《建筑工程材料》课程教学资源（学习指导）06 金属材料.doc_大学文库

学习指导一一金属材料建筑工程中主要使用的金属材料是建筑钢材，其次是铸铁、铝合金等。本章重点介绍建筑钢材一、建筑钢材的基本知识钢，是以铁为主要元素，含一定量的强化元素碳及硅、锰、铬等合金元素，杂质硫、磷等含量控制在一定范围内。纯铁的塑性、韧性好，但强度和硬度太低，工程中很少使用。随着碳及合金元素的含量增大，其强度和硬度大幅度增加、但塑性和韧性有所降低。生铁中碳的含量较大，超过2%，有害杂质硫、磷的含量也较大，故其力学性能差，呈脆性材料的性质。钢是由生铁治炼而成的。通过治炼使其以铁为主要元素，内含有一定比例的碳及合金元素（根据不同的要求），并将其杂质的含量控制在规定的范围之内，这就是钢了。钢若以碳为主要强化元素，则称为碳素钢。按含碳量的大小，可分类低碳钢、中碳钢、高碳钢。在含一定量碳的同时，又含有较多的合金元素，则称为合金钢，按合金元素含量的大小，可分为低合金钢、中合金钢、高合金钢。钢中最有害的杂质是硫、磷。所以钢的质量等级是按钢中硫、磷的含量来划分的。分成普通质量、优质和特殊质量三等。钢的治炼是将生铁在治炼炉中加热至熔融，进行氧化以除杂质同时控制碳及合金元素含量，最后再脱氧。根据所用的炼炉钢可分为：空气转炉钢、氧气转炉、平炉钢和电炉钢。（以往质量较差的空气转炉钢已被氧气转炉钢代替。氧气转炉钢和平炉钢质量均很好。)根据冶炼后期脱氧（使Fe0还原为Fe,过程是FeO+C →Fe+CO↑，脱氧不完全时，在注模时仍有C0气泡从钢液中析出，像钢液沸腾了)，所以根据脱氧程度不同，有沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢之分。沸腾钢脱氧不充分，碳及磷、硫等的偏析（即元素在钢中分布不均匀，富集于某些区间的现象)较严重，因此沸腾钢的抗冲击韧性和可焊性较差，时效敏感性大，低温下脆性增大。但其成品率高，成本低。镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分，钢质量好，成本较高。半镇静钢质量和成本介于沸腾钢和镇静钢之间。二、建筑钢材的主要技术性质抗拉性能和冲击韧性是建筑钢材的主要力学性能，冷弯性能和焊

1 学习指导——金属材料建筑工程中主要使用的金属材料是建筑钢材，其次是铸铁、铝合金等。本章重点介绍建筑钢材。一、建筑钢材的基本知识钢，是以铁为主要元素，含一定量的强化元素碳及硅、锰、铬等合金元素，杂质硫、磷等含量控制在一定范围内。纯铁的塑性、韧性好，但强度和硬度太低，工程中很少使用。随着碳及合金元素的含量增大，其强度和硬度大幅度增加、但塑性和韧性有所降低。生铁中碳的含量较大，超过 2%，有害杂质硫、磷的含量也较大，故其力学性能差，呈脆性材料的性质。钢是由生铁冶炼而成的。通过冶炼使其以铁为主要元素，内含有一定比例的碳及合金元素（根据不同的要求），并将其杂质的含量控制在规定的范围之内，这就是钢了。钢若以碳为主要强化元素，则称为碳素钢。按含碳量的大小，可分类低碳钢、中碳钢、高碳钢。在含一定量碳的同时，又含有较多的合金元素，则称为合金钢，按合金元素含量的大小，可分为低合金钢、中合金钢、高合金钢。钢中最有害的杂质是硫、磷。所以钢的质量等级是按钢中硫、磷的含量来划分的。分成普通质量、优质和特殊质量三等。钢的冶炼是将生铁在冶炼炉中加热至熔融，进行氧化以除杂质同时控制碳及合金元素含量，最后再脱氧。根据所用的炼炉钢可分为：空气转炉钢、氧气转炉、平炉钢和电炉钢。（以往质量较差的空气转炉钢已被氧气转炉钢代替。氧气转炉钢和平炉钢质量均很好。）