建材课件-第七章建筑钢材
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《建筑材料》电子教案 7.1-7.2PPT： 建筑钢材概述及钢材的拉伸性能
（1）普通钢
（2）优质钢
（3）高级优质钢
（4）特级优质钢
3）按冶炼时脱氧程度
（1）沸腾钢（F)
（2）半镇静钢(BZ)
（3）镇静钢(Z)
（4）特殊镇静钢(TZ）
建筑钢材的主要技术性质 包括 力学性能：抗拉性能、冲击韧性、硬度、耐疲劳性等 工艺性能：冷弯性能、焊接性能
7.2 抗拉性能
（钢材最重要的力学性能）
项目7 建筑钢材
7.1 建筑钢材概述 建筑钢材 结构用钢：钢板、钢管、型钢等 钢筋砼用钢：钢筋、钢丝、钢绞线等
7.1.1 钢的冶炼 生铁→含碳量2%以下，同时降杂质，后期脱氧。
7.1.2 钢的分类 1）按化学成分 （1）碳素钢——低碳、中碳、高碳钢 （2）合金钢——低合金、中合金、高合金钢
2）按质量（硫、磷杂质含量）
A点对应的应力бp为比例极限
B点性变形
C′（上屈服点）：使产生塑性变形的最大应力点→不稳定
C″ （下屈服点）：使产生塑性变形的最小应力点→容易测试
C″点对应的应力бs为屈服强度，以Rel表示 （бs与бc 非常接近）
中碳钢、高碳钢无明显屈服现象，取残余变形0.2%点所对应的应力值б0.2为 屈服强度，以R0.2表示（见书图）。
2）塑性指标 （ 塑性：在外力作用下产生塑性变形而不破坏） 塑性指标：伸长率
A ＝ L 1 L 0 100% L0
L0=5d或10d
一般情况，A5＞A10
应力集中处产生一定的塑性变形可使应力产生重新分布，可使结构免遭破坏。
1）低碳钢拉伸的四个阶段
弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段
σ（应力）
σb（强度极限）
C′
D K
σs（屈服极限）
建筑材料：建筑钢材 ppt课件
ppt课件
24 22
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅 （Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒 （V）等元素。
1．碳。碳是决定钢材性能的最重要元素。碳对钢材性能的影响如图Βιβλιοθήκη ppt课件25 23
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
ppt课件
21
目录
钢材的冶炼 与分类
2019/10/14
钢材的主要 技术性能
ppt课件
钢材的化学成分及其 对钢材性能的影响
3
建筑钢材
型钢（槽钢）
钢板
钢筋
ppt课件
钢丝
42
建筑钢材
钢结构厂房 钢结构桥梁
各类钢结构
钢结构施工
ppt课件
钢结构案例
钢结构 作为现 代建筑 结构形 式之一， 越来越 多的被 人们使 用。
化学成分 有益元素
碳
硅
锰
硅：能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。 锰：大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。
ppt课件
26 24
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
化学成分 有害因素
硫
磷
氧、氮、氢
硫：加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的 可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
磷：钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。 特
别是温度愈低，对塑性和韧ppt性课件的影响愈大，显著加大钢材的冷脆27性2。5
2019/10/14
ppt课件
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第7章 建筑钢材
§7.3 钢材的冷加工 二、加工方式：
3. 冷轧： 将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋。
§7.3 钢材的冷加工
冷加工强化： 经冷加工后的钢材，其屈服强度提高，塑性、韧性
降低的现象。
冷加工时效： 将冷加工的钢材，在常温下存放或加热保持一定时间，
以达到显著提高钢材强度的目的而采取的处理措施。 时效处理的方法：自然时效、人工时效两种。
拉伸性能 冲击韧性 疲劳强度 硬度 冷弯性能
焊接性能
§7.2 钢材的性能 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
荷 载
抗拉强度σb 塑性指标：伸长率δ
2.质量要求 1）钢筋的牌号及代号：
如：
表示6根直径为25mm的热轧带肋Ⅲ级钢筋。
§7.4 常用建筑钢材
一、热轧钢筋
2.质量要求
2）技术性能
①表面质量
②尺寸偏差 ③重量偏差 ④力学性能 ⑤冷弯性能
