第三章 建筑金属材料

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1、第2章建筑金属材料第2章建筑金属材料2.1钢材的分类2.2建筑钢材的力学与工艺性能2.3钢材的强化与加工2.4钢材的化学成分对性能的影响2.5钢材的锈蚀与防护2.6土木工程常用金属材料的性质及应用★★钢材的化学成分：不可避免的元素：Si、Mn、P、S、N…专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素铁：主要元素碳：0.02%～2.06%其他元素：2.1钢材的分类1.按化学成分分类低碳钢：<0.25%中碳钢：0.25%～0.6%高碳钢：>0.6%（1）碳素钢（碳钢）（2）合金钢——专门加入一定量的合金元素按合金元素总含量分：低合金钢：<5%中合金钢：5%～10%高合金钢：>

2、10%按含碳量分：2.按杂质含量（品质）分类普通钢：≤0.050%，≤0.045%优质钢：≤0.035%，≤0.035%高级优质钢：≤0.025%，≤0.025%，牌号后加“高”或“A”特级优质钢：≤0.015%，≤0.015%，牌号后加“E”含硫量含磷量高低3.按冶炼时脱氧程度分沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”半镇静钢：介于F与Z之间，代号“b”镇静钢：脱氧充分，代号“Z”特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”密致度高低4.按用途分类结构钢：建筑结构、机械制造（低、中碳钢）工具钢：各种工具（高碳钢）特殊钢：具有特殊物理、化学或机械性质（不锈钢、耐热钢、耐酸钢、）2.2建筑钢材的主要技术性能力学

3、性质：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、耐疲劳性工艺性质（可加工性）：冷弯性能、可焊性★2.2.1力学性能1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。2.2.1抗拉性能1.抗拉性能拉伸性能指标：屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。值得注意：屈强比伸长率。可靠性参数强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。伸长率值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。2.2.1力学性能2.冲击韧性——指钢材抵抗冲击荷载的能力。试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。2.2.1力学性能3.耐疲劳性疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。一般由拉

4、应力引起，危害极大。疲劳强度2.2.2工艺性能冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性非常重要。（1）冷弯性能冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）装好的试件弯曲180°弯曲90°判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，认为冷弯性能合格。(弯曲角越大，冷弯性能越好。)（1）冷弯性能冷弯试验意义：1.能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。2.也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。（2）焊接性能焊接方式：搭接、对接焊接要求：①焊接

5、处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。②焊接处性能与母材一致,即力学性能、工艺性能应合格，特别是强度不低于原钢材强度。(拉伸试验、冷弯试验)影响因素：碳、合金元素及杂质元素越多，可焊性越小。8.3钢材的强化与加工1冷加工——指钢材在常温下进行的加工。常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理。1冷加工（1）冷拉冷拉是将钢筋拉至应力-应变曲线的强化阶段内任一点K处，然后缓慢卸去荷载，当再度加载时，其屈服点将有所提高，塑性变形能力将有所降低。钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%～25%。1冷加工（1）

6、冷拔—是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。冷拔比纯拉伸作用强烈，钢筋受拉、挤压作用。如：经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，屈服点可提高40%～60%，但失去软钢的塑性和韧性，而具有硬钢的特点。1冷加工冷轧-将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋目的：提高强度、与混凝土的粘结力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构均匀性。2时效处理将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15～20d，或加热至100～200℃后保持一定时间（2～3h），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效处理。时效处

7、理方法有两种：在常温下存放15～20d，称为自然时效，适合用于低强度钢筋；加热至100～200℃后保持一定时间（2～3h），称人工时效，适合于高强钢筋。3热处理热处理包括淬火、回火、退火和正火。碳：炼钢氧化过程中生成，主要以渗碳体Fe3C存在。2.3钢材的化学成分含碳量钢的抗拉强度、硬度塑性、韧性、可焊性、抗腐蚀性硅：脱氧剂，屈服强度和抗拉强度可焊性、冷加工性锰：脱氧、去硫，具有很强的脱氧、硫能力。可改善钢的热加工性，强