1.优点： 材质均匀，性能可靠，强度高，塑性、韧性好，加工性好 2.缺点： 易锈蚀、维护费用高，耐火性差
第八章：建筑钢材
三、用途
建筑钢材
(建筑结构用钢)
钢结构用：工业厂房、大型场馆等的承重构件
钢筋混凝土结构用：承重构件(基础、柱、梁、板、梯)。
第八章：建筑钢材
8.2 钢材的性能
钢材 主要 技术 性能
第八章：建筑钢材
冷轧带肋钢筋代号用CRB表示，根据《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ 95—2003) 规 定 ， 冷 轧 带 肋 钢 筋 按 抗 拉 强 度 划 分 为 5 级 ： CRB550 ， CRB650 ， CRB800，CRB970，CRB1170。其中C表示冷轧，R表示带肋，B表示钢筋，数值为 抗拉强度最小值。冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、与混凝土粘结力强、质量稳定 等优点。
数值、质量等级符号、脱氧方法等4部分按顺序组成。以“Q”代表屈服点；屈服点
数值共分195，215，235，255，275 MPa5种;质量等级以硫、磷等杂质含量由多到 少，分别由A，B，C，D符号表示；
第八章：建筑钢材
脱氧方法以 表示沸腾钢、 表示半镇静钢、 和 表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ 在钢的牌号中予以省略。
弯曲角度越大，弯芯直径越小，冷弯性能越好。
第八章：建筑钢材
4. 判定方法： 钢材按标准规定的
弯心直径，弯曲到规定 的弯曲角度后，若弯曲 处无断裂、无裂纹、无 起层、无鳞落，则评定 为冷弯性能合格。
冷脆性？
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三、冲击韧性 1.定义：在冲击荷载作用下，抵抗破坏的能力。
2.评价指标： 冲击功αk αk越大，冲击韧性越好。
屈服荷载 屈服强度= 横截面积
118000 N
=
314 mm2
=376 MPa
抗拉强度=
极限荷载 =
横截面积
150000 N 314 mm2
=478 MPa
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二、冷弯性能
1.定义： 在常温下，承受弯曲的能力。 2.意义： 更能严格地反映钢材的内部组织情况及杂质等缺陷。 3.评价指标： 弯曲角度、弯芯直径
第八章：建筑钢材
8.5.2 热处理 热处理是将钢材在固态情况下进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和显
微结构组织,获得需要性能的一种综合工艺。 退火、正火、淬火、回火
8.6 建筑钢材的标准与选用
1)碳素结构钢 (1)牌号及其表示方法
国标《碳素结构钢》(GB 700—88)中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点
力学性能 工艺性能
拉伸性能 冲击韧性
冷弯性能 焊接性能
第八章：建筑钢材
一、拉伸性能： 在拉力作用下，产生伸长变形的性质。
1.钢材受拉至断裂，经历了四个变形阶段： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段
2.钢材的几个性能指标： 刚性指标：弹性模量 E 强度指标：屈服强度σs 抗拉强度σb 塑性指标：伸长率δ 利用率指标：强屈比
热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋(中碳低合金钢)经淬火和高温回火调质处理 而成的。其特点是塑性降低不大，但强度提高很多，综合性能比较理想。热处理钢筋 主要用于预应力混凝土轨枕和代替碳素钢丝 5)冷拔低碳钢丝
冷拔低碳钢丝是将直径6.5~8 mm的Q235(或Q215)圆盘条通过截面小于钢筋截 面的钨合金拔丝模而制成
符号为αK，单位为J，αK越大，冲断试件消耗的能量越多，或者说钢材断裂前吸收
的能量越多，说明钢材的韧性越好。
钢的冲击韧性还受温度和时间的影响
3)疲劳强度
钢材承受交变荷载的反复作用时，可能在远低于屈服强度时突然发生破坏,这 种破坏
第八章：建筑钢材
称为
。钢材疲劳破坏的指标即疲劳强度，或称疲劳极限。疲劳强度是试件在
钢筋受拉时的应力—应变图
第八章：建筑钢材
例：
直径为20mm的钢筋，原始标距为100mm，断后标距为125mm，其伸长 率为多少？屈服荷载为118kN，极限荷载为150kN，求其屈服强度和抗拉 强度分别是多少？
解：
断后标距-原始标距
伸长率=
原始标距
×100%
125-100
= 1矿石或废钢为原料，用煤气或重油作燃料在平 炉中进行冶炼，杂质靠与铁矿石、废钢中的氧或吹入的氧起氧化作用而除法。 3)电弧炉炼钢法
电弧炉炼钢法是用电为能源迅速加热生铁
第八章：建筑钢材
或废钢原料。
1)按照冶炼时脱氧程度分类 脱氧方法不同，钢材的性能就不同，因此钢材可分为：沸腾钢、镇静钢和半镇静
4.建筑钢材——指建筑工程中所使用的各种钢材的总称。
第八章：建筑钢材
二、分类 1.按化学成分分类：碳素钢(低、中、高)、合金钢(低、中、高) 2.按有害杂质含量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢 3.按用途分类：结构钢、工具钢、特殊钢 4.按冶炼时的脱氧程度分类：沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢 5.按产品形状分类：线材、型材、板材、管材 三、特点
(半脱氧)钢。 2)按压力加工方式分类
热加工钢材、冷加工钢材 3)按化学成分分类
化学成分可分为非合金钢和合金钢。 4)按主要质量等级分类
按主要质量等级分类，可将钢材分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢
