钢材的分类及力学性质

第五章建筑钢材

一．填空题

1.目前大规模炼钢方法主要有（空气转炉法）、（氧气转炉法）和（电炉法）三种。

2.钢按照化学成分分为（碳素钢）和（合金钢）两类；按质量分为（普通碳素钢）、（优质碳素钢）和（高级优质钢）三种。

3.低碳钢的拉伸过程经历了（弹性阶段）、（屈服阶段）、（强化阶段）和（颈缩阶段）四个阶段。高碳钢（硬钢）的（屈服）阶段不明显，以（条件屈服点σ0.2）代替其屈服点。

4.钢材冷弯试验的指标以（弯曲角度）和（弯心直径/钢材厚度）来表示。

5.热轧钢筋按照轧制外形式分为（光圆钢筋）、（带肋钢筋）。

6.热轧光圆钢筋的强度等级代号为（HPB235），热轧带肋钢筋的强度等级代号为（HRB335）、（HRB400）和（HRB500）三个。

7.低碳钢热轧圆盘条按照用途可分为供（建筑）用和供（拉丝）用盘条两类。

8.冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为（CRB550）、（CRB650）、（CRB800）、（CRB970）、（CRB1170）五个牌号。

9.预应力混凝土用钢丝分为（消除应力光圆钢丝）、（消除应力刻痕钢丝）、（消除应力螺旋肋钢丝）、（冷拉钢丝）四种。

10.预应力混凝土用热处理钢筋按外形分为（有纵肋）和（无纵肋）两种。

二、名词解释

1.低碳钢的屈服点σs：不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力值。

2.高碳钢的条件屈服点σ0.2：对屈服现象不明显的硬钢，规定以产生残余变形为原标距长度的0.2％所对应的应力值作为规定的屈服极限，称为条件屈服点。

3.钢材的冷加工和时效：钢材的冷加工是指在常温下进行的加工。将经过冷拉的钢筋在常温下存放15～20d，或加热到100～200℃并保持2h左右，这个过程称为时效。前者为自然时效，后者为人工时效。

4.碳素结构钢的牌号Q235－B.F：屈服强度为235MPa的B级沸腾钢。

5.CRB650：最小抗拉强度为650MPa的冷拉带肋钢筋。

6.HRB400：最小屈服强度为400MPa的热轧带肋钢筋。

三、简述题

1.低碳钢拉伸过程经历了哪几个阶段？各阶段有何特点？低碳钢拉伸过程的指标如何？答：低碳钢拉伸过程经历了弹性、屈服、强化和紧缩四个阶段；各阶段特点如下：

弹性阶段：应力与应变成正比，钢材产生弹性变形；对应指标为弹性模量E；

屈服阶段：应力与应变不再成正比，产生塑性变形；此时即使应力减小，应变也会迅速增加；对应指标为屈服强度σs；

强化阶段：钢材对外力的抵抗能力重新增大；对应指标为抗拉强度σb；

紧缩阶段：钢材某一截面开始产生收缩，并最终从最细处断裂；对应指标为伸长率δ和断面收缩率Ψ。

2.什么是钢材的冷弯性能？怎样判定钢材冷弯性能合格？对钢材进行冷弯试验的目的是什么？

答：冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材试件按规定的弯曲角度和弯心直径对试件厚度比进行试验，若试件弯曲处无肉眼可见的裂纹，即认为冷弯性能合格。

冷弯试验可检验钢材的冷弯性能，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；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、裂缝及杂物等缺陷。

3.对钢材进行冷加工和时效处理的目的是什么？

答：对钢材进行冷加工强化可提高钢材的屈服强度，从而达到节约钢材的目的。

时效处理后钢材的屈服强度进一步提高，抗拉强度稍见增长，塑性和韧性继续有所降低，弹性模量可基本恢复。

对钢材进行冷加工强化还可以起到调直除锈的作用。

4.钢中含碳量的高低对钢的性能有何影响？

答：碳是决定钢材性质的主要元素。钢材随含碳量的增加，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。当含量超过1％时，钢材的极限强度开始降低。建筑过程用钢材含碳量不大于0.8％。此外，含碳量过高还会增加钢材的冷脆性和时效敏感性，降低抗腐蚀性和可焊性。

5.为什么碳素结构钢中Q235号钢在建筑钢材中得到广泛的应用？

答：Q235号钢含碳量为0.14～0.22％，属低碳钢，具有较高的强度，良好的塑性、韧性和可焊性，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土结构用钢要求，且成本较低。因此Q235号钢在建筑过程中得到广泛的应用。

6.预应力混凝土用钢绞线的特点和用途如何？结构类型有哪几种？

答：预应力混凝土用钢绞线强度高，并具有较好的柔韧性，质量稳定，施工简便，使用时可根据要求的长度切断，它适用于大荷载、大跨度、曲线配筋的预应力混凝土结构。

钢绞线按所用钢丝的根数分为1×2、1×3、1×7三种结构类型。

7.什么是钢材的锈蚀？钢材产生锈蚀的原因有哪些？防止锈蚀的方法如何？

答：钢材的锈蚀是指钢的表面与周围介质发生化学作用或物理化学作用遭到侵蚀而破坏的过程。

钢材锈蚀的原因主要是化学侵蚀和电化学侵蚀，使钢材表面氧化锈蚀。

防止锈蚀的方法主要是（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）

（2）金属覆盖——电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。

（3）非金属覆盖——在钢材表面用非金属材料做为保护膜,

如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。

（4）混凝土用钢筋的防锈——提高砼密实度；

钢筋砼保护层厚度；

限制使用含Cl-的外加剂；

钢筋涂覆环氧树脂或镀锌。