建筑金属材料.ppt

土木工程材料第二章第二章土木工程用土木工程用钢钢材材。1 1.各各类钢类钢材材2 2.3 3.建筑钢材n n金属材料包括：黑色金属：以铁为主要成分的金属及其合金，如铁，钢，合金钢等 有色金属：以其他金属元素为主要成分的金属及其合金，如铜，锌，铅等4 4.建筑钢材n n可用作主要的可用作主要的结结构材料（构材料（钢钢筋混凝土，建筑筋混凝土，建筑钢结钢结构，构，桥桥梁、梁、铁铁路工程）、也可以用作路工程）、也可以用作连连接材料、接材料、围护围护材料和材料和饰饰面材料等如面材料等如门门窗和建筑五金等。窗和建筑五金等。优优点：高的抗拉点：高的抗拉强强度度 易于加工成板材、型材和易于加工成板材、型材和线线材材 良好的良好的焊焊接和接和铆铆接性能接性能缺点：易缺点：易锈蚀锈蚀、维护费维护费用高用高 耐火性差耐火性差 生生产产能耗大能耗大5 5.第一节 钢材的冶炼和分类炼钢炼钢的原理的原理将熔融的生将熔融的生铁进铁进行氧化，使碳的含量行氧化，使碳的含量降低到一定限度，同降低到一定限度，同时时把其它把其它杂质杂质的含量也降低到的含量也降低到容容许许的范的范围围内。内。即：即：含碳量在含碳量在2 2以下，有害以下，有害杂质杂质含量含量较较少的少的FeCFeC合金称合金称为为钢钢主要主要炼钢炼钢方法：方法：空气转炉炼钢法 氧气转炉炼钢法 平炉炼钢法 电炉炼钢法依据脱氧程度：沸依据脱氧程度：沸腾钢腾钢、半、半镇镇静静钢钢、镇镇静静钢钢6 6.第一节 钢材的冶炼和分类7 7.第一节 钢材的冶炼和分类依据脱氧程度：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢沸沸腾腾钢钢：脱氧不充分，铸锭时有大量CO气体外逸，引起钢水剧烈沸腾，称沸腾钢。镇镇静静钢钢：镇静钢的脱氧充分，铸锭时钢水平静地凝固，故称为镇静钢。非非镇镇静静钢钢：介于沸腾钢和镇静钢之间。8 8.钢钢材生材生产产示意示意图图9 9.第一节 钢材的冶炼和分类n n1.按化学成分分类n n（）碳素钢。碳素钢的化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁一碳合金。其含碳量为0.022.06。此外尚含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。碳素钢按含碳量又可分为：n n低碳钢（含碳量小于0.25）、n n中碳钢（含碳量为0.250.60）n n高碳钢（含碳量大于0.60）1010.n n（）合合金金钢钢。是是指指在在炼炼钢钢过过程程中中，有有意意识识地地加加入入一一种种或或多多种种能能改改善善钢钢材材性性能能的的合合金金元元素素而而制制得得的的钢钢种种。常常用用合合金金元元素素有有：硅硅、锰锰、钛钛、钒钒、铌铌、铬铬等等。按按合合金金元元素素总总含量的不同，合金含量的不同，合金钢钢可分可分为为n n低合金低合金钢钢（合金元素（合金元素总总含量小于）含量小于）n n中合金中合金钢钢（合金元素（合金元素总总含量含量为为1010）n n高合金高合金钢钢（合金元素（合金元素总总含量大于含量大于1010）。）。1111.n n2.2.按冶按冶炼时炼时脱氧程度分脱氧程度分类类n n（）沸沸腾腾钢钢。炼炼钢钢时时仅仅加加入入锰锰铁铁进进行行脱脱氧氧，则则脱脱氧氧不不完完全全。这这种种钢钢水水浇浇入入锭锭模模时时，会会有有大大量量的的气气体体从从钢钢水水中中外外逸逸，引引起起钢钢水水呈呈沸沸腾腾状状，故故称称沸沸腾腾钢钢，代代号号为为“。沸沸腾腾钢钢组组织织不不够够致致密密，成成分分不不太太均均匀匀，硫硫、磷磷等等杂杂质质偏偏析析较较严严重重，故故质质量量较较差差。但但因因其其成成本本低低、产产量量高，故被广泛用于一般建筑工程。高，故被广泛用于一般建筑工程。1212.n n（）镇镇静静钢钢。炼炼钢钢时时采采用用锰锰铁铁、硅硅铁铁和和铝铝锭锭等等作作脱脱氧氧剂剂，脱脱氧氧完完全全，且且同同时时能能起起去去硫硫作作用用。这这种种钢钢水水铸铸锭锭时时能能平平静静地地充充满满锭锭模模并并冷冷却却凝凝固固，故故称称镇镇静静钢钢，代代号号为为“”。镇镇静静钢钢虽虽成成本本较较高高，但但其其组组织织致致密密，成成分分均均匀匀，性性能能稳稳定定，故故质质量量好好。适适用用于于预预应应力力混凝土等重要的混凝土等重要的结结构工程构工程。1313.n n（）半半镇镇静静钢钢。脱脱氧氧程程度度介介于于沸沸腾腾钢钢和和镇镇静静钢钢之之间间，为为质质量量较较好好的的钢钢，其其代代号号为为“”。n n（）特特殊殊镇镇静静钢钢。