各不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。198.2.2 硬度3. 硬度的其它表示方法根據(jù)測(cè)試方法的不同，硬度有多種表示方法：靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）；劃痕法（如莫氏硬度）；回跳法（如肖氏硬度）；顯微硬度高溫硬度等。203. 硬度的其它表示方法（1）莫氏硬度（劃痕法）19世紀(jì)，德國(guó)礦物學(xué)家莫斯，礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)，也用于其他固體物料的硬度劃痕法：用棱錐形金剛鉆針在所測(cè)物體的表面刻劃而發(fā)生劃痕。依據(jù)劃痕的深度分十個(gè)等級(jí)來(lái)表示物體的硬度：滑石(talc)1（硬度最?。?gypsum)2，方解石(calcite)3，螢石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正長(zhǎng)石(fe

9、ldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黃玉(topaz)8，剛玉(corundum)9，金剛石(diamond)10。硬度值并非絕對(duì)硬度值，而是按等級(jí)代碼值表示硬度的順序。218.2.2 硬度3. 硬度的其它表示方法（2）肖氏硬度（回跳法）將規(guī)定形狀的金剛石沖頭從固定的高度落在試樣的表面上，沖彈起一定高度，以?xún)筛叨鹊谋戎担?jīng)計(jì)算得到試樣的肖氏硬度值 。（3）顯微硬度也是硬度表示方法之一，多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物，顯微硬度1800kg/mm2相當(dāng)于莫氏硬度10（金剛石）。（4）高溫硬度 228.2.3 沖擊韌性鋼材的沖擊韌性：處在簡(jiǎn)支梁狀態(tài)的試樣在

10、沖擊負(fù)荷作用下折斷時(shí)的沖擊功。（1）沖擊韌性指標(biāo)由夏比（V形缺口）沖擊試驗(yàn)確定。將標(biāo)準(zhǔn)彎曲試樣置于沖擊機(jī)的支架上，并使切槽位于受拉的一側(cè)（上圖）。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)的重?cái)[從一定高度自由落下時(shí)，于切槽處將其打斷，試件吸收的能量等于重?cái)[所作的功W，若試件在缺口處的最小截面面積為A，則鋼材的沖擊韌性指標(biāo)ak=W/A (單位J/cm2)。ak值愈大，沖擊韌性愈好。238.2.3 沖擊韌性鋼材的沖擊韌性與鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、以及冶煉、加工都有關(guān)系，內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度也會(huì)影響鋼材的沖擊韌性。脆性臨界溫度數(shù)值愈低，說(shuō)明鋼材的低溫沖擊性能愈好。（2）沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是：開(kāi)始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫

11、度范圍時(shí)，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱(chēng)為鋼材的冷脆性，這時(shí)的溫度稱(chēng)為脆性臨界溫度。在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用脆性臨界溫度低于使用溫度的鋼材。248.2.4 耐疲勞性（1）鋼材的疲勞破壞：承受交變荷載的反復(fù)作用時(shí)，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象。（2）危害：疲勞破壞在低應(yīng)力作用下突然發(fā)生，危害極大。一般是由拉應(yīng)力引起的：局部細(xì)小裂紋（交變荷載作用下）裂紋逐漸擴(kuò)大（裂紋尖端應(yīng)力集中）直至突然發(fā)生瞬時(shí)疲勞斷裂。25（4）影響因素：鋼材的疲勞強(qiáng)度與以下因素有關(guān)：組織結(jié)構(gòu)表面狀態(tài)合金成分夾雜物應(yīng)力集中等一般地，鋼材的抗拉強(qiáng)度高，其疲勞極限也較高。（3）鋼材的疲勞強(qiáng)度極限