根据冶炼后期脱氧（使 FeO 还原为 Fe，过程是 FeO C Fe CO + ⎯⎯→ +  ，脱氧不完全时，在注模时仍有 CO 气泡从钢液中析出，像钢液沸腾了），所以根据脱氧程度不同，有沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢之分。沸腾钢脱氧不充分，碳及磷、硫等的偏析（即元素在钢中分布不均匀，富集于某些区间的现象）较严重，因此沸腾钢的抗冲击韧性和可焊性较差，时效敏感性大，低温下脆性增大。但其成品率高，成本低。镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分，钢质量好，成本较高。半镇静钢质量和成本介于沸腾钢和镇静钢之间。二、建筑钢材的主要技术性质抗拉性能和冲击韧性是建筑钢材的主要力学性能，冷弯性能和焊

2 接性能是建筑钢材的主要工艺性能。（一）抗拉性能 1、软钢抗拉性能软钢（低碳钢及你合金钢）拉伸的应力与应变曲线有明显的四个阶段即：弹性、屈服、强化和颈缩。钢材的抗拉性能指标有二个方面，四个指标：屈服强度与极限强度之比称为屈强比（  s /  b ）反映了钢材的利用率和使用中安全程度。屈强比不宜过大或过小，应在保证安全工作情况下有较高的利用率。比较适宜的屈强比应在 0.6～0.75 间，软钢的屈强比较小，可通过冷拉加以提高。伸长率（  ），表示钢材被拉断时的塑性变形值（ 1 0 l l − ）与原长（ 0 l ）之比，即 1 0 0  = −  ( ) / 100% l l l ，反映钢材的塑性变形能力。伸长率  有 5  和 10  ，分别表示（ 0 l ）与原直径 0 ( ) d 之比为 5 倍的伸长率（ 5  ）和 0 l / 0 d 为 10 的伸长率（ 10  ）。由于钢试件在颈缩部位的变形大，使得同一材质的 5  ＞ 10  。此外，还可以用截面收缩率（  ），即颈缩处断面积收缩值（ A A 0 − ）与原面积（ A0 ）之比，来表示钢的塑性变形能力。 2、高碳钢受拉时的应力-应变曲线与低碳钢的  - 曲线比，高碳钢的  - 曲线特点是：抗拉强度高、塑性变形下和没有明显的屈服点。其结构设计取值是人为规定的条件屈服点（  0.2 ），即将钢件拉伸至塑性变形达到原长的 0.2%时的应力值。（二）冲击韧性冲击韧性是指钢受动荷载时，吸收能量，抵抗破坏的能力。以冲断试件时单位面积所消耗的功（ k a ）来表示。影响冲击韧性的因素有钢的化学组成，晶体结构及表面状态和轧制质量，以及温度和时效作用等。随环境温度降低，钢的冲击韧性亦强度指标塑性指标屈服强度 σs 强度极限 σb 伸长率 δ 截面收缩率 ψ

降低，当达到某一负温时，钢的冲击韧性值（α）突然发生明显降低，此为钢的低温冷脆性。此刻温度称为脆性临界温度。在负温下使用时，要选用脆性临界温度低于环境温度的钢材。随时间的推移，钢的强度会提高，而塑性和韧性降低，此现象称为时效。因时效而使性能改变的程度为钢材的时效敏感性。钢材受到振动、冲击或随加工发生体积变形，均会加速完成时效。对于承受动荷载的重要结构，应选用时效敏感性小的钢材。一般塑性好的钢材其冲击韧性好。 (三)冷弯性能钢在常温下承受弯曲变形的能力是建筑钢材的重要工艺性能。规范规定用弯曲角度和弯心直径与试件厚度（或直径）比值表示。冷弯性能实质反映了钢材在不均匀变形下的塑性，在一定程度上比伸长率更能反映了钢的内部组织状态及内应力、杂质等缺陷，因此可以用冷弯的方法来检验钢的质量，特别是焊接质量。一般塑性好的钢材其冲击韧性好。 (四)焊接性能绝大多数钢结构、钢筋骨架、接头、埋件及连接等都采取焊接方式。焊接质量除与焊接工艺有关外，还与钢材的可焊性有关。当含碳量超过0.3%后，钢的可焊性变差。