比比镇镇静静钢钢脱脱氧氧程程度度还还要要充充分分彻彻底底的的钢钢，故故其其质质量量最最好好，适适用用于于特特别别重要的重要的结结构工程，代号构工程，代号为为“TZ”“TZ”。1414.n n3.3.按有害按有害杂质杂质含量分含量分类类 接接钢钢中有害中有害杂质杂质磷（）和硫磷（）和硫（S S）含量的多少，）含量的多少，钢钢材可分材可分为为以下四以下四类类：（）（）普通普通钢钢。磷含量不大于磷含量不大于0.0450.045；硫含量不大于；硫含量不大于0.050%0.050%。（）（）优质钢优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.035%0.035%；硫含量不大于；硫含量不大于0.035%0.035%。（）（）高高级优质钢级优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.025%0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.015%0.015%。（）（）特特级优质钢级优质钢。磷含量不大于磷含量不大于0.025%0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.015%0.015%。1515.n n第二第二节节 钢钢材的化学成分及材的化学成分及对对性能的影响性能的影响n n 钢钢材材的的化化学学成成分分主主要要是是指指碳碳、硅硅、锰锰、硫硫、磷磷等等，在在不不同同情情况况下下往往往往还还需需考考虑虑氧氧、氮及各种合金元素。氮及各种合金元素。n n （1 1）碳碳：土土木木工工程程用用钢钢材材含含碳碳量量不不大大于于0.80.8。在在此此范范围围内内，随随着着钢钢中中碳碳含含量量的的提提高高，强强度度和和硬硬度度相相应应提提高高，而而塑塑性性和和韧韧性性则则相相应应降降低低，碳碳还还可可显显著著降降低低钢钢材材的的可可焊焊性性，增增加加钢钢的的冷冷脆脆性性和和时时效效敏敏感感性性，降降低抗大气低抗大气锈蚀锈蚀性。性。n n 1616.n n（2 2）硅：当硅在）硅：当硅在钢钢中的含量中的含量较较低低（小于（小于1%1%）时时，可提高，可提高钢钢材的材的强强度，度，而而对对塑性和塑性和韧韧性影响不明性影响不明显显。n n（）（）锰锰：锰锰是我国低合金是我国低合金钢钢的主的主加合金元素，加合金元素，锰锰含量一般在含量一般在1%1%范范围围内，它的作用主要是使内，它的作用主要是使强强度度提高，提高，锰还锰还能消减硫和氧引起的能消减硫和氧引起的热热脆性，使脆性，使钢钢材的材的热热加工性加工性质质改善。改善。1717.n n（）硫硫：硫硫是是很很有有害害元元素素。呈呈非非金金属属硫硫化化物物夹夹杂杂物物存存在在于于钢钢中中，具具有有强强烈烈的的偏偏析析作作用用，降降低低各各种种机机械械性性能能。硫硫化化物物造造成成的的低低熔熔点点使使钢钢在在焊焊接接时时易易于于产产生生热热裂裂纹纹，（热热脆性）脆性）显显著降低可著降低可焊焊性。性。n n （）磷磷：为为有有害害元元素素，含含量量提提高高，钢钢材材的的强强度度提提高高，塑塑性性和和韧韧性性显显著著下下降降，特特别别是是温温度度愈愈低低，对对韧韧性性和和塑塑性性的的影影响响愈愈大大，磷磷在在钢钢中中的的偏偏析析作作用用强强烈烈，使使钢钢材材冷冷脆脆性性增增大大，并并显显著著降降低低钢钢材材的的可可焊焊性。性。1818.磷磷可可提提高高钢钢的的耐耐磨磨性性和和耐耐腐腐蚀蚀性性，在在低低合合金金钢钢中中可配合其他元素作可配合其他元素作为为合金元素使用。合金元素使用。n n （）氧氧：为为有有害害元元素素。主主要要存存在在于于非非金金属属夹夹杂杂物物内内，可可降降低低钢钢的的机机械械性性能能，特特别别是是韧韧性性，氧氧有有促促进进时时效效倾倾向向的的作作用用，氧氧化化物物造造成成的的低低熔熔点点亦亦使使钢钢的可的可焊焊形形变变差。差。n n （）氮氮：氮氮对对钢钢材材性性质质的的影影响响与与碳碳、磷磷相相似似，使使钢钢材材的的强强度度提提高高，塑塑性性特特别别是是韧韧性性显显著著下下降降。氮氮可可加加剧剧钢钢材材的的时时效效敏敏感感性性和和冷冷脆脆性性，降降低低可可焊焊性。性。1919.n n在在有有铝铝、妮妮、钒钒等等的的配配合合下下，氮氮可可作作为为低合金低合金钢钢的合金元素使用。的合金元素使用。n n （）钛钛：钛钛是是强强脱脱氧氧剂剂。它它能能显显著著提提高高强强度度，改改善善韧韧性性和和可可焊焊性性，减减少少时时效效倾倾向，是常用的合金元素。向，是常用的合金元素。n n （）钒钒：钒钒是是强强的的碳碳化化物物和和氮氮化化物物形形成成元元素素。