检测方 法 质量标 准
⑥焊接性能
《金属材料拉伸试验》 GB/T228.12010 《金属材料弯曲试验》 GB/T232-2010 《钢筋焊接接头试验方法》JGJ/T272014 《钢筋混凝土用钢 第1部分：热 轧光圆钢筋》
弯曲角度越大，弯芯直径越小，冷弯性能越好。
§7.2 钢材的性能
二、冷弯性能
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？
§7.2 钢材的性能 三、冲击韧性
《建筑材料课件》PPT课件
5
建筑结构材料
建
筑
墙体材料
材
料
建，钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块
墙板：混凝土墙板、石膏板、复合墙板
防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩 吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料 采光材料：窗用玻璃 装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材
返回键
6
§1
第二章 建筑材料的基本性质
§2-1 材料的物理性质 §2-2 材料的力学性质 §2-3 材料的耐久性
返回键
7
§1
§2-1 材料的物理性质
一、与构造状态有关的物理性质
1．孔隙、孔隙率和密实度
孔隙：材料内部的空隙。
孔隙从两个方面对材料产生影响，一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。材料
中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。
黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢 有色金属：铝，锌，铜及其合金
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和有 机材料的复合
金属材料与无机非金 属材料复合
金属材料与有机材料 复合
玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青 混合料等
钢纤维增强混凝土等
返回键
轻质金属夹芯板
' m
V′——材料在自然状态下的体积（m3）。
V'
10
§1
§2-1 材料的物理性质
二、与质量状态有关的物理性质
3. 容积密度（又称为体积密度、表观毛密度、容重，volume density）
定义：材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量称为容
7建筑钢材ppt-第七章建筑钢材
预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
《建筑材料说课》PPT课件(2024)
由骨料（砂、石）、水泥、水和 外加剂等组成。
混凝土的性质
具有可塑性、耐久性、耐火性、 整体性、可加工性和经济性等。
13
水泥混凝土的应用
建筑工程
用于房屋、道路、桥梁、隧道 等建筑工程中，作为基础、承
重结构或装饰材料等。
2024/1/29
水利工程
用于大坝、堤防、水闸等水利 工程中，具有良好的抗渗性、 耐久性和耐腐蚀性。
掌握建筑材料的基本性质
通过学习，使学生了解建筑材料的物 理、化学性质及其在工程中的应用。
培养选材与应用能力
培养学生根据工程要求合理选用建筑 材料的能力，以及运用所学知识解决 实际工程问题的能力。
熟悉常用建筑材料
介绍常用建筑材料的种类、规格、性 能及使用范围，为学生今后从事建筑 工程设计与施工打下基础。
《建筑材料说课》PPT课 件
2024/1/29
1
CATALOGUE
目 录
2024/1/29
• 课程介绍与背景 • 建筑材料基础知识 • 水泥与混凝土 • 钢材与木材 • 墙体与屋面材料 • 建筑装饰材料 • 建筑节能与绿色建材
2
2024/1/29
01
CATALOGUE
课程介绍与背景
3
建筑材料课程的目的
种类
绿色建材主要包括绿色墙体材料、绿色保温材料、绿色防水材料、绿色装饰材料等。
2024/1/29
33
绿色建材在建筑中的应用
外墙保温
节能门窗
采用绿色保温材料如聚苯乙烯泡沫塑料等 ，可有效提高建筑外墙保温性能，减少能 源浪费。
采用中空玻璃、断桥铝等节能门窗，可降 低建筑能耗，提高室内舒适度。
太阳能利用
5
教学方法与手段
混凝土的性质
具有可塑性、耐久性、耐火性、 整体性、可加工性和经济性等。
13
水泥混凝土的应用
建筑工程
用于房屋、道路、桥梁、隧道 等建筑工程中，作为基础、承
重结构或装饰材料等。
2024/1/29
水利工程
用于大坝、堤防、水闸等水利 工程中，具有良好的抗渗性、 耐久性和耐腐蚀性。
掌握建筑材料的基本性质
通过学习，使学生了解建筑材料的物 理、化学性质及其在工程中的应用。
培养选材与应用能力
培养学生根据工程要求合理选用建筑 材料的能力，以及运用所学知识解决 实际工程问题的能力。