硫能使钢的焊接处产生热裂纹而硬脆。锰可克服硫引起的热脆性（锰在钢中可与硫组成硫化锰，从而克服硫的不利影响)。沸腾钢的可焊性较差。其它杂质含量增多，也会降低钢的可焊性。除上述性能外，当钢材受到交变应力作用时，还要求其具有一定的耐疲劳性。三、钢的晶体组织与化学成分对钢性能的影响钢的性质是钢的晶体组织和结构的综合表现。而化学组成是决定钢组织与结构的内在因素。为深入了解钢的性质，并进一步掌握利用某些加工手段，来提高或改善钢的某些性能，必须了解钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影响。 (一)钢的基本组织碳素钢的主要化学成分是铁和碳。碳原子与铁原子之间的结合有三种基本形式：固溶体、化合物和二者的机械混合物。 1、固溶体以铁为溶剂，碳为溶质，固溶后形成的“固态溶液” 称其为固溶体。碳原子较小，常溶于铁原子规则排列的“晶体”（常 3

3 降低，当达到某一负温时，钢的冲击韧性值（ k a ）突然发生明显降低，此为钢的低温冷脆性。此刻温度称为脆性临界温度。在负温下使用时，要选用脆性临界温度低于环境温度的钢材。随时间的推移，钢的强度会提高，而塑性和韧性降低，此现象称为时效。因时效而使性能改变的程度为钢材的时效敏感性。钢材受到振动、冲击或随加工发生体积变形，均会加速完成时效。对于承受动荷载的重要结构，应选用时效敏感性小的钢材。一般塑性好的钢材其冲击韧性好。（三）冷弯性能钢在常温下承受弯曲变形的能力是建筑钢材的重要工艺性能。规范规定用弯曲角度和弯心直径与试件厚度（或直径）比值表示。冷弯性能实质反映了钢材在不均匀变形下的塑性，在一定程度上比伸长率更能反映了钢的内部组织状态及内应力、杂质等缺陷，因此可以用冷弯的方法来检验钢的质量，特别是焊接质量。一般塑性好的钢材其冲击韧性好。（四）焊接性能绝大多数钢结构、钢筋骨架、接头、埋件及连接等都采取焊接方式。焊接质量除与焊接工艺有关外，还与钢材的可焊性有关。当含碳量超过 0.3%后，钢的可焊性变差。硫能使钢的焊接处产生热裂纹而硬脆。锰可克服硫引起的热脆性（锰在钢中可与硫组成硫化锰，从而克服硫的不利影响）。沸腾钢的可焊性较差。其它杂质含量增多，也会降低钢的可焊性。除上述性能外，当钢材受到交变应力作用时，还要求其具有一定的耐疲劳性。三、钢的晶体组织与化学成分对钢性能的影响钢的性质是钢的晶体组织和结构的综合表现。而化学组成是决定钢组织与结构的内在因素。为深入了解钢的性质，并进一步掌握利用某些加工手段，来提高或改善钢的某些性能，必须了解钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影响。（一）钢的基本组织碳素钢的主要化学成分是铁和碳。碳原子与铁原子之间的结合有三种基本形式：固溶体、化合物和二者的机械混合物。 1、固溶体以铁为溶剂，碳为溶质，固溶后形成的“固态溶液”，称其为固溶体。碳原子较小，常溶于铁原子规则排列的“晶体”（常

温下为体心立方体晶格称αFe)间隙中，碳的溶入造成原晶格歪扭 (或畸变)，从而使固溶体得到强化。 2、化合物铁和碳的化合物(F©C)。其晶格与纯铁的晶格不同，碳化铁性质硬、脆。 3、机械混合物上述两种组成物的晶格及性质不改变，而按定比例机械混合而成。它往往比单一固溶体有更高的强度和硬度，但塑性等性能不如单一固溶体。钢的晶体组织就是由上述的单一或多种结合形式所构成的具有一定形态的集合体。钢的晶体组织及含量是受碳含量和结晶时的温度条件所决定的。在极缓慢冷却条件（称标准条件）下，钢的基本组织有四种，下表所列为常温下存在的三种晶体组织及其特征。在缓慢降温至1390~910℃间时，碳溶入面心立方晶格的y-Fe 中的固溶体称为奥氏体。