12、：鋼材在承受無(wú)窮次（2106）交變荷載作用下而不致引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值。8.2.4 耐疲勞性268.2.5 工藝性能（1）冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗(yàn)時(shí)的彎曲角度和彎心直徑d為指標(biāo)表示。 鋼材的冷彎試驗(yàn)是通過(guò)直徑（或厚度）為 a 的試件，采用規(guī)定的彎心直徑 d（d = na , n為整數(shù)），彎曲到規(guī)定的角度時(shí)（ 180或 90），檢查彎曲處有無(wú)裂紋、斷層及起層等現(xiàn)象。若沒(méi)有，則認(rèn)為冷彎性能合格。伸長(zhǎng)率：鋼材在均勻變形下的塑性冷彎性能：處于不利變形條件下的塑性，可揭示鋼材內(nèi)部組織是否均勻、是否存在內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。278.2.5 工藝性能（2）焊接性能指鋼材

13、在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性質(zhì)（特別是強(qiáng)度）與母材性質(zhì)的一致程度。影響鋼材可焊性的主要因素是化學(xué)成分隨含碳量、合金元素及雜質(zhì)元素含量的提高，鋼材的可焊性降低：如硫易產(chǎn)生熱脆性，使焊縫處產(chǎn)生硬脆及熱裂紋；含碳量超過(guò)0.25，可焊性顯著下降等。Back288.3 鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對(duì)性能的影響鋼材是鐵碳合金晶體。晶體結(jié)構(gòu)中各個(gè)原子是以金屬鍵相結(jié)合的，這是鋼材具有較高強(qiáng)度和良好塑性的基礎(chǔ)。原子在晶粒中排列的規(guī)律不同，可以形成不同的晶格，鐵和碳兩種元素以不同的形態(tài)存在，這種形態(tài)稱(chēng)為晶體組織。8.3.1 鋼材的晶體結(jié)構(gòu)298.3.2 鋼材的基本晶體組

14、織8.3.2.1 鐵碳合金晶體中，F(xiàn)e和C有以下三種結(jié)合形式：（1）固溶體鐵（Fe）中固溶著微量的碳(C)：鐵素體奧氏體（2）化合物鐵和碳結(jié)合成化合物Fe3，含C量6.67%滲碳體，較高溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫，會(huì)分解而析出石墨（3）機(jī)械混合物固溶體和化合物的混合物。珠光體萊氏體308.3.2 鋼材的基本晶體組織8.3.2.2 鋼的晶體組織（1）鐵素體鋼材中“鐵素體”，是指碳溶解在Fe中的間隙固溶體，其溶碳能力很小，常溫下僅能溶解0.0008的碳，在727時(shí)最大的溶碳能力為0.02，體心立方晶格。常用符號(hào)F表示。由于鐵素體含碳量很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，伸長(zhǎng)率4550。強(qiáng)度、硬度較低，抗

15、拉強(qiáng)度b250MPa，而HBS80。鐵素體不銹鋼：是指在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。其含鉻量11%30%，體心立方晶體。鐵素體有磁性. 318.3.2 鋼材的基本晶體組織（2）奧氏體奧氏體是碳溶解在-Fe中的間隙固溶體，仍保持-Fe的面心立方晶格，常用符號(hào)A表示。其溶碳能力較大，在727時(shí)溶碳為c0.77,1148時(shí)可溶碳2.11。奧氏體是在大于727高溫下才能穩(wěn)定存在的組織。奧氏體塑性好，是絕大多數(shù)鋼種在高溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)所要求的組織。奧氏體是沒(méi)有磁性的。 8.3.2.2 鋼的晶體組織328.3.2 鋼材的基本晶體組織（3）滲碳體滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，化學(xué)式為Fe3C。滲

16、碳體的含碳量為c6.67，熔點(diǎn)為1227。其晶格為復(fù)雜的正交晶格，硬度很高HBW800，塑性、韌性幾乎為零，脆性很大。在鐵碳合金中有不同形態(tài)的滲碳體，其數(shù)量、形態(tài)與分布對(duì)鐵碳合金的性能有直接影響。 8.3.2.2 鋼的晶體組織338.3.2 鋼材的基本晶體組織（4）珠光體珠光體是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體，用符號(hào)P表示。含碳量為c0.77。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱(chēng)片狀珠光體。其力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間，決定于珠光體片層間距，即一層鐵素體與一層滲碳體厚度和的平均值。8.3.2.2 鋼的晶體組織348.3.2 鋼材的基本晶體組織（5）萊氏