熟悉常用建筑材料
介绍常用建筑材料的种类、规格、性 能及使用范围，为学生今后从事建筑 工程设计与施工打下基础。
《建筑材料说课》PPT课 件
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1
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目 录
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• 课程介绍与背景 • 建筑材料基础知识 • 水泥与混凝土 • 钢材与木材 • 墙体与屋面材料 • 建筑装饰材料 • 建筑节能与绿色建材
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2024/1/29
01
CATALOGUE
课程介绍与背景
3
建筑材料课程的目的
种类
绿色建材主要包括绿色墙体材料、绿色保温材料、绿色防水材料、绿色装饰材料等。
2024/1/29
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绿色建材在建筑中的应用
外墙保温
节能门窗
采用绿色保温材料如聚苯乙烯泡沫塑料等 ，可有效提高建筑外墙保温性能，减少能 源浪费。
采用中空玻璃、断桥铝等节能门窗，可降 低建筑能耗，提高室内舒适度。
太阳能利用
5
教学方法与手段
建筑钢材ppt课件
5
钢材的特点
二.钢材的缺点
1.易锈蚀。 2.维修费用高。 3.耐火性差。
6
建筑钢材的常见种类
钢结构工程用型钢（角钢、槽钢、工字钢 等）、钢板和钢管等。
钢筋混凝土结构工程用钢筋及钢丝。
7
建筑钢材的常见种类
钢 结 构 网 架
槽 钢
工 字 钢
8
建筑钢材的常见种类类
36
第二节 钢材的力学性能
三.冲击韧性
1.定义：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 2.冲击韧性指标：是通过标准试件的弯曲冲
击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于 刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消 耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲 击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击 韧性愈好。
37
冲击试验
屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力
屈强比 s b
b s p
B上 B
A B下
s b
α
O
屈强比，↑利用率 ↑，安全可靠程度↓
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25b。
s b
伸长率δ
L1 L0 100 %
L0
衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好
冷
带
轧
肋
带
钢
肋
筋
钢
筋
钢
绞
线
10
第一节 钢材的化学成分
11
按钢的化学成分分类
钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小 于2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％ 的铁碳合金称为生铁。 1.钢材的分类：
按化学成分分
低碳钢（含碳量小于0.25％） 碳素钢 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）
钢材的特点
二.钢材的缺点
1.易锈蚀。 2.维修费用高。 3.耐火性差。
6
建筑钢材的常见种类
钢结构工程用型钢（角钢、槽钢、工字钢 等）、钢板和钢管等。
钢筋混凝土结构工程用钢筋及钢丝。
7
建筑钢材的常见种类
钢 结 构 网 架
槽 钢
工 字 钢
8
建筑钢材的常见种类类
36
第二节 钢材的力学性能
三.冲击韧性
1.定义：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 2.冲击韧性指标：是通过标准试件的弯曲冲
击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于 刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消 耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲 击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击 韧性愈好。
37
冲击试验
屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力
屈强比 s b
b s p