溶碳能力强，存在较多滑移面，便于热加工。当温度低于910℃时，奥氏体分解出珠光体和铁素体（或渗碳体）， 723℃全部分解完。抗拉强度伸长率布氏使度名称组织特征 (MPa) (%) (HB) 在910C以下，C在a-fe中的固溶体、晶格间隙小、溶碳能力低铁素体约250 4050 约80 常温下溶碳0.006%，有拉多滑面碳、铁化合物(FeC)。品体结松渗碳体复杂，硬脆，无延性。碳含量占约30 ≈0 600-800 6.67% 珠光体铁素体与渗碳体按比例混合的 750-850 10-25 200 致密层状组织，碳含量为0.8% (二)晶体组织对钢性能的影响 1、含碳量与钢的晶体组织及性能的关系碳素钢含碳量与品体组织及性能间关系。随含碳量增加钢的基本组织中铁素体逐渐减少，珠光体增加。至碳含量达0.8%时，全由珠光体组成。此时的钢称为共析钢。随碳含量继续增加，珠光体减少，渗碳体增加。随含碳量增加，塑性和韧性降低，硬度增加，但抗拉强度受渗碳体硬脆性大的影响，开始降低

4 温下为体心立方体晶格称  -Fe）间隙中，碳的溶入造成原晶格歪扭（或畸变），从而使固溶体得到强化。 2、化合物铁和碳的化合物（Fe3C）。其晶格与纯铁的晶格不同，碳化铁性质硬、脆。 3、机械混合物上述两种组成物的晶格及性质不改变，而按一定比例机械混合而成。它往往比单一固溶体有更高的强度和硬度，但塑性等性能不如单一固溶体。钢的晶体组织就是由上述的单一或多种结合形式所构成的具有一定形态的集合体。钢的晶体组织及含量是受碳含量和结晶时的温度条件所决定的。在极缓慢冷却条件（称标准条件）下，钢的基本组织有四种，下表所列为常温下存在的三种晶体组织及其特征。在缓慢降温至 1390～910℃间时，碳溶入面心立方晶格的  -Fe 中的固溶体称为奥氏体。溶碳能力强，存在较多滑移面，便于热加工。当温度低于 910℃时，奥氏体分解出珠光体和铁素体（或渗碳体）， 723℃全部分解完。名称组织特征抗拉强度（MPa）伸长率（%）布氏硬度（HB）铁素体在 910℃以下,C 在  -Fe 中的固溶体、晶格间隙小、溶碳能力低，常温下溶碳 0.006%，有较多滑移面约 250 40～50 约 80 渗碳体碳、铁化合物（Fe3C）。晶体结构复杂，硬脆，无延性。碳含量占 6.67% 约 30  0 600～800 珠光体铁素体与渗碳体按比例混合的致密层状组织，碳含量为 0.8% 750～850 10～25 200 （二）晶体组织对钢性能的影响 1、含碳量与钢的晶体组织及性能的关系碳素钢含碳量与晶体组织及性能间关系。随含碳量增加钢的基本组织中铁素体逐渐减少，珠光体增加。至碳含量达 0.8%时，全由珠光体组成。此时的钢称为共析钢。随碳含量继续增加，珠光体减少，渗碳体增加。随含碳量增加，塑性和韧性降低，硬度增加，但抗拉强度受渗碳体硬脆性大的影响，开始降低

2、温度变化时，晶体组织的变化与钢的力学性能间关系。将常温下的钢，加热到一定温度后，再以适当速度冷却到室温，以改变钢的晶体组织，从而得到所需性能钢的工艺，叫做热处理。热处理的方法有多种。建筑工程中使用的调质钢就是经淬火（将加热到910℃以上的钢急冷生成马氏体晶体)后再经回火（常采用加热到500~650℃ 称高温回火，再缓慢降温)，使其保持淬火时已获得的提高强度的效果，同时消除内应力，使塑性和韧性得到改善的热处理钢低温下使用的某些钢材，由于碳、磷含量高，且偏析较严重，出现韧性显著降低、脆性增加，称为冷脆性。若遇高温时，如超过723℃，钢的机械强度显著降低，塑性变形增大，因此建筑钢材是不耐火的。 