17、體萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為c4.3。當(dāng)溫度高于727時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示。在低于727時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示，稱(chēng)為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，故硬度高，但塑性很差。 8.3.2.2 鋼的晶體組織358.3.2 鋼材的基本晶體組織8.3.2.2 鋼的晶體組織名稱(chēng)含碳量/%結(jié)構(gòu)特征性能鐵素體0.02碳在-Fe中的固溶體塑性、韌性好，但強(qiáng)度、硬度低奧氏體0.8碳在-Fe中的固溶體強(qiáng)度、硬度不高，但塑性好滲碳體6.67碳、鐵化合物Fe3C抗拉強(qiáng)度低，塑性差，性硬脆，但耐磨珠光體0.

18、8鐵素體和滲碳體的混合物塑性較好，強(qiáng)度和硬度較高368.3.3 鋼材的冶煉、加工及其對(duì)鋼材性能的影響1. 鋼的冶煉378.3.3 鋼材的冶煉、加工及其對(duì)鋼材性能的影響1. 鋼的冶煉388.3.3 鋼材的冶煉、加工及其對(duì)鋼材性能的影響1. 鋼的冶煉398.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響化學(xué)成分：碳、硫、磷、氧、氮、硅、錳等，可分為兩類(lèi)：（1）改善優(yōu)化鋼材的性能，稱(chēng)為合金元素，主要有硅、錳、鈦、釩、鈮等。（2）劣化鋼材的性能，屬鋼材的雜質(zhì)，主要有氧、硫、氮、磷等。408.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（1）碳隨著含碳量的增加，鋼的塑性（伸長(zhǎng)率、斷面收縮率）和沖擊韌性逐漸下降，但硬度增大；抗拉強(qiáng)度則

19、是先隨含量C增加(0.8%).建筑鋼材含碳量不大于0.8。C含量增加，將導(dǎo)致鋼材的冷彎性能、焊接性能和抗腐蝕性能下降。418.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（2）硅鋼中硅的含量較低（小于1%）時(shí)，可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性和韌性影響不明顯。但含量較高時(shí)（1%）時(shí)，其含量增加會(huì)導(dǎo)致塑性、韌性及可焊性下降，增加鋼材的冷脆性。428.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（3）錳是我國(guó)低合金鋼的主加合金元素，脫氧去硫作用錳含量普通碳素鋼，0.8%;低合金鋼，含量在1%1.4范圍高錳鋼，含錳量達(dá)11%14%（很高的耐磨性）其作用主要是使強(qiáng)度提高，錳還能消減硫和氧引起的熱脆性，改善熱加工性。438.3.4 鋼材

20、的成分對(duì)性能的影響（4）硫硫是很有害元素：在鋼中以FeS形式存在于晶界上，引起鋼的熱脆現(xiàn)象（由于FeS的低熔點(diǎn)，便鋼材在熱加工過(guò)程中產(chǎn)生晶粒的分離，引起鋼的斷裂）。具有強(qiáng)烈的偏析作用，降低了鋼的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、可焊性和抗腐蝕性。低熔點(diǎn)使鋼在焊接時(shí)易于產(chǎn)生熱裂紋，顯著降低可焊性。夾雜物存在于鋼中，448.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（5）磷磷是有害元素：P固溶于鐵素體中，使鋼的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，但塑性降低、韌性顯著下降（溫度愈低，對(duì)韌性和塑性的影響愈大）。使鋼的冷彎性能急劇下降，可焊性變差。磷在鋼中的偏析作用強(qiáng)烈，使鋼材冷脆性增大。但磷可提高鋼在大氣作用下的耐腐蝕性，在低合金鋼中可配合