B上 B
A B下
s b
α
O
屈强比，↑利用率 ↑，安全可靠程度↓
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25b。
s b
伸长率δ
L1 L0 100 %
L0
衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好
冷
带
轧
肋
带
钢
肋
筋
钢
筋
钢
绞
线
10
第一节 钢材的化学成分
11
按钢的化学成分分类
钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小 于2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％ 的铁碳合金称为生铁。 1.钢材的分类：
按化学成分分
低碳钢（含碳量小于0.25％） 碳素钢 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）
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O Ob O0.2
低碳钢受拉的应力一应变图
0
0.20%
中、高碳钢的应力-应变图
1）弹性阶段
曲线中OA段是一条直线，应力与应变成正比。如卸去 外力，试件能恢复原来的形状，这种性质即为弹性，此阶段 的变形为弹性变形。与A点对应的应力称为弹性极限，以σp 表示。在弹性受力范围内，应力与应变的比值为常数，即弹 性模量E=σ/ε。E的单位为MPa，例如Q235钢的 E=0.21×106MPa，25MnSi钢的E=0.2×106MPa。弹性模量反 映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构 变形的重要指标。
钢的冶炼方法主要有氧气转炉法、电炉法和平炉法三种。 目前，氧气转炉法已成为现代炼钢的主要方法，而平炉法则 已基本被淘汰。
炉种 氧气转炉
电炉 平炉
原料 铁水、废钢
废钢 生铁、废钢
特点 冶炼速度快，生产效率高，钢质较好 容积小，耗电大，控制严格，钢质好，但成本高 容量大，冶炼时间长，钢质较好且稳定，成本较高
2）屈服阶段 应力超过A点后，应力、应变不再成正比关系，开始出
现塑性变形。应力的增长滞后于应变的增长，当应力达B上 点后（屈服上限），瞬时下降至B下点（屈服下限），变形 迅速增加，而此时外力则大致在恒定的位置上波动，直到B 点，这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而 屈服，所以AB段称为屈服阶段。与B下点（此点较稳定、易 测定）对应的应力称为屈服点（屈服强度），用σs表示。常 用碳素结构钢Q235的屈服极限σs不应低于235MPa。
生产钢种 碳素钢、低合金钢 合金钢、优质碳素钢 碳素钢、低合金钢
7.1.2钢的分类 钢的基本分类方法：
分类
类别
特性
方法 低碳钢 含碳量 < 0.25％
碳素钢 中碳钢 含碳量 0.25％～0.60％ 按化
学成
高碳钢 含碳量 > 0.60％
分分
低合金钢 合金元素总含量 < 5％
类
合金钢 中合金钢 合金元素总含量 5％～10％
应用 在建筑工程中，主要用的是低碳 钢和中碳钢。
建筑上常用低合金钢
高合金钢 合金元素总含量 > 10％
按脱 氧程 度分 类
沸腾钢 镇静钢 半镇静钢
脱氧不完全，硫、磷等杂质偏析较严重，代号 为 F”
脱氧完全，同时去硫，代号为“Z”
但其生产成本低、产量高、可广 泛用于一般的建筑工程。
适用于承受冲击荷载、预应力混 凝土等重要结构工程。
7.2 钢材的主要技术性能
力学性能 钢
材
的
主
要
技 术
工艺性能
性
能
化学性能
抗拉性能 冲击韧性 疲劳强度 硬度 冷弯性能 可焊性
1.拉伸性能 拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示
钢材性能和选用钢材的重要指标。将低碳钢（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 图所示的应力-应变关系曲线。从图中可以看出，低碳钢受 拉至拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（O-A）、屈服阶段 （A-B）、强化阶段（B-C）和缩颈阶段（C-D）。
4）缩颈阶段
试件受力达到最高点C点后，其抵抗变形的能力明显降低，
变形迅速发展，应力逐渐下降，试件被拉长，在有杂质或缺陷
处，断面急剧缩小，直到断裂。故C-D段称为缩颈阶段。
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用断后伸长
率和断面收缩率表示。将拉断后的试件拼合起来，测定出标距
范围内的长度L1（mm），其与试件原标距L0（mm）之差为塑 性变形值，塑性变形值与L0之比称为断后伸长率（δ）。试件断 面处面积收缩量与原面积之比，称断面收缩率（Ψ）。伸长
《建筑材料与检测》教学课件
第七章 建筑钢材
学习目标