3、晶体结构中的缺陷对钢性能的影响在实际生产中，达不到“极缓慢冷却”条件，因此，钢的晶体结构中存在着许许多多的缺陷，造成钢组织的不均质性，使钢的性能不仅受到晶体基本组织及其含量的影响，同时还受到各种缺陷的影响：一般情况下，当钢材受力初始，在缺陷（如位错）处产生较大的塑性变形，当变形达到一定程度时，缺陷数量增多（畸变加剧），对变形的阻碍作用增强，钢材塑性变形开始减小，强度提高，在宏观上，表现出受拉钢材由屈服阶段过渡到强化阶段。 (三)化学成分对钢性能的影响非合金钢中除含铁、碳外，还含有磷、硫、氮、氧等元素。一般情况下，磷使钢强度、硬度提高，塑性和韧性降低，尤其增加钢的冷脆性，此外，还降低钢的其它性能：硫使钢的焊接性能降低，焊接时易产生脆裂现象，称热脆性、氮使钢强度增加，但降低塑性和韧性：显著增加时效敏感性：氧使钢的强度、塑性均降低，增加热脆性和时效敏感性。掺入合金元素锰和硅会提高钢的强度，锰还可以克服由硫、氧引起的热脆性；钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)都是有益的合金元素。能细化晶粒，使钢强度、韧性提高，而塑性和加工性稍有降低（合金元素对钢的强化作用十分显著，故合金钢的用量较多)。若考虑到不同元素对钢性质的影响，并加以利用，则可以生产出多种低合金钢和合金钢。四、钢材的冷加工强化与时效处理 (一)冷加工强化将建筑钢材在常温下进行冷加工（冷拉、冷拔和冷轧），使之产

5 2、温度变化时，晶体组织的变化与钢的力学性能间关系。将常温下的钢，加热到一定温度后，再以适当速度冷却到室温，以改变钢的晶体组织，从而得到所需性能钢的工艺，叫做热处理。热处理的方法有多种。建筑工程中使用的调质钢就是经淬火（将加热到 910℃以上的钢急冷生成马氏体晶体）后再经回火（常采用加热到 500～650℃ 称高温回火，再缓慢降温），使其保持淬火时已获得的提高强度的效果，同时消除内应力，使塑性和韧性得到改善的热处理钢。低温下使用的某些钢材，由于碳、磷含量高，且偏析较严重，出现韧性显著降低、脆性增加，称为冷脆性。若遇高温时，如超过 723℃，钢的机械强度显著降低，塑性变形增大，因此建筑钢材是不耐火的。 3、晶体结构中的缺陷对钢性能的影响在实际生产中，达不到“极缓慢冷却”条件，因此，钢的晶体结构中存在着许许多多的缺陷，造成钢组织的不均质性，使钢的性能不仅受到晶体基本组织及其含量的影响，同时还受到各种缺陷的影响。一般情况下，当钢材受力初始，在缺陷（如位错）处产生较大的塑性变形，当变形达到一定程度时，缺陷数量增多（畸变加剧），对变形的阻碍作用增强，钢材塑性变形开始减小，强度提高，在宏观上，表现出受拉钢材由屈服阶段过渡到强化阶段。（三）化学成分对钢性能的影响非合金钢中除含铁、碳外，还含有磷、硫、氮、氧等元素。一般情况下，磷使钢强度、硬度提高，塑性和韧性降低，尤其增加钢的冷脆性，此外，还降低钢的其它性能；硫使钢的焊接性能降低，焊接时易产生脆裂现象，称热脆性、氮使钢强度增加，但降低塑性和韧性；显著增加时效敏感性；氧使钢的强度、塑性均降低，增加热脆性和时效敏感性。掺入合金元素锰和硅会提高钢的强度，锰还可以克服由硫、氧引起的热脆性；钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）都是有益的合金元素。能细化晶粒，使钢强度、韧性提高，而塑性和加工性稍有降低（合金元素对钢的强化作用十分显著，故合金钢的用量较多）。若考虑到不同元素对钢性质的影响，并加以利用，则可以生产出多种低合金钢和合金钢。四、钢材的冷加工强化与时效处理（一）冷加工强化将建筑钢材在常温下进行冷加工（冷拉、冷拔和冷轧），使之产

