第八章 建筑钢材 第一节   钢材及其分类 ?一、金属材料 二、钢铁材料 钢      筋 工字钢 圆钢、角钢 钢丝绳 钢   管 三、钢材的分类 （三） 按主要性能及使用特性分 (四) 按质量分 四、建筑钢材的应用 五、本章学习要求 第二节   建筑钢材的力学性能  和工艺性能 一、力学性能 （一）抗拉性能 抗拉屈服强度(屈服点ss) 钢材的屈强比ss/sb: （二）硬度 (三) 冲击韧性 冲击韧性的指标及其计算 二、工艺性能 （二） 冷弯性能 冷弯试验 第三节 化学元素对钢材性能的影响 一、碳 二、硅 三、锰 四、磷 五、硫 六、氧 七、氮 第四节钢的压延加工及热处理   一、压力热加工 二、冷加工及冷加工强化 三、钢的热处理 四、钢的时效硬化 第五节   建筑钢材的牌号与应用 一、钢结构用钢材 （一）常用钢结构用钢的牌号及性能 建筑工程中常用钢种——Q235 2. 低合金结构钢 3.优质碳素结构钢及合金结构钢 （3）应用  (二)建筑及水工钢结构钢材的选用 二、钢筋混凝土结构常用钢筋及钢丝(一)热轧钢筋 3. 余热处理钢筋(代号KL) 4. 应用  (二)冷轧带肋钢筋 2、应用 （三)预应力混凝土用钢丝及钢绞线  2．预应力混凝土用钢铰线 第七节  钢材的腐蚀与防护 一、钢材腐蚀的原因 (二)电化学腐蚀 二、腐蚀的类型 (三)应力腐蚀 (五)冲刷腐蚀 三、防止腐蚀的方法 (二)阴极保护法 (2)外加电流保护法 预应力钢丝的代号为： 冷拉钢丝——RCD； 消除应力钢丝——S； 消除应力刻痕钢丝——SI； 消除应力螺旋肋钢丝——SH。           预应力钢丝强度高、柔性好、无接头、质量稳定、施工简便、安全可靠，主要用于大型预应力混凝土结构及电杆、轨枕等预制构件 预应力混凝土用钢绞线——用圆形断面的预应力混凝土用钢丝捻制而成的。 钢绞线分为两股、三股及七股绞线三种。 钢绞线为成卷或成盘状交货，每盘为一整根，其长度不小于200m。 钢绞线主要用于大型预应力混凝土结构，以及岩土锚固工程等。          钢材的腐蚀是指钢材受周围的气体、液体等介质作用，产生化学或电化学反应而遭到的破坏。  (一)化学腐蚀         化学腐蚀是指钢材与周围介质直接起化学反应而产生的腐蚀。         如在高温中与干燥的02、NO2、SO2、H2S等气体以及与非电解质的液体发生化学反应，在钢材的表面生成氧化铁、硫化铁等。 电化学腐蚀是指钢材与介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀。其特点是有电流产生。 如钢材在潮湿空气中、水中或酸、碱、盐溶液中产生的腐蚀；不同金属接触处产生的腐蚀以及钢材受到拉应力作用的区域发生的腐蚀等。 (一)均匀腐蚀         均匀腐蚀——腐蚀均匀地分布在材料表面。   (二)晶间腐蚀和孔蚀       晶间腐蚀——沿晶界面进行的腐蚀。       孔蚀——钢材表面因热处理、焊接及机械加工等所遗留下的破损处，及因化学腐蚀而覆盖有锈皮的地方，继续发生的腐蚀。   随着含C量的增加： ? 钢的伸长率，断面收缩率和冲击韧性逐渐下降； ? 硬度增大； ? C=0.8％左右抗拉强度最高 ? 冷弯性能、焊接性能和抗腐蚀性能下降。  使钢的硬度、强度提高，含量超过1.0％时，钢的塑性和冲击韧性显著降低，冷脆性增加，焊接性能变差。塑性、冲击韧性显著降低，冷脆性增加，焊接性变差。 炼钢过程中，锰可形成MnO及MnS，成为钢渣而排出，故Mn起着脱氧去硫作用，能消除钢的热脆性改善热加工性； 过剩的Mn固溶于钢内，形成含Mn的合金铁素体和合金渗碳体，能提高钢的屈服强度和抗拉强度； 有害作用是使钢的伸长率略有下降，当锰的含量较高时，还会显著降低可焊性。  