建筑材料史長瑩3

黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院史長瑩第8章建筑鋼材BuildingSteel8.1概述上海寶鋼一、鋼及其特性鋼理論上，凡是把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過2%，稱為生鐵；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵。鋼的特點具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。二、建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；二、建筑鋼材的主要品種1.型鋼復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。二、建筑鋼材的主要品種2.線材如鋼筋、鋼絲等。二、建筑鋼材的主要品種3.管材無縫鋼管、焊接鋼管等。二、建筑鋼材的主要品種4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板三、鋼的冶煉方法簡介按照煉鋼爐的種類，煉鋼方法可分為：1.空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法一般煉制普通碳素鋼。2.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。3.平爐煉鋼法用來煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專用鋼。4.電爐煉鋼法生鐵液態(tài)生鐵吹入空氣或氧氣鋼澆注成鋼錠脫氧熔融四、圖解鋼鐵冶煉過程礦山：

上面紅色是赤鐵礦，是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5.26，含F(xiàn)e70％，O30％，是最主要的鐵礦石。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程磁鐵鐵礦礦是是一一種種氧氧化化鐵鐵的的礦礦石石，，主主要要成成份份為為Fe3O4，是是Fe2O3和FeO的復(fù)復(fù)合合物物，，呈呈黑黑灰灰色色，，比比重重大大約約5.15左右右，，含含F(xiàn)e72.4％，，O27.6％，，具具有有磁磁性性，，一一般般需需要要地地下下開開采采。。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程鐵礦礦石石四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程為了了提提高高礦礦石石的的含含鐵鐵量量，，也也稱稱鐵鐵品品位位，，利利用用機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)備備去去除除部部分分雜雜質(zhì)質(zhì)來來達(dá)達(dá)到到要要求求。。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程球磨磨機(jī)機(jī)，，這這樣樣規(guī)規(guī)模模的的選選場場，，每每天天可可加加工工2——3千噸噸鐵鐵精精礦礦。。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程選后后的的鐵鐵礦礦四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程深加加工工后后的的球球團(tuán)團(tuán)礦礦，，有有利利于于高高爐爐冶冶煉煉。。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程高爐爐四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程經(jīng)高高溫溫點點火火后后，，原原料料中中加加入入的的燃燃料料燃燃燒燒放放出出大大量量熱熱量量，，使使料料層層中中礦礦物物產(chǎn)產(chǎn)生生熔熔融融，，隨隨著著燃燃燒燒層層下下移移和和冷冷空空氣氣的的通通過過，，生生成成的的熔熔融融液液相相被被冷冷卻卻而而再再結(jié)結(jié)晶晶(1000——1100℃℃)凝固固成成網(wǎng)網(wǎng)孔孔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的燒燒結(jié)結(jié)礦礦。。四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程燒結(jié)結(jié)后后的的礦礦石石四、、圖解解鋼鋼鐵鐵冶冶煉煉過過程程燒結(jié)結(jié)礦礦經(jīng)經(jīng)過過破破碎碎成成小小顆顆粒粒加加入入配配料料石石灰灰石石等等，，煤煤作作為為作作燃燃料料焦焦炭炭，，這這也也必必不不可可少少。。然然后后送送入入高高爐爐冶冶煉煉。。鐵鐵水水出出來來就就順順著著這這個個溝溝渠渠流流淌淌。四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程鐵水注入入到鐵水水包內(nèi),便于運輸輸。四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程把鐵水再再倒入轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐,加其他原原料混合合。