生塑性变形，从而提高屈服强度，相应降低了塑性和韧性，这种加工方法称为钢筋的冷加工处理。 1.冷拉冷拉加工就是将热轧钢筋用冷拉设备进行张拉，通过冷拉，其屈服点提高20%~30%，而抗拉强度基本不变，塑性和韧性相应降低。 2.冷拔冷拔加工是强力拉拔钢筋使其通过截面小于钢筋截面积的拔丝模。冷拔作用比纯拉伸的作用强烈，钢筋不仅受拉，同时还受到挤压作用。经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，其屈服点可提高 40%~60%,但其已失去软钢的塑性和韧性，具有硬钢的性能。 3.冷轧冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面按一定规律变化的钢筋，可提高其强度和与混凝土间的凝聚力。钢筋在冷轧时，纵向和横向同时产生变形，因而能较好地保持塑性的性质和内部结构的均匀性。产生冷加工强化的原因是钢材在冷加工变形时，由于晶粒间产生滑移，晶粒形状改变，有的被拉长，有的被压扁，甚至变成纤维状。同时在滑移区域，晶粒破碎，晶格歪扭，从而对继续滑移造成阻力，要使它重新产生滑移就必须增加外力，这就意味着屈服强度有所提高，但由于减少了可以利用的滑移面，故钢的塑性降低。另外在塑性变形中产生了内应力，钢材的弹性模量降低。 (二)时效钢材经冷加工后，随着时间的延长，钢的屈服强度和抗拉强度逐渐提高而塑性和韧性逐渐降低的现象，称为应变时效，简称时效。经过冷拉的钢筋在常温下存放15~20d,或加热到100℃~200℃并保持一定时间，这个过程成为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。冷拉以后再经时效处理的钢筋，其屈服点进一步提高，抗拉极限强度稍有增长，塑性继续降低。由于时效过程中内应力消减，故弹性模量可基本恢复。钢材中氮、氧含量高，时效敏感性大。受动荷载作用经常处于中温条件下工作曲钢结构，避免脆性过大、防止突然断裂，应选用应变时效敏感性系数较小的钢材。五、常用建筑钢材建筑钢材可分为钢筋混凝土用钢材和钢结构用型钢。 6

6 生塑性变形，从而提高屈服强度，相应降低了塑性和韧性，这种加工方法称为钢筋的冷加工处理。 1.冷拉冷拉加工就是将热轧钢筋用冷拉设备进行张拉，通过冷拉，其屈服点提高20％～30％，而抗拉强度基本不变，塑性和韧性相应降低。 2.冷拔冷拔加工是强力拉拔钢筋使其通过截面小于钢筋截面积的拔丝模。冷拔作用比纯拉伸的作用强烈，钢筋不仅受拉，同时还受到挤压作用。经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，其屈服点可提高 40%～60%，但其已失去软钢的塑性和韧性，具有硬钢的性能。 3.冷轧冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面按一定规律变化的钢筋，可提高其强度和与混凝土间的凝聚力。钢筋在冷轧时，纵向和横向同时产生变形，因而能较好地保持塑性的性质和内部结构的均匀性。产生冷加工强化的原因是钢材在冷加工变形时，由于晶粒间产生滑移，晶粒形状改变，有的被拉长，有的被压扁，甚至变成纤维状。同时在滑移区域，晶粒破碎，晶格歪扭，从而对继续滑移造成阻力，要使它重新产生滑移就必须增加外力，这就意味着屈服强度有所提高，但由于减少了可以利用的滑移面，故钢的塑性降低。另外在塑性变形中产生了内应力，钢材的弹性模量降低。（二）时效钢材经冷加工后，随着时间的延长，钢的屈服强度和抗拉强度逐渐提高而塑性和韧性逐渐降低的现象，称为应变时效，简称时效。经过冷拉的钢筋在常温下存放15～20d，或加热到100℃～200℃并保持一定时间，这个过程成为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。冷拉以后再经时效处理的钢筋，其屈服点进一步提高，抗拉极限强度稍有增长，塑性继续降低。由于时效过程中内应力消减，故弹性模量可基本恢复。钢材中氮、氧含量高，时效敏感性大。受动荷载作用经常处于中温条件下工作曲钢结构，避免脆性过大、防止突然断裂，应选用应变时效敏感性系数较小的钢材。五、常用建筑钢材建筑钢材可分为钢筋混凝土用钢材和钢结构用型钢