21、其他元素作為合金元素使用。鋼材對(duì)磷的含量嚴(yán)格限制，普通碳素鋼中，P不得超過(guò)0.045%458.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（6）氧也是有害雜質(zhì)：多以氧化物形式存在，使鋼材強(qiáng)度下降，熱脆性增加，冷彎性能變差，并使鋼的熱加工性能和焊接性能下降。（7）氮雖有部分溶于鐵素體，提高鋼的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和硬度，但是會(huì)導(dǎo)致：鋼的塑性和沖擊韌性顯著下降，增大冷脆性、熱脆性和時(shí)效敏感，并使鋼的焊接性能和冷彎性能變差。468.3.4 鋼材的成分對(duì)性能的影響（8）鈦鈦是強(qiáng)脫氧劑。能顯著提高強(qiáng)度，改善韌性和可焊性，減少時(shí)效傾向是常用的合金元素。（9）釩釩是強(qiáng)的碳化物和氮化物形成元素。能有效提高強(qiáng)度，并能減少時(shí)效傾向

22、，但增加焊接時(shí)的淬硬傾向。Back478.4 鋼材的強(qiáng)化與加工8.4.1 冷加工強(qiáng)化（1）鋼的冷加工強(qiáng)化處理 將鋼材在常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔或冷軋，使其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強(qiáng)度，降低塑性韌性，這一過(guò)程稱(chēng)為冷加工強(qiáng)化處理。 鋼材在塑性變形的過(guò)程中，晶粒破碎而細(xì)化，晶格發(fā)生拉長(zhǎng)、壓扁或扭曲等，晶界處位錯(cuò)密度增大。（2）冷加工強(qiáng)化的機(jī)理488.4.2 冷加工強(qiáng)化的方法（1）冷拉（2）冷拔將光圓鋼筋通過(guò)硬質(zhì)合金拔絲?？走M(jìn)行拉拔。鋼筋不僅受拉，同時(shí)還受擠壓，屈服點(diǎn)提高4060%，具有硬鋼的特點(diǎn)。將鋼筋拉至其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的強(qiáng)化階段內(nèi)任一點(diǎn)K處，然后緩慢卸去荷載，則當(dāng)再度加載時(shí)，其屈服強(qiáng)度將有所提高（

23、2025%），而塑性變形能力將有所降低。（3）冷軋將圓鋼在冷軋機(jī)上軋成斷面形狀規(guī)則的鋼筋，可提高其強(qiáng)度及與混凝土的粘接力。鋼筋縱向與橫向同時(shí)產(chǎn)生變形，能較好地保持其塑性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻性。498.4.2 冷加工強(qiáng)化的方法能適當(dāng)減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截面尺寸，或減小混凝土中配筋數(shù)量；有利于簡(jiǎn)化施工工序。如，冷拉盤(pán)條鋼筋可省去開(kāi)盤(pán)和調(diào)直工序；冷拉直條鋼筋可與矯直、除銹等工序一并完成。（4）冷加工強(qiáng)化的應(yīng)用 工地或預(yù)制廠、鋼筋混凝土施工中常利用冷加工強(qiáng)化原理，對(duì)鋼筋或低碳鋼盤(pán)條按一定制度進(jìn)行冷拉或冷拔加工，以提高屈服強(qiáng)度。508.4.3 時(shí)效處理自然時(shí)效：在常溫下存放1520。適用于低強(qiáng)度鋼筋；人工時(shí)