四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程鋼坯新鮮鮮出爐四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程切割鋼坯坯四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程切割好的的鋼坯再再進(jìn)行加加熱然后后送入鍛鍛軋機(jī)在在軋機(jī)的的作用下下，鋼坯坯變得越越來越細(xì)細(xì)。四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程降溫并送送入棒材材床進(jìn)行行進(jìn)一步步整理四、圖解鋼鐵鐵冶煉過過程根據(jù)不同同需要所所出的最最終產(chǎn)品品五、鋼的的分類1.按冶煉方方法分2.按質(zhì)量分分按S和P元素含量量，分為為普通質(zhì)質(zhì)量鋼、、優(yōu)質(zhì)鋼鋼和特殊殊質(zhì)量鋼鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼電爐鋼平爐鋼按冶煉方方法分按脫氧程程度分半鎮(zhèn)靜鋼鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜靜鋼按爐襯材材料分為為酸性鋼鋼和堿性性鋼五、鋼的的分類3.按化學(xué)成成分分4.按用途分分分為建筑筑鋼、結(jié)結(jié)構(gòu)鋼、、工具鋼鋼、特殊殊性能鋼鋼（如不不銹鋼、、耐酸鋼鋼、耐堿堿鋼、磁磁鋼等。。鋼中碳鋼低合金鋼鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼鋼高合金鋼鋼C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含含量＜5%5%～10％＞10％8.2建筑鋼材材的主要要性能標(biāo)準(zhǔn)試件件按照一定定的要求求，對表表面進(jìn)行行車削加加工后的的試件。。l0

A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試試件不經(jīng)過加加工，直直接在線線材上切切取的試試件。頭部頭部工作段一、拉伸伸性能1.低碳鋼的的拉伸性性能/v_show/id_XMTU2NTEwMjU2.htmlσε0鋼材拉伸伸過程的的σ-ε圖OB—彈性階段段BC—屈服階段段CD—強(qiáng)化階段段DE—頸縮階段段A0BCB0DCEDFEC上上屈服點C下下屈服點以下屈服服點的應(yīng)應(yīng)力作為為鋼材的的屈服強(qiáng)強(qiáng)度。（1）拉伸試試驗過程程σε0鋼材拉伸伸彈性階階段示意意圖AB0彈性階段σp—比例極限限，MPa。σpσBσB—彈性極限限，MPa。注：由于于A、B兩點相距距較近，，一般認(rèn)認(rèn)為σp=σB。σε0鋼材拉拉伸屈屈服階階段示示意圖圖AB0C下C上CBC下C上C屈服階段放大后后σε0鋼材拉拉伸強(qiáng)強(qiáng)化階階段示示意圖圖AB0C下C上CDDDDD強(qiáng)化階段σbσb——抗拉強(qiáng)強(qiáng)度或或強(qiáng)度度極限限。DCσε0E鋼材拉拉伸頸頸縮階階段示示意圖圖AB0C下C上CDDE——頸縮階階段（2）拉伸伸過程程的參參數(shù)強(qiáng)度指指標(biāo)屈服強(qiáng)強(qiáng)度：：抗拉強(qiáng)強(qiáng)度：：塑性指指標(biāo)伸長率率：2.硬鋼（（高碳碳鋼））的拉拉伸性性能硬鋼強(qiáng)強(qiáng)度高高，塑塑性差差，拉拉伸過過程無無明顯顯屈服服階段段，無無法直直接測測定屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度。。用條條件屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度σ0.2來代替替屈服服強(qiáng)度度。條件屈屈服點點σ0.2：使硬硬鋼產(chǎn)產(chǎn)生0.2%塑性變變形時時的應(yīng)應(yīng)力。。見左左圖。。σε0A0.2%aboa———總變形形。ba———彈性變變形99.8%。ob———塑性變變形0.2%。二、沖沖擊韌韌性定義及及指標(biāo)標(biāo)指鋼材材抵抗抗沖擊擊荷載載而不不被破破壞的的能力力。其其大小小用沖沖擊韌韌性值值αk表示。。αk越大，，則沖沖擊韌韌性越越好。。αk是以試試件沖沖擊破破壞時時缺口口處單單位面面積上上所消消耗的的功（（J/cm2）。/v_show/id_XMTU2NTEwMTY4.html影響因因素硫、磷磷含量量高，，存在在化學(xué)學(xué)偏析析，含含非金金屬夾夾雜物物，焊焊接形形成裂裂紋，，溫度度降低低等，，均會會降低低沖擊擊韌性性。對于承承受沖沖擊荷荷載和和振動動荷載載部位位的鋼鋼材，，必須須考慮慮沖擊擊韌性性。三、硬硬度四、工工藝性性能1.冷彎性性能指鋼材材在常常溫下下承受受彎曲曲變形形的能能力。。冷彎試試驗的的指標(biāo)標(biāo)：彎彎心直直徑d與試件件厚度度（直直徑））a的比值值d/a；彎曲曲角度度（90°°或180°）；試試樣彎彎曲外外表面面無肉肉眼可可見裂裂紋則則冷彎彎合格格。通過冷冷彎試試驗，，更有有助于于暴露露鋼材材的某某些內(nèi)內(nèi)在缺缺陷，，它能能揭示示鋼材材是否否存在在內(nèi)部部組織織不均均勻、、內(nèi)應(yīng)應(yīng)力和和夾雜雜物等等缺陷陷。四、工工藝性性能2.可焊性性可焊性性是指指在一一定焊焊接工工藝條條件下下，在在焊縫縫及其其附近近過熱熱區(qū)是是否產(chǎn)產(chǎn)生裂裂縫及及脆硬硬影響響，焊焊接后后接頭頭強(qiáng)度度是否否與母母體相相近的的性能能?？