能能有有效效提提高高强强度度，并并能能减减少少时时效效倾倾向向，但但增增加加焊焊接接时时的的淬淬硬硬倾倾向向。2020.n n第三第三节节 钢钢材的技材的技术术性性质质n n一一一一 钢钢钢钢材的力学性能材的力学性能材的力学性能材的力学性能n n1.1.1.1.抗拉性能抗拉性能抗拉性能抗拉性能n n抗抗抗抗拉拉拉拉性性性性能能能能是是是是建建建建筑筑筑筑钢钢钢钢材材材材最最最最重重重重要要要要的的的的技技技技术术术术性性性性质质质质。其其其其技技技技术术术术指指指指标标标标为为为为由由由由拉拉拉拉力力力力试试试试验验验验测测测测定定定定的的的的屈屈屈屈服服服服点点点点、抗抗抗抗拉拉拉拉强强强强度度度度和和和和伸伸伸伸长长长长率率率率。低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢（软软软软钢钢钢钢）受受受受拉拉拉拉的的的的应应应应力力力力一一一一应应应应变变变变图图图图能能能能够够够够较较较较好好好好地地地地解解解解释释释释这这这这些些些些重重重重要要要要的的的的技技技技术术术术指指指指标标标标，见见见见图图图图2 2 2 2.低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢受受受受拉拉拉拉时时时时的的的的应应应应力一力一力一力一应变图应变图应变图应变图2121.2222.n n（）屈服点：当（）屈服点：当（）屈服点：当（）屈服点：当试试试试件拉力在件拉力在件拉力在件拉力在 范范范范围围围围内内内内时时时时，如卸去拉力，如卸去拉力，如卸去拉力，如卸去拉力，试试试试件能恢复原状，件能恢复原状，件能恢复原状，件能恢复原状，应应应应力与力与力与力与应变应变应变应变的的的的比比比比值为值为值为值为常数，因此，常数，因此，常数，因此，常数，因此，该阶该阶该阶该阶段被称段被称段被称段被称为弹为弹为弹为弹性性性性阶阶阶阶段。段。段。段。当当当当对试对试对试对试件的拉伸件的拉伸件的拉伸件的拉伸进进进进入塑性入塑性入塑性入塑性变变变变形的屈服形的屈服形的屈服形的屈服阶阶阶阶段段段段时时时时，称屈服下限下所，称屈服下限下所，称屈服下限下所，称屈服下限下所对应对应对应对应的的的的应应应应力力力力为为为为屈服屈服屈服屈服强强强强度度度度或屈服点，或屈服点，或屈服点，或屈服点，记记记记做做做做ssss。设计时设计时设计时设计时一般以一般以一般以一般以ssss作作作作为为为为强强强强度取度取度取度取值值值值的依据。的依据。的依据。的依据。对对对对屈服屈服屈服屈服现现现现象不明象不明象不明象不明显显显显的的的的钢钢钢钢材，材，材，材，规规规规定以定以定以定以0.20.20.20.2残余残余残余残余变变变变形形形形时时时时的的的的应应应应力力力力0.20.20.20.2作作作作为为为为屈服屈服屈服屈服强强强强度。度。度。度。2323.n n（）抗拉）抗拉强强度：从度：从图图2 2中曲中曲线线逐逐步上升可以看出：步上升可以看出：试试件在屈服件在屈服阶阶段以后，段以后，其抵抗塑性其抵抗塑性变变形的能力又重新提高，称形的能力又重新提高，称为为强强化化阶阶段。段。对应对应于最高点的于最高点的应应力称力称为为抗抗拉拉强强度，用度，用b b表示。表示。n n 设设计计中中抗抗拉拉强强度度虽虽然然不不能能利利用用，但但屈屈强强比比s sb b有有一一定定意意义义。屈屈强强比比愈愈小小，反反映映钢钢材材受受力力超超过过屈屈服服点点工工作作时时的的可可靠靠性性愈愈大大，因因而而结结构构的的安安全全性性愈愈高高。但但屈屈强强比比太太小，小，则则反映反映钢钢材不能有效地被利用。材不能有效地被利用。2424.n n(3)(3)伸伸长长率：率：图图2 2中当曲中当曲线线到达到达点后，点后，试试件薄弱件薄弱处处急急剧缩剧缩小，塑性小，塑性变变形形迅速增加，迅速增加，产产生生“颈缩现颈缩现象象”而断裂。而断裂。量出拉断后量出拉断后标标距部分的距部分的长长度度L Ll l，标标距的距的伸伸长值长值与原始与原始标标距距L L0 0的百分率称的百分率称为为伸伸长长率。即率。即2525.n n伸伸长长率率表表征征了了钢钢材材的的塑塑性性变变形形能能力力。由由于于在在塑塑性性变变形形时时颈颈缩缩处处的的伸伸长长较较大大，故故当当原原始始标标距距与与试试件件的的直直径径之之比比愈愈大大，则则颈颈缩缩处处伸伸长长中中的的比比重重愈愈小小，因因而而计计算算的的伸伸长长率率会会小小些些。通通常常以以5 5和和1010分分别别表表示示L L0 0=5d=5d0 0和和 L L0 0=10d=10d0 0（0 0为为试试件件直直径径）时时的的伸伸长长率率。