7 强度等级代冷弯试验号外形钢种公称直径 a /mm 屈服强度 /MPa 抗拉强度 /MPa 伸长率 5  /% 角度弯心直径 HRB235 光圆低碳钢 8～20 235 370 25 180° d = a 6～25 d = a3 HRB335 28～50 335 400 490 16 180° d = a4 6～25 d = a4 HRB400 月牙肋低碳钢合金钢 28～50 570 14 180° d = a5 6～25 d = a6 HRB500 等高肋中碳钢合金钢 28～50 500 630 12 180° d = a7 （一）钢筋混凝土用钢材 1.热轧钢筋根据《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499－1998）、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB13014－1991的规定，热轧带肋钢筋的牌号由 HRB和牌号的屈服点最小值构成。H，R，B 分别为热轧（Hot rolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335，HRB400，HRB500三个牌号。各牌号钢筋的力学性能和工艺性能应符合表7-1的规定。热轧带肋钢筋要求按表7-1中规定的弯心直径，经弯曲180°后，钢筋受弯部位的表面不准出现裂纹。热轧钢筋中应用最多的是普通碳钢中的Q235A，它的强度虽然不高，但塑性、焊接性能都好，便于加工成形。盘圆钢筋不仅用于中型构件的受力筋，而且用于一般构件的构造筋，同时它还是。表7－1 热扎钢筋的力学性能和工艺性能 2.冷扎带肋钢筋国家标准《冷轧带肋钢筋》（GB 13788—2000）规定，冷轧带肋钢筋是用低碳钢热轧盘圆钢筋在其表面沿长度方向均匀地冷轧成两面或三面带有横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋用代号CRB表示，按抗拉强度的不同，将冷轧带肋钢筋划分成五个牌号：CRB550、CRB650、CRB800、 CRB970和CRB1170，其中CRB550钢筋的公称直径范围为4～12mm； CRB650及以上牌号钢筋的公称直径为4、5、6mm。各牌号钢筋的力学性能和工艺性能表7-2，的规定CRB550可作为普通混凝土结构的配筋；其他牌号则可作为预应力混凝土结构配筋。由于钢筋表面轧有肋痕，故有效地克服了冷拉、冷拔钢筋与混凝土握裹力低的缺点，同时还具

4.预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理钢筋是用普通热轧中碳低合金钢经淬火和回火调质而成，按其螺纹外形分有纵肋和无纵肋两种（均有横肋）。通常有三个规格，即公称直径6mm,8mm和l0mm。这种钢筋不能冷拉和焊接，且对应力腐蚀及缺陷敏感性较强，因其具有高强度、高韧性和高粘结力及塑性降低少等优点，特别适用于预应力混凝土构件的配筋。 5.