珊感孕允芑瘜W(xué)成成分及及含量量的影影響。。含碳碳量高高、含含硫量量高、、合金金元素素含量量高等等，均均會降降低可可焊性性。含含碳量量小于于0.25%的非合合金鋼鋼具有有良好好的可可焊性性。焊接結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)選擇擇含碳碳量較較低的的氧氣氣轉(zhuǎn)爐爐或平平爐的的鎮(zhèn)靜靜鋼。。當(dāng)采采用高高碳鋼鋼及合合金鋼鋼時，，為了了改善善焊接接后的的硬脆脆性，，焊接接時一一般要要采用用焊前前預(yù)熱熱及焊焊后熱熱處理理等措措施。。五、鋼鋼材的的冷加加工強(qiáng)強(qiáng)化和和時效效1.冷加工工強(qiáng)化化冷加工工強(qiáng)化化是鋼鋼材在在常溫溫下，，以超超過其其屈服服點但但不超超過抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度的的應(yīng)力力對其其進(jìn)行行的加加工。。建筑鋼鋼材常常用的的冷加加工有有冷拉拉、冷冷拔、、冷軋軋、刻刻痕等等。。對鋼材材進(jìn)行行冷加加工的的目的的，主主要是是利用用時效效提高高強(qiáng)度度，利利用塑塑性節(jié)節(jié)約鋼鋼材，，同時時也達(dá)達(dá)到調(diào)調(diào)直和和除銹銹的目目的。。五、鋼鋼材的的冷加加工強(qiáng)強(qiáng)化和和時效效2.時效鋼材隨隨時間間的延延長，，其強(qiáng)強(qiáng)度、、硬度度提高高，而而塑性性、沖沖擊韌韌性降降低的的現(xiàn)象象稱為為時效效。時效分分為自自然時時效和和人工工時效效兩種種。自然時時效是是將其其冷加加工后后，在在常溫溫下放放置15～20d；人工時效是是將冷加工工后的鋼材材加熱至100～200℃保持2h以上。經(jīng)過時效處處理后的鋼鋼材，其屈屈服強(qiáng)度、、抗拉強(qiáng)度度及硬度都都將提高，，而塑性和和韌性降低低。8.3建筑鋼材的的鋼種及牌牌號一、碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼（非非合金鋼））1.牌號表示法法由代表屈服服點的字母母、屈服點點數(shù)值、質(zhì)質(zhì)量等級符符號、脫氧氧方法符號號等四個部部分按順序序組成；如：Q235－AF表示為屈服服點不小于于235MPa的A級沸騰鋼。。2.牌號共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個牌號。。3.技術(shù)要求化學(xué)成分、、力學(xué)性能能、冷彎性性能應(yīng)符合合GB700規(guī)定。一、碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼（非非合金鋼））4.應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低低，強(qiáng)度低低，塑性、、韌性、加加工性能和和可焊性好好，主要用用于軋制薄薄板和盤條條、制造鉚鉚釘、地腳腳螺栓等。。Q235，含碳適中中，綜合性性能好，強(qiáng)強(qiáng)度、塑性性和焊接等等性能得到到很好配合合，用途最最廣泛。常常軋制成盤盤條或鋼筋筋，以及圓圓鋼、方鋼鋼、扁鋼、、角鋼、工工字鋼、槽槽鋼等型鋼鋼，廣泛地地應(yīng)用于建建筑工程中中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬硬度較高，，耐磨性較較好，塑性性和可焊性性能有所降降低。主要要用作鉚接接與螺栓連連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)及加工機(jī)機(jī)械零件。。二、低合金金高強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼1.牌號表示方方法由代表屈服服點的拼音音字母（Q）、屈服點點數(shù)值、質(zhì)質(zhì)量等級符符號（A、B、C、D、E）三部分按按順序組成成。如Q345A表示屈服點點不小于345MPa的A級鋼。2.牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。。3.技術(shù)要求其化學(xué)成分分、力學(xué)性性能、冷彎彎性能應(yīng)符符合GB/T1591的規(guī)定二、低合金金高強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼4.應(yīng)用Q295，鋼中只含含有極少量量合金元素素，強(qiáng)度不不高，但有有良好的塑塑性、冷彎彎、焊接及及耐蝕性能能。主要用用于建筑工工程中對強(qiáng)強(qiáng)度要求不不高的一般般工程結(jié)構(gòu)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)學(xué)性能好，，焊接性能能、冷熱加加工性能和和耐蝕性能能均好，C、D、E級鋼具有良良好的低溫溫韌性。主主要用于承承受較高荷荷載的焊接接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強(qiáng)度高，，特別是在在熱處理后后有較高的的綜合力學(xué)學(xué)性能。主主要用于大大型工程結(jié)結(jié)構(gòu)及要求求強(qiáng)度高、、荷載大的的輕型結(jié)構(gòu)構(gòu)。