对对同同一一种种钢钢材材，5 5应应大大于于1010。2626.n n2.2.冲冲击韧击韧性性n n 冲冲击击韧韧性性是是指指钢钢材材抵抵抗抗冲冲击击荷荷载载的的能能力力。冲冲击击韧韧性性指指标标是是通通过过标标准准试试件件的的弯弯曲曲冲冲击击韧韧性性试试验验确确定定的的。以以摆摆锤锤打打击击试试件件，于于刻刻槽槽处处将将其其打打断断，试试件件单单位位截截面面积积上上所所消消耗耗的的功功，即即为为钢钢材材的的冲冲击击韧韧性性指指标标，用用冲冲击击韧韧性性a ak k（/cm/cm2 2）表表示示。a ak k值值愈大，冲愈大，冲击韧击韧性愈好。性愈好。2727.n n钢钢材的化学成分、材的化学成分、组织组织状状态态、内在、内在缺陷及缺陷及环环境温度都会影响境温度都会影响钢钢材的冲材的冲击韧击韧性。性。试验试验表明，冲表明，冲击韧击韧性随温性随温度的降低而下降，其度的降低而下降，其规规律是开始下律是开始下降降缓缓和，当达到一定温度范和，当达到一定温度范围时围时，突然下降很多而呈脆性，突然下降很多而呈脆性，这这种脆性种脆性称称为钢为钢材的冷脆性。材的冷脆性。2828.n n 发发生生冷冷脆脆时时的的温温度度称称为为临临界界温温度度，其其数数值值愈愈低低，说说明明钢钢材材的的低低温温冲冲击击性性能能愈愈好好。所所以以在在负负温温下下使使用用的的结结构构，应应当当选选用用脆脆性性临临界界温度温度较较工作温度工作温度为为低的低的钢钢材。材。n n 随随时时间间的的延延长长而而表表现现出出强强度度提提高高，塑塑性性和和冲冲击击韧韧性性下下降降的的现现象象称称为为时时效效。完完成成时时效效变变化化的的过过程程可可达达数数十十年年，但但是是钢钢材材如如经经受受冷冷加加工工变变形形，或或使使用用中中经经受受震震动动和和反反复复荷荷载载的的影影响响，时时效效可可迅迅速速发发展展。因因时时效效而而导导致致性性能能改改变变的的程程度度称称为为时时效效敏敏感感性性，对对于于承承受受动动荷荷载载的的结结构构应该选应该选用用时时效敏感性小的效敏感性小的钢钢材。材。2929.n n3.3.耐疲耐疲劳劳性性n n 在在反反复复荷荷载载作作用用下下的的结结构构构构件件，钢钢材材往往往往在在应应力力远远小小于于抗抗拉拉强强度度时时发发生生断断裂裂，这这种种现现象象称称为为钢钢材材的的疲疲劳劳破破坏坏。疲疲劳劳破破坏坏的的危危险险应应力力用用疲疲劳劳极极限限来来表表示示，它它是是指指疲疲劳劳试试验验中中，试试件件在在交交变变应应力力作作用用下下，于于规规定定的的周周期期基基数数内内不不发发生生断断裂裂所所能能承承受受的的最最大大应应力。力。n n 一一般般认认为为，钢钢材材的的疲疲劳劳破破坏坏是是由由拉拉应应力力引引起起的的，因因此此，钢钢材材的的疲疲劳劳极极限限与与其其抗抗拉拉强强度度有有关关，一一般般抗抗拉拉强强度度高高，其其疲疲劳劳极极限限也也较较高高。由由于于疲疲劳劳裂裂纹纹是是在在应应力力集集中中处处形形成成和和发发展展的的，故故钢钢材材的的疲疲劳劳极极限限不不仅仅与与其内部其内部组织组织有关，也和表面有关，也和表面质质量有关。量有关。3030.n n4.4.硬度硬度n n 钢钢材材的的硬硬度度是是指指其其表表面面局局部部体体积积内内抵抵抗抗外外物物压压入入产产生生塑塑性性变变形形的的能能力力。常常用用的的测测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。定硬度的方法有布氏法和洛氏法。n n 布布氏氏法法的的测测定定原原理理是是利利用用直直径径为为（）的的淬淬火火钢钢球球，以以P P（）的的荷荷载载将将其其压压入入试试件件表表面面，经经规规定定的的持持续续时时间间后后卸卸除除荷荷载载，即即得得到到直直径径为为（）的的压压痕痕，以以压压痕痕表表面面积积（）除除荷荷载载，所所得得的的应应力力值值即即为为试试件件的的布布氏氏硬硬度度值值，以以数数字字表表示示，不不带带单单位位。洛洛氏氏法法测测定定的的原原理理与与布布氏氏法法相相似似，但但系系根根据据压压头头压压入入试试件件的的深深度度来来表表示示硬硬度度值值，洛洛氏氏法法压压痕痕很很小小，常常用于判定工件的用于判定工件的热处热处理效果。理效果。3131.n n二二 钢钢材的工材的工艺艺性能性能n n1.1.冷弯性能冷弯性能n n 冷冷弯弯性性能能是是指指钢钢材材在在常常温温下下承承受受弯弯曲曲变变形的能力，是形的能力，是钢钢材的重要工材的重要工艺艺性能。性能。