钢丝与钢绞线将直径为6.5~8mm的Q235圆盘条，在常温下通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模，以强力拉拔工艺拔制成直径为3mm、4m、5mm的圆截面钢丝，称为冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝的性能与原料强度利引拔后的截面总压缩率有关。其力学性能应符合国家标准(GB 50204-1992)的规定。由于冷拔低碳钢丝的塑性大幅度下降，硬脆性明显，目前，该类钢丝的应用受到一定的限制。用作预应力混凝土构件的钢丝，其力学性能应符合国标GB/T5223-1995)的规定。 (二)钢结构用钢材 1.碳素结构钢碳素结构钢是碳素钢中的一类，可加工成各种型钢、钢筋和钢丝，适用于一般结构和工程。国家标准《碳素结构钢》(GB700-88)具体规定了它的牌号表示方法、技术要求、试验方法、检验规则等。 (1)牌号表示方法钢的牌号由代表屈服强度的字母、下屈服强度数值、质量等级符号、脱氧程度符号等四个部分按顺序组成。例如：Q235一A·F Q一钢材屈服强度代号： 235一下屈服强度数值： A,B,C,D-质量等级代号： F一沸腾钢代号； b一半镇静钢代号 Z一镇静钢代号； TZ一特殊镇静钢代号。在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号可予以省略。根据《碳素结构钢》规定，碳素结构钢分为Q195,Q215,Q235, Q255,Q275五种牌号。上面的例子Q235一A·F,它表示屈服强度为 235MPa的A级沸腾钢。 9

9 4.预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理钢筋是用普通热轧中碳低合金钢经淬火和回火调质而成，按其螺纹外形分有纵肋和无纵肋两种（均有横肋）。通常有三个规格，即公称直径6mm，8mm和10mm。这种钢筋不能冷拉和焊接，且对应力腐蚀及缺陷敏感性较强，因其具有高强度、高韧性和高粘结力及塑性降低少等优点，特别适用于预应力混凝土构件的配筋。 5.钢丝与钢绞线将直径为6.5～8mm的Q235圆盘条，在常温下通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模，以强力拉拔工艺拔制成直径为3mm、4mm、5mm的圆截面钢丝，称为冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝的性能与原料强度和引拔后的截面总压缩率有关。其力学性能应符合国家标准（GB 50204-1992）的规定。由于冷拔低碳钢丝的塑性大幅度下降，硬脆性明显，目前，该类钢丝的应用受到一定的限制。用作预应力混凝土构件的钢丝，其力学性能应符合国标GB/T 5223-1995）的规定。（二）钢结构用钢材 1.碳素结构钢碳素结构钢是碳素钢中的一类，可加工成各种型钢、钢筋和钢丝，适用于一般结构和工程。国家标准《碳素结构钢》（GB 700-88）具体规定了它的牌号表示方法、技术要求、试验方法、检验规则等。（1）牌号表示方法钢的牌号由代表屈服强度的字母、下屈服强度数值、质量等级符号、脱氧程度符号等四个部分按顺序组成。例如：Q235—A·F Q－钢材屈服强度代号； 235－下屈服强度数值； A，B，C，D－质量等级代号； F－沸腾钢代号； b－半镇静钢代号； Z－镇静钢代号； TZ－特殊镇静钢代号。在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号可予以省略。根据《碳素结构钢》规定，碳素结构钢分为Q195，Q215，Q235， Q255，Q275 五种牌号。上面的例子Q235—A·F，它表示屈服强度为 235MPa的A级沸腾钢