三、合金結(jié)結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼鋼的表示方方法：由含含C量及主要合合金元素符符號組成，，前兩位數(shù)數(shù)字代表平平均含C量（以萬分分計），其其后標(biāo)寫主主要合金元元素符號。。若該元素素平均含量量小于1.5%時只標(biāo)寫元元素符號；；若元素平平均含量為為1.5%——2.49%，則在元素素符號后加加注2，若元素平平均含量為為2.5%——3.49%，則在元素素符號后加加注3，以此類推推。如：35Mn2、45SiMnV等。8.4鋼筋筋一、熱軋鋼鋼筋1.生產(chǎn)采用鋼錠經(jīng)經(jīng)加熱軋制制自然冷卻卻而成。2.分類鋼筋混凝土土用熱軋鋼鋼筋分為光光圓鋼筋和和帶肋鋼筋筋兩種。3.牌號熱軋直條光光圓鋼筋：：HPB235熱軋帶肋鋼鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500H、R、B分別為熱軋軋（Hotrolled）、帶肋（（Ribbed）、鋼筋（（Bars）三個詞英英文首位字字母。推薦公稱尺尺寸：光圓：8、10、12、16、20；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm一、熱軋鋼鋼筋4.熱軋鋼筋的的力學(xué)性能能、工藝性性能應(yīng)符合下表表的規(guī)定。。表面形狀強(qiáng)度等級代號公稱直徑屈服點σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長率δ5，%冷彎d—彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a二、低碳熱熱軋圓盤條條1.概述低碳熱軋圓圓盤條的公公稱直徑為為5.5～30mm，大多通過過卷線機(jī)成成盤卷供應(yīng)應(yīng)，因此稱稱為盤條、、盤圓或線線材。2.分類按用途分為為：供拉絲絲用盤條（（代號L）、供建筑筑和其他一一般用途用用盤條（代代號J）兩種。3.牌號低碳熱軋圓圓盤條的牌牌號表示方方法由屈服服點符號、、屈服點數(shù)數(shù)值、質(zhì)量量等級符號號、脫氧方方法符號、、用途類別別符號等五五個內(nèi)容表表示。二、低碳熱熱軋圓盤條條4.力學(xué)性能和和工藝性能能5.應(yīng)用大量用作建建筑工程中中鋼筋混凝凝土的配筋筋外，還適適用于供拉拉絲、包裝裝及其它用用途。牌號力學(xué)性能冷彎試驗180°d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長率δ5，%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳熱軋圓圓盤條的力力學(xué)性能和和工藝性能能三、冷軋帶帶肋鋼筋1.生產(chǎn)冷軋帶肋鋼鋼筋由熱軋軋圓盤條經(jīng)經(jīng)冷軋或冷冷拔減徑后后，在表面面冷軋成兩兩面或三面面有肋的鋼鋼筋。鋼筋筋冷軋后允允許進(jìn)行低低溫回火處處理。2.牌號按抗拉強(qiáng)度度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個牌號號。3.規(guī)格直徑范圍為為4～12mm，推薦的公公稱直徑為為5、6、7、8、9、10mm三、冷軋帶帶肋鋼筋4.力學(xué)性能和和工藝性能能應(yīng)符合GB13788的相關(guān)規(guī)定定。5.應(yīng)用冷軋帶肋鋼鋼筋用于非非預(yù)應(yīng)力構(gòu)構(gòu)件，與熱熱軋圓盤條條相比，強(qiáng)強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力力構(gòu)件，與與低碳冷拔拔絲比，伸伸長率高，，鋼筋與混混凝土之間間的粘結(jié)力力較大，適適用于中、、小預(yù)應(yīng)力力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，，也適用于于焊接鋼筋筋網(wǎng)。四、熱處理理鋼筋1.概述熱處理鋼筋筋是經(jīng)過淬淬火和回火火調(diào)質(zhì)處理理的螺紋鋼鋼筋。分有有縱肋和無無縱肋兩種種，其外形形分別見右右圖。代號號為RB150。2.規(guī)格公稱直徑6、8.2、10mm。3.牌號有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個。有縱肋無縱肋四、熱處理理鋼筋4.力學(xué)性能5.特點及應(yīng)用用熱處理鋼筋筋具有很高高的強(qiáng)度外外，還具有有較好的塑塑性和韌性性，特別適適合于預(yù)應(yīng)應(yīng)力構(gòu)件。。但其對應(yīng)力力腐蝕及缺缺陷敏感性性強(qiáng)，應(yīng)防防止產(chǎn)生銹銹蝕及刻痕痕等現(xiàn)象。。熱處理鋼鋼筋不適用用于焊接和和點焊的鋼鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝凝土用熱處處理鋼筋的的力學(xué)性能能公稱直徑mm牌號σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr1325147068.5鋼絲及鋼絞絞線一、鋼絲1.生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)鋼盤盤條為原料料，經(jīng)淬火火、酸洗、、冷拉制成成的用作預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝凝土骨架的的鋼絲。2.分類按交貨狀