n n 冷冷弯弯性性能能指指标标是是通通过过试试件件被被弯弯曲曲的的角角度度（9090、180180）及及弯弯心心直直径径 对对试试件件厚厚度度（或或直直径径）a a的的比比值值（/a/a）区区分分的的，试试件件按按规规定定的的弯弯曲曲角角和和弯弯心心直直径径进进行行试试验验，试试件件弯弯曲曲处处的的外外表表面面无无裂裂断断、裂裂缝缝或或起起层层，即即认认为为冷弯性能合格。冷弯性能合格。3232.n n2.2.焊焊接性能接性能n n钢钢材材的的可可焊焊性性是是指指焊焊接接后后在在焊焊缝缝处处的的性性质质与与母母材材性性质质的的一一致致程程度度。影影响响钢钢材材可可焊焊性性的的主主要要因因素素是是化化学学成成分分及及含含量量。如如硫硫产产生生热热脆脆性性，使使焊焊缝缝处处产产生生硬硬脆脆及及热热裂裂纹纹。又又如如，含含碳碳量量超超过过0.30.3，可可焊焊性性显显著著下下降降等。等。3333.n n7.4 7.4 钢钢材的冷加工和材的冷加工和热处热处理理n n7.4.1 7.4.1 钢钢材的冷加工材的冷加工n n 将将钢钢材材在在常常温温下下进进行行冷冷拉拉、冷冷拔拔或或冷冷轧轧，使使产产生生塑塑性性变变形形，从从而而提提高高屈屈服服强强度度，这这个个过过程称程称为钢为钢材的冷加工材的冷加工强强化。化。n n 冷冷加加工工强强化化的的原原理理是是：钢钢材材在在塑塑性性变变形形中中晶晶格格的的缺缺陷陷增增多多，而而缺缺陷陷的的晶晶格格严严重重畸畸变变，对对晶晶格格的的进进一一步步滑滑移移将将起起到到阻阻碍碍作作用用，故故钢钢材材的的屈屈服服点点提提高高，塑塑性性和和韧韧性性降降低低。由由于于塑塑性性变变形形中中产产生生内内应应力力，故故钢钢材材的的弹弹性模量降低。性模量降低。3434.n n 工工地地或或预预制制厂厂钢钢筋筋混混凝凝土土施施工工中中常常利利用用这这一一原原理理，对对钢钢筋筋或或低低碳碳钢钢盘盘条条按按一一定定制制度度进进行行冷冷拉拉或或冷冷拔拔加加工工，以以提提高屈服高屈服强强度。度。n n 将将经经过过冷冷拉拉的的钢钢筋筋于于常常温温下下存存放放15152020，或或加加热热到到100100200200并并保保持持一一段段时时间间，这这个个过过程程称称为为时时效效处处理理。前前者称者称为为自然自然时时效，后者称效，后者称为为人工人工时时效。效。n n 3535.n n冷冷拉拉以以后后再再经经过过时时效效处处理理的的钢钢筋筋，其其屈屈服服点点进进一一步步提提高高，抗抗拉拉强强度度稍稍见见增增长长，塑塑性性继继续续有有所所降降低低。由由于于时时效效过过程程中中应应力力的的消消减，故减，故弹弹性模量可基本恢复。性模量可基本恢复。n n 钢钢材材产产生生时时效效的的主主要要原原因因是是，溶溶于于一一FeFe中中的的碳碳、氮氮原原子子，向向晶晶格格缺缺陷陷处处移移动动和和集集中中的的速速度度大大为为加加快快，这这将将使使滑滑移移面面缺缺陷陷处处碳碳、氮氮原原子子富富集集，使使晶晶格格畸畸变变加加剧剧，造造成成其其滑滑移移、变变形形更更为为困困难难，因因而而强强度度进进一一步步提提高高，塑塑性性和和韧韧性性则则进进一一步步降降低低，而而弹弹性模量性模量则则基本恢复。基本恢复。3636.n n7.4.2 7.4.2 钢钢材的材的热处热处理理n n 按按照照一一定定的的制制度度，将将钢钢材材加加热热到到一一定定的的温温度度，在在此此温温度度下下保保持持一一定定的的时时间间，再再以以一一定定的的速速度度和和方方式式进进行行冷冷却却，以以使使钢钢材材内内部部晶晶体体组组织织和和显显微微结结构构按按要要求求进进行行改改变变，或或者者消消除除钢钢中中的的内内应应力力，从从而而获获得得人人们们所所需需求求的的机机械械力力学学性性能能，这这一一过过程就称程就称为钢为钢材的材的热处热处理。理。n n 钢钢材的材的热处热处理通常有以下几种基本方法：理通常有以下几种基本方法：n n ()淬淬火火。将将钢钢材材加加热热至至723723（相相变变温温度度）以以上上某某一一温温度度，并并保保持持一一定定时时间间后后，迅迅速速置置于于水水中中或或机机油油中中冷冷却却，这这个个过过程程称称钢钢材材的的淬淬火火处处理理。钢钢材材经经淬淬火火后后，强强度度和和硬硬度度提提高高，脆脆性性增增大，塑性和大，塑性和韧韧性明性明显显降低。降低。3737.n n()回回火火。将将淬淬火火后后的的钢钢材材重重新新加加热热到到723723以以下下某某一一温温度度范范围围，保保温温一一定定时时间间后后再再缓缓慢慢地地或或较较快快地地冷冷却却至至室室温温，这这一一过过程程称称为为回回火火处处理理。回回火火可可消消除除钢钢材材淬淬火火时时产产生生的的内内应应力力，使使其其硬硬度度降降低低，恢恢复复塑塑性性和和韧韧性性。