24、效：加熱到100200后保持一段時(shí)間（23h）。適用于高強(qiáng)度鋼筋。（1）概念 冷加工處理后的鋼筋，于常溫下存放1520，或加熱到100200后保持一段時(shí)間（23h），其屈服強(qiáng)度進(jìn)一步提高，且抗拉強(qiáng)度也提高，同時(shí)塑性和韌性也進(jìn)一步降低，彈性模量則基本恢復(fù)。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為時(shí)效處理。（2）時(shí)效處理的方法518.4.3 時(shí)效處理（3）時(shí)效處理的作用效果 鋼筋經(jīng)冷拉和時(shí)效處理后：其s進(jìn)一步提高， b也提高，塑性和韌性進(jìn)一步降低，彈性模量則基本恢復(fù)。528.4.4 熱處理將比較硬脆、存在內(nèi)應(yīng)力的鋼，再加熱至基本組織改變溫度以下（150650），保溫后按一定制度冷卻至室溫的熱處理方法?；鼗鸷蟮匿摬?，內(nèi)應(yīng)力消除

25、，硬度降低，塑性和韌性得到改善。將鋼材加熱至基本組織改變溫度以上，保溫使其基本組織改變?yōu)閵W氏體，然后投入水或礦物油中急冷，使晶粒細(xì)化，碳的固溶量增加，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性明顯下降 熱處理是將鋼材按規(guī)定的溫度，進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理，以改變其組織，得到所需要的性能的一種工藝。包括：淬火、回火、退火和正火。（1）淬火（2）回火53（3）退火將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以下（低溫退火）或以上（高溫退火），適當(dāng)保溫后緩慢冷卻，以消除內(nèi)應(yīng)力，減少缺陷和晶格畸變，使鋼的塑性和韌性得到改善。8.4.4 熱處理（4）正火將鋼件加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以上，然后在空氣中冷卻，使晶格細(xì)化，鋼的強(qiáng)度提高而塑性

26、有所降低。Back548.5 土木工程常用金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用8.5.1 建筑常用鋼種（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB700-2006規(guī)定，我國(guó)碳素結(jié)構(gòu)鋼分五個(gè)牌號(hào)，即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。各牌號(hào)鋼又按其S、P含量由多至少分為A、B、C、D共四個(gè)質(zhì)量等級(jí)。55碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法：按順序由以下四部分組成代表屈服點(diǎn)的字母（Q）；屈服點(diǎn)數(shù)值（N/mm2，或MPa）；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D)；脫氧程度符號(hào)(F、b、Z、TZ) 。 當(dāng)為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，則牌號(hào)表示“Z”與“TZ”符號(hào)可予以省略。8.5.1 建筑常用鋼種（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼56根據(jù)GB 700-20

27、06碳素結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)定，隨著牌號(hào)的增大，對(duì)鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的要求提高，對(duì)伸長(zhǎng)率的要求降低。8.5.1 建筑常用鋼種（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼如“Q235-A.F”表示：屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼578.5.1 建筑常用鋼種（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB/T 699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，大部分為鎮(zhèn)靜鋼，對(duì)有害雜質(zhì)含量控制嚴(yán)格，質(zhì)量穩(wěn)定，綜合性能好。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼分為兩大組：普通錳含量（0.35%0.8%）；較高錳含量（0.7%1.2%) 。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共31個(gè)牌號(hào)，表示方法：平均含碳量（0.01%為單位）；含錳量標(biāo)注；脫氧程度代號(hào)(F、b、Z、TZ) 。588.5.1 建筑常用鋼種（

28、3）低合金結(jié)構(gòu)鋼 GB 1591-94低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼均為鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)由三部分組成： 代表鋼材屈服強(qiáng)度的字母（Q）； 屈服強(qiáng)度數(shù)值（N/mm2，即MPa）； 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D)。 在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小于5%的合金元素冶煉得到的鋼，稱(chēng)為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻、鎳及稀土元素等。 1）牌號(hào)598.5.1 建筑常用鋼種（3）低合金結(jié)構(gòu)鋼按 GB 1591-94低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，共有：5個(gè)牌號(hào)：Q295、Q345、Q390、Q420、Q4605個(gè)質(zhì)量等級(jí)： 根據(jù)S、P等有害雜質(zhì)含量分為A、B、C、D和E。1）牌號(hào)例如：Q29