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5)按用途分类 建筑钢材按用途一般又可分为钢结构用钢和混凝土结构用钢
8.4 钢材的主要技术性能
8.3 钢的冶炼及分类
炼钢的原理是把熔融的生铁进行氧化，使碳的质量分数降低到预定的范围，其他 杂质降低到允许范围。所以，在理论上凡是含碳量在2%以下，含有害杂质较少的铁碳 合金可称为钢。钢的密度为7.84~7.86 g/cm3。 1)转炉炼钢法
以熔融的铁水为原料，不需燃料，由转炉底部或侧面吹入高压空气进行冶炼的方 法称为空气转炉炼钢法；若采用纯氧气代替空气冶炼则称为氧气转炉炼钢法。 2)平炉炼钢法
(2)技术要求
(3)选用
钢材的选用一方面要根据钢材的质量、性能及相应的标准；另一方面要根据工程 使用条件对钢材性能的要求。
建筑钢结构中，主要应用的是
，即用Q235轧成的各种型材、钢板和管材。
2)低合金高强度结构钢
(1)牌号的表示方法
根据国家标准《低合金高强度结构钢》(GB 1591—94)规定，低合金高强度结构 钢共有5个牌号，所加元素主要有锰、硅、钡、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其牌号 的表示方法由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级(分A,B,C，D，E五级)3个部分组 成。
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试件拉断后，颈缩处横截面的减缩量占原横截 面积的百分率，称为材料的断面收缩率，截面收缩 率也是反映钢材塑性变形程度的一个指标。
2)冲击韧性
低碳钢拉伸σ—ε曲线
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。规范规定以刻槽的标准试 件，在冲击试验的摆锤冲击下，以破坏后缺口处单位面积上所消耗的功来表示，
③焊接结构当温度变化和受力性质改变时，易导致焊缝附近的母体金属出现冷、 热裂纹，促使结构早期破坏。所以,焊接结构对钢材化学成分和机械性能要求应较严
④钢材力学性能一般随厚度增加而降低，钢材经多次轧制后，钢的内部结晶组织 更为紧密，强度更高，质量更好， 故一般结构用钢的钢材厚度不宜超过40 mm
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普通混凝土非预应力钢筋可根据使用条件选用Ⅰ级钢筋或HRB335，HRB400钢筋。 预应力钢筋应优先选用HRB400钢筋，也可以选用HRB335钢筋。热轧钢筋除Ⅰ级是光 圆钢筋外，其余为月牙肋，粗糙的表面可提高混凝土与钢筋之间的握裹力。 2)冷拉热轧钢筋
根据国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)规定，其技 术性质应符合表7.8的要求。
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6)预应力混凝土用钢丝 国标《预应力混凝土用钢丝》(GB 5223—2002)规定，预应力混凝土用钢丝按加
工状态分为冷拉钢丝(代号为WCD)、消除应力钢丝2类 国标《预应力混凝土用钢丝》规定的产品标记应包含下列内容：预应力钢丝、公称直 径、抗拉强度等级、加工状态代号、外行代号、标准号。 标记示例1：直径为4.00 mm，抗拉强度为1 670 MPa冷拉光圆钢丝，其标记为：预应 力钢丝4.00-1670-WCD-P-GB/T 5223—2002 7)冷轧扭钢筋
度α以及弯心直径d与钢材厚度或直径a的比值来表示。如图7.6所示，弯曲角度越大，
而d与a的比值越小，表明冷弯性能越好。
第八章：建筑钢材
钢材的冷弯过程
2)焊接性能 焊接是钢材组成结构的主要形式 可焊性是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及附近过热区不产生裂缝及硬脆
倾向，焊接后的力学性能，特别是强度不得低于原钢材的性能 一般情况下，须焊接的结构用钢应选用含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。
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8.5 钢材的冷加工和热处理
8
建筑钢材常见的冷加工方式有：冷拉、冷拨、冷轧、冷扭、
刻痕等 1)冷加工强化
钢材冷加工及实效后的应力—应变曲线图
钢材在常温下超过弹性范围后，产生塑性变形，强度和硬度提高，塑性和韧性下降 的现象称为冷加工强化。如图所示
2)时效处理
钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象称为时效。钢材经 冷加工后，在常温下搁置15~20 d或加热至100~200℃并保温2 h，钢材的屈服强度、 抗拉强度及硬度都将进一步提高，而塑性、韧性会继续降低，前者称为自然时效，后者 称为人工时效。
力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能 1)抗拉性能
抗拉性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。 将低碳钢(含碳量较低的碳素钢，亦称软钢)制成一定规格的试件，放在材料试验 机上进行拉伸试验，可以绘出如图7.1所示的应力—应变曲线。从图7.1中可以看出，
低 碳 钢 受 力 拉 伸 至 拉 断 ， 全 过 程 可 以 分 为 4 个 阶 段 ： 弹 性 阶 段 (O→A) 、 屈 服 阶 段 (A→B)、强化阶段(B→C)和颈缩阶段(C→D)。伸长率δ是衡量钢材塑性的一个重要指 标。δ越大说明钢材塑性越好,破坏前会有较大的塑性变形，可防止突发性的破坏