回回火火温温度度愈愈高高，钢钢材材硬硬度度下下降降愈愈多多，塑塑性性和和韧韧性性等等性性能能均均得得以以改改善善。若若钢钢材材淬淬火火后后随随即即进进行行高高温温回回火火处处理理，则则称称调调质质处处理理，其其目目的的是是使使钢钢材材的的强强度度、塑塑性性、韧韧性等性能均得以改善。性等性能均得以改善。3838.n n（）退退火火。退退火火是是指指将将钢钢材材加加热热至至723723以以上上某某一一温温度度，保保持持相相当当时时间间后后，在在退退火火炉炉中中缓缓慢慢冷冷却却。退退火火能能消消除除钢钢材材中中的的内内应应力力，细细化化晶晶粒粒，均均匀匀组组织织，使使钢钢材硬度降低，塑性和材硬度降低，塑性和韧韧性提高。性提高。n n（）正正火火。是是将将钢钢材材加加热热到到723723以以上上某某一一温温度度，并并保保持持相相当当长长时时间间，然然后后在在空空气气中中缓缓慢慢冷冷却却，则则可可得得到到均均匀匀细细小小的的显显微微组组织织。钢钢材材正正火火后后强强度度和和硬度提高，塑性硬度提高，塑性较较退火退火为为小小3939.n n7.5 7.5 建筑建筑钢钢材的技材的技术标术标准准n n7.5.1 7.5.1 碳素碳素结结构构钢钢n n按按国国家家标标准准GB700-88GB700-88规规定定，我我国国碳碳素素结结构构钢钢分分五五个个牌牌号号，即即195195、Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255和和Q275Q275。各各牌牌号号钢钢又又按按其其硫硫、磷磷含含量量由由多多至至少少分分为为、四四个个质质量等量等级级。4040.n n碳碳素素结结构构钢钢的的牌牌号号表表示示按按顺顺序序由由代代表表屈屈服服点点的的字字母母（Q Q）、屈屈服服点点数数值值（/mm/mm2 2）、质质量量等等级级符符号号(A(A、B B、C C、D)D)、脱脱氧氧程程度度符符号号(F(F、B B、Z Z、TZ)TZ)等等四四部部分分组组成成。例例如如Q235-A.F.Q235-A.F.，它它表表示示：屈屈服服点点为为235N235N2 2的的平平炉炉或或氧氧气气转转炉炉冶冶炼炼的的级级沸沸腾腾碳碳素素结结构构钢钢。当当为为镇镇静静钢钢或或特特殊殊镇镇静静钢钢时时，则则牌牌号号表表示示“”与与“Z”Z”符号可予以省略。符号可予以省略。n n 碳碳素素结结构构钢钢的的力力学学性性能能指指标标规规定定见见表表2-12-1(“(“土木工程材料土木工程材料”P36”P36表表2-2)2-2)所示。所示。4141.4242.n n国国家家标标准准对对碳碳素素结结构构钢钢的的化化学学成成分分，包包括括C C、SiSi、MnMn、S S、P P五五大大元元素素，按按质质量量等等级级及脱氧方法也分及脱氧方法也分别别提出了要求。提出了要求。n n7.5.3 7.5.3 低合金低合金结结构构钢钢n n 在在碳碳素素钢钢的的基基础础上上，加加入入总总量量小小于于的的合合金金元元素素炼炼成成的的钢钢，称称为为低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢，简简称称低低合合金金结结构构钢钢。常常用用的的合合金金元元素素有有硅硅、锰锰、钛钛、钒钒、铬铬、镍镍、铜铜等等。n n 4343.n n按按照照低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢（GBGBT15911994T15911994）规规定定共共分分2020个个钢钢号号。牌牌号号由由代代表表钢钢材材屈屈服服强强度度的的字字母母“”、屈屈服服强强度度数数值值、质质量量等等级级符符号号（、）三三个个部部分分按按顺顺序序组组成。成。n n 例例如如：Q295AQ295A，表表示示屈屈服服强强度度为为不不小小于于295MPa295MPa，质质量量等等级级为为级级的的低低合合金金结结构构钢钢。4444.n n7.7 7.7 7.7 7.7 钢钢钢钢筋混凝土筋混凝土筋混凝土筋混凝土结结结结构用构用构用构用钢钢钢钢n n7.7.1 7.7.1 7.7.1 7.7.1 热轧钢热轧钢热轧钢热轧钢筋筋筋筋n n 根根根根据据据据表表表表面面面面特特特特征征征征不不不不同同同同，热热热热轧轧轧轧钢钢钢钢筋筋筋筋分分分分为为为为光光光光圆圆圆圆钢钢钢钢筋筋筋筋和和和和带带带带肋肋肋肋钢钢钢钢筋筋筋筋。