使钢的屈服点和抗拉强度提高； 塑性降低、韧性显著下降； 增加钢的冷脆性(韧性随温度下降而急剧恶化的现象)，对于承受冲击荷载或低温下使用的钢材是有害的； 使钢的冷弯性能急剧下降，可焊性变坏。  普通碳素钢中磷的含量最多不得超过0.085％。   在钢材热加工过程中产生晶粒的分离，引起钢的断裂，即所谓热脆现象； 硫的存在也降低了钢的冲击韧性、疲劳强度、可焊性和抗腐蚀性。   硫为钢的有害成分，其含量受严格控制，普通碳素钢中最高含量不得大于0.065％。 氧也是钢中的有害杂质。         使钢材强度下降； 热脆性增加，冷弯性能变坏； 热加工性能和焊接性能下降  可提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度； 使钢材的塑性和冲击韧性显著下降； 增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，使钢的焊接性能和冷弯性能变坏。 压力热加工是将钢锭(或钢材)加热到900～1200'C，通过碾轧或锻压（压延加工），以获得一定大小或形状的钢材或零件。 压力热加工可消除钢锭中的某些缺陷，从而带来机械性能的提高。      冷加工工艺是常温下钢材的冷拉、冷拔、冷轧等工艺的总称。      冷加工强化是在冷加工过程中，钢材产生了塑性变形，并引起其强度和硬度的提高，塑性和韧性降低。          冷加工强化的原因是钢材在塑性变形过程中，晶粒破碎而细化、晶格发生拉长、压扁或歪扭等畸变，晶界处位错密度增大。 ?     钢的热处理是通过对钢进行加热、保温、冷却等手段，来改变钢材组织结构，以达到改善性质的一种工艺。基本的热处理工艺如下。     (1)退火。将钢材加热到一定温度，保温若干时间，而后缓慢冷却，称为退火。 (2)淬火。将钢材加热到一定温度，保温一段时间后，在盐水、冷水或油中急速冷却的处理过程，称为淬火。 淬火的目的是要获得更高强度和硬度的钢材。 (3) 回火。将淬火处理后的钢，再进行加热、冷却处理，称为回火。         回火的目的是消除钢件的内应力，增加其韧性。回火温度一般在150～6500C范围内。     (4) 正火。将钢材加热到一定温度，保持足够时间，然后静置于空气中冷却，称为正火。对于断面尺寸较大的钢件，正火相当于退火的效果。     (5) 调质处理。对钢材进行多次淬火、回火等多种处理的综合热处理工艺，称为调质处理。    钢的强度和硬度随时间延长而逐渐增大，塑性和韧性逐渐减退的现象称为时效硬化(简称为时效)。 时效分为热时效和冷加工时效两种。 热时效(又称淬火时效)——是低碳钢由高温快速冷却后，其塑性和韧性会随静置时间延长而不断降低的现象。     冷加工时效——钢材经冷加工后，将发生冷加工强化现象(如前述)，静置一段时间后，即产生冷加工时效。 低碳钢经冷加工、时效后的应力一应变曲线变化图        淬火时效和冷加工时效可同时发生。     建筑工程中，将钢筋进行冷加工(如冷拉)，并在常温下放置15—20d后再使用，通过冷加工强化和时效，来提高钢筋的屈服强度，达到节约钢材的目的。       建筑钢材分为钢结构用钢材和钢筋混凝土用钢筋。   钢结构是用各种型钢、钢板，经焊接、铆接或螺栓连接而成的工程结构。 钢结构的特点：    (1)构件尺寸大，形状复杂，不可能对其进行整体热处理，钢材必须在供货状态下直接工作； （2）构件在制作过程中，常需经冷弯焊接等，要求钢材可焊性好，冷加工时效敏感性小；     (3)结构暴露于自然环境，尤其是水工钢结构多处于潮湿、腐蚀或低温条件下工作，要求钢材具有在所处环境下的可靠性及耐久性。  碳素结构钢        牌号表示方法：        字母 Q、屈

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