29、5A，表示屈服強(qiáng)度為不小于295MPa，質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的低合金結(jié)構(gòu)鋼。608.5.1 建筑常用鋼種（3）低合金結(jié)構(gòu)鋼2）技術(shù)性能及應(yīng)用 與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，低合金結(jié)構(gòu)鋼具有較高的強(qiáng)度，綜合性能好，其強(qiáng)度的提高是由于：合金元素的細(xì)晶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化618.5.2 鋼結(jié)構(gòu)用鋼（1）熱軋型鋼工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊型鋼等。是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材，特點(diǎn)：截面形式合理；材料在截面上分布對(duì)受力最為有利；構(gòu)件間連接方便。（2）冷彎薄壁型鋼（3）棒材、鋼管和板材628.5.2 鋼結(jié)構(gòu)用鋼（2）冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼；通用冷彎開(kāi)口型鋼。（3）棒材、鋼管和板材棒材；熱軋無(wú)縫鋼管、焊接鋼管

30、；鋼管混凝土板材63熱軋光圓鋼筋（GB1499.1-2008）8.5.3 混凝土結(jié)構(gòu)用鋼(1) 熱軋鋼筋熱軋帶肋鋼筋（GB1499.2-2007）HPB235，HPB300HRB335， HRBF335HRB400，HRBF400HRB500， HRBF500Q235,Q300普通熱軋帶肋鋼筋牌號(hào)：HRB+sH、R、B分別為熱軋(hot rolled)、肋(ribbed)、鋼筋(bars) 英文名稱(chēng)的首字母。648.5.3 混凝土結(jié)構(gòu)用鋼(2) 冷軋扭鋼筋 采用低碳鋼熱軋盤(pán)條經(jīng)專(zhuān)用鋼筋冷軋扭機(jī)調(diào)直、冷軋并冷扭一次成型，具有規(guī)定截面形狀和節(jié)距的連續(xù)螺旋狀鋼筋。其特點(diǎn)：剛度大，不易變形；與混凝土的

31、握裹力大；無(wú)需加工（預(yù)應(yīng)力或彎鉤），可直接用于混凝土工程；節(jié)約鋼材30%。65 冷軋帶肋鋼筋用低碳鋼或低合金高強(qiáng)鋼熱軋圓盤(pán)條經(jīng)冷軋，在其表面有沿長(zhǎng)度方向均勻分布的橫肋（兩面或三面）的鋼筋。 具有強(qiáng)度高、塑性好、綜合力學(xué)性能優(yōu)良及握裹力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，即可節(jié)約鋼材，又可提高結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和抗震能力。CRB550用于普通鋼筋混凝土或抗震結(jié)構(gòu)； 其他牌號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋。8.5.3 混凝土結(jié)構(gòu)用鋼(3) 冷軋帶肋鋼筋按GB 13788-2000，其牌號(hào)為：CRB + b(抗拉強(qiáng)度)，CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共5個(gè)牌號(hào)。66冷拔鋼絲WCD 按鋼絲外形又分為光圓(P)、螺旋肋(H)及刻痕(I)三種。低松弛鋼絲WLR普通松弛鋼絲WNR 用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤(pán)條經(jīng)淬火、酸洗等處理后，再冷拉加工制得的鋼絲，GB/T5223-2002。8.5.3 混凝土結(jié)構(gòu)用鋼(4) 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲消除應(yīng)力鋼絲67 預(yù)應(yīng)力鋼絞線強(qiáng)度高、柔性好、無(wú)接頭、質(zhì)量穩(wěn)定、施工簡(jiǎn)便、安全可靠，主要用于大型屋架、薄腹梁、大跨度橋梁等負(fù)荷大、跨度大的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以及以及山體、巖洞等巖體錨固工程等。 用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼絲以絞捻和消除應(yīng)力的熱處理而制成。GB/T5224-2003，12，13， 17三種類(lèi)型。8.5.3 混凝土結(jié)構(gòu)用鋼(5) 鋼絞線68純鋁的塑性好，但強(qiáng)度較低。鋁粉：