根根根根据据据据强强强强度度度度的的的的高高高高低低低低，热热热热轧轧轧轧钢钢钢钢筋筋筋筋又又又又分分分分为为为为不不不不同同同同的的的的强强强强度度度度等等等等级级级级，各各各各强强强强度度度度等等等等级级级级热热热热轧轧轧轧钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的技技技技术术术术标标标标准准准准见见见见表表表表2-2 2-2 2-2 2-2(“(“土土木木工工程程材材料料”P39”P39表表表表2-62-62-62-6)。我我我我国国国国热热热热轧轧轧轧钢钢钢钢筋筋筋筋标标标标准准准准，按按按按屈屈屈屈服服服服强强强强度度度度、抗抗抗抗拉拉拉拉强强强强度度度度等等等等力力力力学学学学性性性性能能能能分分分分为为为为I I I IIVIVIVIV级级级级，四四四四个个个个强强强强度度度度等等等等级级级级的的的的钢钢钢钢筋筋筋筋中中中中，除除除除I I I I级级级级钢钢钢钢筋筋筋筋为为为为低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢外外外外，其其其其余余余余三三三三级级级级热热热热轧轧轧轧带带带带肋肋肋肋钢钢钢钢筋筋筋筋均均均均为为为为低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢。其其其其牌牌牌牌号号号号由由由由HRBHRBHRBHRB和和和和规规规规定定定定屈屈屈屈服服服服强强强强度度度度最最最最小小小小值值值值构构构构成成成成。、分分分分别为热轧别为热轧别为热轧别为热轧、肋、肋、肋、肋、钢钢钢钢筋的英文名称的第一个字母。筋的英文名称的第一个字母。筋的英文名称的第一个字母。筋的英文名称的第一个字母。n n 4545.4646.n n7.7.2 7.7.2 钢钢筋混凝土用冷拉筋混凝土用冷拉钢钢筋筋n n n n为为了了提提高高钢钢筋筋的的强强度度及及节节约约钢钢筋筋，工工地地上上常常按按施施工工规规程程，控控制制一一定定的的冷冷拉拉应应力力或或冷冷拉拉率率，对对热热轧轧钢钢筋筋进进行行冷冷拉拉。冷冷拉拉钢钢筋筋的的力力学学性性能能应应符符合合规规范范规规定定的的要要求求。冷拉后不得有裂冷拉后不得有裂纹纹、起、起层层等等现现象。象。n n 4747.n n冷冷轧带轧带肋肋钢钢筋筋n n冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋是是采采用用由由普普通通低低碳碳钢钢或或低低合合金金钢钢热热轧轧的的圆圆盘盘条条为为母母材材，经经冷冷轧轧减减径径后后在在其其表表面面冷冷轧轧成成二二面面或或三三面面有有肋肋的的钢钢筋筋。冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋是是热热轧轧圆圆盘盘钢钢筋筋的的深深加加工工产产品品，是是一一种新型高效建筑种新型高效建筑钢钢材。材。n n冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋按按抗抗拉拉强强度度分分为为5 5级级，其其代代号号为为CRB550CRB550、CRB650 CRB650、CRB800 CRB800、CRB970 CRB970、和和CRB1170CRB1170，（CRBCRB为为 Cold Cold rolling rolling ribbed ribbed steel steel bar)bar)，后后面面的的数数字字表表示示钢钢筋筋抗抗拉拉强强度度等等级级数数值值。4848.n n冷冷轧带轧带肋肋钢钢筋的公称直径范筋的公称直径范围为围为-1212。冷冷轧轧带带肋肋钢钢筋筋的的力力学学性性能能和和工工艺艺性能性能应应符合表符合表2-72-7（P40)P40)的要求。的要求。n n冷拔低碳冷拔低碳钢丝钢丝n n冷冷拔拔低低碳碳钢钢丝丝是是将将直直径径为为6.56.58 8的的Q235Q235热热轧轧盘盘条条钢钢筋筋经经冷冷拔拔加加工工而而成成。冷冷拔拔低低碳碳钢钢丝丝分分为为甲甲、乙乙两两级级，甲甲级级丝丝适适用用于于作作预预应应力力筋筋，乙乙级级丝丝适适用用于于作作焊焊接接网网、焊焊接接骨骨架架、箍箍筋筋和和构构造造钢钢筋筋。其其力力学性能学性能应应符合有关符合有关规规定。定。4949.n n7.7.3 7.7.3 预应预应力混凝土用力混凝土用热处热处理理钢钢筋筋n n 预预应应力力混混凝凝土土用用热热处处理理钢钢筋筋是是用用88、1010（）的的热热轧轧带带肋肋钢钢筋筋经经淬淬火火和和回回火火等等调质处调质处理而成，代号理而成，代号为为。n n预预应应力力混混凝凝土土用用热热处处理理钢钢筋筋的的优优点点是是：强强度度高高，可可代代替替高高强强钢钢丝丝使使用用；配配筋筋根根数数少少，节节约约钢钢材材；锚锚固固性性好好，不不易易打打滑滑，预预应应力力值值稳稳定定；施施工工简简便便，开开盘盘后后钢钢筋筋自自然然伸伸直直，不不需需调调直直及及焊焊接接。