了解钢材的加工性质； 掌握建筑钢材的主要力学性能和工艺性能； 掌握建筑用钢材的标准和应用； 了解钢材防锈和防火的做法； 熟悉钢材验收和储运的基本要求。
导读
建筑钢材是建筑用黑色和有色金属材料以及它们与其他材 料所组成的复合材料的统称。在钢铁流通行业，建筑钢材如无 特殊说明，一般指建筑类钢材中使用量最大的线材以及螺纹钢。 中国建筑用钢多数是采用平炉和氧气顶吹转炉冶炼的低碳钢、 中碳钢及低合金钢，并以沸腾钢或镇静钢工艺生产。
中碳钢与高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢不同，屈 服现象不明显，难以测定屈服点，则规定产生残余变形为原 标距长度的0.2％时所对应的应力值，作为硬钢的屈服强度， 也称条件屈服强度，用σ0.2表示，如图所示。
3）强化阶段 应力超过屈服点后，由于钢材内部组织中的晶格发生了
畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得到强化，所以钢材抵 抗塑性变形的能力又重新提高，B-C段呈上升曲线，称为强 化阶段。对应于最高点C的应力值（σb）称为极限抗拉强度， 简称抗拉强度。显然，σb是钢材受拉时所能承受的最大应力 值，Q235钢约为380MPa。钢材受力大于屈服点后，会出现 较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设 计上钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一 个参数。屈服强度和抗拉强度之比（即屈强比＝σs/σb）能反 映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小，其结构 的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利 用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般为 0.60～0.75。
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为“B” 为质量较好的钢
特殊镇静钢 普通钢
按 质 优质钢
比镇静钢脱氧程度还要充分彻底，代号为“TZ” 适用于特别重要的结构工程。
含硫量≤0.055％～0.065％，含磷量≤0.045～
0.085％ 含硫量≤0.03％～0.045％，含磷量≤0.035％～
建筑中常用普通钢，有时也用优
建筑钢材
建筑钢材
螺纹钢7Βιβλιοθήκη 1 钢材冶炼与分类7.1.1 钢材的冶炼 含碳量大于2.06%的铁碳合金为生铁，小于2.06%的铁碳
合金为钢。生铁是由铁矿石、焦炭和少量石灰石等在高温的 作用下进行化学反应，铁矿石中的氧化铁形成金属铁，然后 再吸收碳而成生铁。生铁中含有较多的碳以及硫、磷、硅、 锰等杂质，杂质使得生铁硬而脆，塑性差，抗拉强度低，使 用受到很大限制。炼钢的目的就是通过冶炼将生铁中的含碳 量降至2.06%以下，其他杂质含量降至一定的范围内，以显 著改善其技术性能，提高质量。
低碳钢受拉的应力一应变图
0
0.20%
中、高碳钢的应力-应变图
1）弹性阶段
曲线中OA段是一条直线，应力与应变成正比。如卸去 外力，试件能恢复原来的形状，这种性质即为弹性，此阶段 的变形为弹性变形。与A点对应的应力称为弹性极限，以σp 表示。在弹性受力范围内，应力与应变的比值为常数，即弹 性模量E=σ/ε。E的单位为MPa，例如Q235钢的 E=0.21×106MPa，25MnSi钢的E=0.2×106MPa。弹性模量反 映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构 变形的重要指标。
钢的冶炼方法主要有氧气转炉法、电炉法和平炉法三种。 目前，氧气转炉法已成为现代炼钢的主要方法，而平炉法则 已基本被淘汰。
炉种 氧气转炉
电炉 平炉
原料 铁水、废钢
废钢 生铁、废钢
特点 冶炼速度快，生产效率高，钢质较好 容积小，耗电大，控制严格，钢质好，但成本高 容量大，冶炼时间长，钢质较好且稳定，成本较高
2）屈服阶段 应力超过A点后，应力、应变不再成正比关系，开始出
现塑性变形。应力的增长滞后于应变的增长，当应力达B上 点后（屈服上限），瞬时下降至B下点（屈服下限），变形 迅速增加，而此时外力则大致在恒定的位置上波动，直到B 点，这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而 屈服，所以AB段称为屈服阶段。与B下点（此点较稳定、易 测定）对应的应力称为屈服点（屈服强度），用σs表示。常 用碳素结构钢Q235的屈服极限σs不应低于235MPa。
生产钢种 碳素钢、低合金钢 合金钢、优质碳素钢 碳素钢、低合金钢
7.1.2钢的分类 钢的基本分类方法：
分类
类别
特性
方法 低碳钢 含碳量 < 0.25％
碳素钢 中碳钢 含碳量 0.25％～0.60％ 按化
学成
高碳钢 含碳量 > 0.60％
分分
低合金钢 合金元素总含量 < 5％