主主要要用用于于预预应应力力钢钢筋筋混混凝凝土土轨轨枕枕，也也用用于于预预应应力力梁梁、板板结结构构及及吊吊车车梁等。梁等。5050.n n7.7.4 预应预应力混凝土用力混凝土用钢丝钢丝及及钢绞线钢绞线n n 大大型型预预应应力力混混凝凝土土构构件件，由由于于受受力力很很大大，常常采采用用高高强强度度钢钢丝丝或或钢钢绞绞线线作作为为主主要要受受力力钢钢筋筋。预预应应力力高高强强度度钢钢丝丝是是用用优优质质碳碳素素结结构构钢钢盘盘条条，经经酸酸洗洗、冷冷拉拉或或再再经经回回火火处处理理等等工工艺艺制制成成，钢钢铰铰线线是是由由根根直直径径为为2.52.55.05.0的的高高强强度度钢钢丝丝，铰铰捻捻后后经经一一定定热热处处理理清清除除内内应应力力而而制制成成。铰铰捻方向一般捻方向一般为为左捻左捻。5151.|预应预应力混凝土用力混凝土用钢丝钢丝分分为为冷拉冷拉钢丝钢丝（代号）、（代号）、矫矫直回火直回火钢丝钢丝（代号）和（代号）和矫矫直回火刻痕直回火刻痕钢丝钢丝（代号（代号JKJK）三种。前二三种。前二种其公称直径有种其公称直径有 、三种，三种，它它们们的抗拉的抗拉强强度度b b达达1500MPa1500MPa以上，屈服以上，屈服强强度度0.20.2可达可达1100MPa1100MPa以上。以上。|预应预应力混凝土用力混凝土用钢绞线钢绞线直径有直径有9.09.0、12.012.0和和15.015.0三种，整根破坏三种，整根破坏负负荷可达荷可达220kN220kN，屈服屈服负负荷可达荷可达187kN187kN。钢绞线钢绞线主要主要用于大跨度、大用于大跨度、大负负荷的后荷的后张张法法预应预应力屋架、力屋架、桥桥梁和薄腹梁等梁和薄腹梁等结结构的构的预应预应力筋。力筋。5252.7.8 7.8 建筑建筑钢钢材的材的锈蚀锈蚀与防止与防止n n7.8.1 7.8.1 钢钢材的材的锈蚀锈蚀n n 钢钢材材的的锈锈蚀蚀是是指指其其表表面面与与周周围围介介质质发发生生化化学学反反应应而而遭遭到到的的破破坏坏。根根据据锈锈蚀蚀作作用用的的机机理理，钢钢材材的的锈锈蚀蚀可可分分为为化学化学锈蚀锈蚀和和电电化学化学锈蚀锈蚀两种：两种：n n （）化学（）化学锈蚀锈蚀n n 化化学学锈锈蚀蚀是是指指钢钢材材直直接接与与周周围围介介质质发发生生化化学学反反应应而而产产生生的的锈锈蚀蚀。这这种种锈锈蚀蚀多多数数是是氧氧化化作作用用，使使钢钢材材表表面面形形成疏松的氧化物。成疏松的氧化物。5353.（）（）电电化学化学锈蚀锈蚀n n 电电化化学学锈锈蚀蚀是是指指钢钢材材与与电电解解质质溶溶液液接接触触而而产产生生电电流流，形形成成微微电电池池而而引引起起的的锈锈蚀蚀。潮潮湿湿环环境境中中的的钢钢材材表表面面会会被被一一层层电电解解质质水水膜膜所所覆覆盖盖，而而钢钢材材是是由由铁铁素素体体、渗渗碳碳体体及及游游离离石石墨墨等等多多种种成成分分组组成成，由由于于这这些些成成分分的的电电极极电电位位不不同同，首首先先，钢钢的的表表面面层层在在电电解解质质溶溶液液中中构构成成以以铁铁素素体体为为阳阳极极，以以渗渗碳碳体体为为阴阴极极的的微微电电池池。在在阳阳极极，铁铁失失去去电电子子成成为为FeFe2+2+进进入入水水膜膜；在在阴极，溶于水膜中的氧被阴极，溶于水膜中的氧被还还原生成原生成。5454.n n随后两者随后两者结结合生成不溶于水的合生成不溶于水的n nFeFe（OHOH）2 2，并并进进一一步步氧氧化化成成为为疏疏松松易易剥剥落落的的红红棕棕色色铁铁锈锈FeFe（OHOH）3 3。由由于于铁铁素素体体基基体体的的逐逐渐渐锈锈蚀蚀，钢钢组组织织中中的的渗渗碳碳体体等等暴暴露露出出来来的的越越来来越越多多，形形成成的的微微电电池池数数目目也也越越来来越越多多，钢钢材材的的锈锈蚀蚀速度愈益加速。速度愈益加速。5555.|7.8.2 7.8.2 防止防止钢钢材材锈蚀锈蚀的措施的措施|钢结钢结构防止构防止锈蚀锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。的方法通常是采用表面刷漆。常用底漆有常用底漆有红红丹、丹、环环氧富氧富锌锌漆、漆、铁红环铁红环氧底漆等。氧底漆等。面漆有面漆有调调和漆、醇酸磁漆、酚和漆、醇酸磁漆、酚醛醛磁漆等。薄壁磁漆等。薄壁钢钢材可采用材可采用热热浸浸镀锌镀锌等措施。等措施。|混凝土配筋的防混凝土配筋的防锈锈措施，根据措施，根据结结构的性构的性质质和和所所处环处环境条件等，主要是保境条件等，主要是保证证混凝土的密混凝土的密实实、保、保证证足足够够的保