类
合金钢 中合金钢 合金元素总含量 5％～10％
应用 在建筑工程中，主要用的是低碳 钢和中碳钢。
建筑上常用低合金钢
高合金钢 合金元素总含量 > 10％
按脱 氧程 度分 类
沸腾钢 镇静钢 半镇静钢
脱氧不完全，硫、磷等杂质偏析较严重，代号 为 F”
脱氧完全，同时去硫，代号为“Z”
但其生产成本低、产量高、可广 泛用于一般的建筑工程。
适用于承受冲击荷载、预应力混 凝土等重要结构工程。
7.2 钢材的主要技术性能
力学性能 钢
材
的
主
要
技 术
工艺性能
性
能
化学性能
抗拉性能 冲击韧性 疲劳强度 硬度 冷弯性能 可焊性
1.拉伸性能 拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示
钢材性能和选用钢材的重要指标。将低碳钢（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 图所示的应力-应变关系曲线。从图中可以看出，低碳钢受 拉至拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（O-A）、屈服阶段 （A-B）、强化阶段（B-C）和缩颈阶段（C-D）。
4）缩颈阶段
试件受力达到最高点C点后，其抵抗变形的能力明显降低，
变形迅速发展，应力逐渐下降，试件被拉长，在有杂质或缺陷
处，断面急剧缩小，直到断裂。故C-D段称为缩颈阶段。
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用断后伸长
率和断面收缩率表示。将拉断后的试件拼合起来，测定出标距
范围内的长度L1（mm），其与试件原标距L0（mm）之差为塑 性变形值，塑性变形值与L0之比称为断后伸长率（δ）。试件断 面处面积收缩量与原面积之比，称断面收缩率（Ψ）。伸长
《建筑材料与检测》教学课件
第七章 建筑钢材
学习目标
了解钢材的加工性质； 掌握建筑钢材的主要力学性能和工艺性能； 掌握建筑用钢材的标准和应用； 了解钢材防锈和防火的做法； 熟悉钢材验收和储运的基本要求。
导读
建筑钢材是建筑用黑色和有色金属材料以及它们与其他材 料所组成的复合材料的统称。在钢铁流通行业，建筑钢材如无 特殊说明，一般指建筑类钢材中使用量最大的线材以及螺纹钢。 中国建筑用钢多数是采用平炉和氧气顶吹转炉冶炼的低碳钢、 中碳钢及低合金钢，并以沸腾钢或镇静钢工艺生产。
中碳钢与高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢不同，屈 服现象不明显，难以测定屈服点，则规定产生残余变形为原 标距长度的0.2％时所对应的应力值，作为硬钢的屈服强度， 也称条件屈服强度，用σ0.2表示，如图所示。
3）强化阶段 应力超过屈服点后，由于钢材内部组织中的晶格发生了
畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得到强化，所以钢材抵 抗塑性变形的能力又重新提高，B-C段呈上升曲线，称为强 化阶段。对应于最高点C的应力值（σb）称为极限抗拉强度， 简称抗拉强度。显然，σb是钢材受拉时所能承受的最大应力 值，Q235钢约为380MPa。钢材受力大于屈服点后，会出现 较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设 计上钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一 个参数。屈服强度和抗拉强度之比（即屈强比＝σs/σb）能反 映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小，其结构 的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利 用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般为 0.60～0.75。
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为“B” 为质量较好的钢
特殊镇静钢 普通钢
按 质 优质钢
比镇静钢脱氧程度还要充分彻底，代号为“TZ” 适用于特别重要的结构工程。
含硫量≤0.055％～0.065％，含磷量≤0.045～
0.085％ 含硫量≤0.03％～0.045％，含磷量≤0.035％～
建筑中常用普通钢，有时也用优
建筑钢材
建筑钢材
螺纹钢7Βιβλιοθήκη 1 钢材冶炼与分类7.1.1 钢材的冶炼 含碳量大于2.06%的铁碳合金为生铁，小于2.06%的铁碳
合金为钢。生铁是由铁矿石、焦炭和少量石灰石等在高温的 作用下进行化学反应，铁矿石中的氧化铁形成金属铁，然后 再吸收碳而成生铁。生铁中含有较多的碳以及硫、磷、硅、 锰等杂质，杂质使得生铁硬而脆，塑性差，抗拉强度低，使 用受到很大限制。炼钢的目的就是通过冶炼将生铁中的含碳 量降至2.06%以下，其他杂质含量降至一定的范围内，以显 著改善其技术性能，提高质量。