1
第 2章 建筑金属材料
2.1 钢材的分类
钢材的化学成分
生产钢不可避免元素,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
第 2章 建筑金属材料
2.1.1 分类
1.按化学成分分类
低碳钢：含碳量 <0.25%
中碳钢：低碳钢：含碳量０,25%～ 0.6%
高碳钢：含碳量 >0.6%
（ 1） 碳素钢
（ 碳钢 ）
（ 2） 合成钢 —— 专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢：合金元素总含量 <5%
中合金钢：合金元素总含量 5%～ 10%
高合金钢：合金元素总含量 >10%
3
第 2章 建筑金属材料
2．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.050%,含磷量 ≤0.045%
优质钢：含硫量 ≤0.035%,含磷量 ≤0.035%
高级优质钢：含硫量 ≤0.025%,含磷量 ≤0.025%，
牌号后加, 高, 或, A”
特级优质钢：含硫量 ≤0.015%,含磷量 ≤0.015%，
后 加, E”
4
第 2章 建筑金属材料
3.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分, 代号, F”
镇静钢：脱氧充分, 代号, 2”
半镇静钢：脱氧程度介于, F”与, 2”之间, 代号, b”
特殊镇静钢：脱氧彻底, 代号, TZ”
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：不锈钢 （ 具有各种特殊的物理化学性质 ）
5
第 2章 建筑金属材料
2.1.2 钢材中的常存杂质
硫, 来自矿石燃料, 生成 FeS,钢材加工时易裂缝, 热脆性 。
磷, 来自矿石燃料, 生成 Fe3P,脆性很大 。
碳, 炼钢氧化过程中存于缸中, 害处大于一处, 故归于有害元素 。
锰, 炼钢时脱氧, 硫残留钢中, 具有很强的脱氧, 硫能力, 大大改善
钢材加工性能 。
硅, 脱氧剂, 较锰强 。
两面性：硅很低时, 强度增加；硅很高时, 其他性能降低 。
氧, 与碳, 磷相似 。
有
害
元
素
6
第 2章 建筑金属材料
2.2 建筑材料的主要技术性能
力学性质：强度, 弹性, 塑性, 耐磨性 …
工艺性质 （ 可加工性 ）,冷弯, 可焊性
7
第 2章 建筑金属材料
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 。
拉伸过程分四个阶段：
OA：弹性阶段
AB：屈服阶段
BC：强化阶段
CD：颈缩阶段
8
第 2章 建筑金属材料
拉伸性能指标：主要有 屈服点, 抗拉强度和伸长率等 。
（ 1） 屈服强度 （ 屈服点 ）
上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力；
下屈服强度,不计初始瞬时效应时的最小强度, 即 屈服点
0
s A
FS??
Fs —— 屈服阶段最小应力 (首次回针所对应的力 ),N；
Ao —— 钢材的截面积, mm2。
注意,有些钢材无明显屈服点 （ 合金钢, 高碳钢等硬钢 ）,
应采用产生残余变形为 0.2%原标距长度时的应力
作为屈服点 （ 称条件屈服点 ）,记为 σ 0.2或者 σ P0.2。
9
第 2章 建筑金属材料
（ 2） 抗拉强度,钢材所能承受的最大强度 。
Fb—— 为最大应力, N。
相反, 值越小, 可靠性越低, 安全性越低 。
因此, 强屈比一般不低于 1.2,抗震结构一般不低于 1.25。
0
b A
Fb??
可靠性参数
s
b
?
??强屈比
值得注意,强屈比的概念
值 越大可靠性越高，安全性越高，
但利用率降低，浪费增大。
10
第 2章 建筑金属材料
（ 3） 伸长率,塑性指标 。
意义,? 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 。
? 值有两种,?5—— 表示 l0=5d0,d0—— 钢材直径；
?10—— l0=10d0。
%100l ll
0
01 ????
lo—— 试件原始标距长度,mm ；
l1— — 试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度,mm。
11
第 2章 建筑金属材料
（ 4） 断面收缩率,塑性指标 。
AO—— 试样拉断后颈缩处的截面积, mm2；
A1—— 表示钢材的原始截面积, mm2。
伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力 。
0
10
A
AA ???
12
第 2章 建筑金属材料
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 。
指标,试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作 ak,J/cm2。
ak值愈大, 钢材的冲击韧性愈好 。
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。
危害极大
冲击韧性试验原理图
13
第 2章 建筑金属材料
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 。
14
第 2章 建筑金属材料
（ 1）冷弯性能
冷弯性能试验,试件被弯曲的角度 （ 90°, 180° ） 。
冷弯试验意义,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。
冷弯试验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。
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。
15
第 2章 建筑金属材料
（ 2）焊接性能
? 焊接方式：搭接, 对接
? 焊接要求,① 焊接处 （ 焊缝及其附近过热区 ） 不产生
? 裂缝及硬脆倾向 。
? ② 焊接处与母材一致, 即拉伸试验, 强度
? 不低于原钢材强度 。
? 影响因素,碳, 合金元素等杂质元素越多, 可焊性越小 。
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第 2章 建筑金属材料
2.3 钢材的强化与加工
2.3.1 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 。
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第 2章 建筑金属材料
2.3.2 时效处理
—— 将经过冷拉的钢筋于 常温下存放 15～ 20d,或
加热到 100～ 200℃ 并保持一段时间,这个过程称为时效处理 。
自然时效
作用, 钢筋冷拉以后再经过
时效处理，其屈服点
进一步提高，塑性继
续有所降低。
∵ 时效过程中应力的消减，
∴ 弹性模量可基本恢复。
人工时效
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第 2章 建筑金属材料
2.4 钢材的锈蚀与防护
2.4.1 钢材的锈蚀
—— 钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏,
称为钢材的锈蚀 。
化学锈蚀
电化学锈蚀
—— 钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数
是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境
中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。
—— 钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质
的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元
素失去了电子成为 Fe2+进入介质溶液，与溶液中的 OH-离
子结合生成 Fe（ OH） 2。
锈蚀的结果,在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，
降低钢材的性能，因而承载力降低。
19
第 2章 建筑金属材料
2.4.2 钢材的防护
三个方面,从改变钢材本身的易腐蚀性, 隔离环境中的侵蚀
性介质或改变钢材表面的电化学过程 。
（ 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
20
第 2章 建筑金属材料
2.5 土木工程常用钢材
2.5.1 钢结构用钢
2.5.2 混凝土结构用钢
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第 2章 建筑金属材料
2.5.1 钢结构用钢
1.碳素结构钢
（ 1） 碳素结构钢的牌号
表示按顺序,屈服点字母 （ Q）, 屈服点数值 （ 单位 MPa）,
质量等级 （ 有 A,B,C,D 4级, 逐级提高 ） 和脱氧方法
（ F：沸腾钢, b：半镇钢, Z：镇静钢, TZ：特殊镇钢 。
牌号表示时 Z,TZ可省略 ） 。
例如,Q235— A·F 表示屈服点为 235MPa,A级沸腾钢 。
Q235— B 表示屈服点为 235MPa,B级镇静钢 。
22
第 2章 建筑金属材料
（ 2）碳素结构钢的选用
? 碳素结构钢依牌号增大, 含碳量增加, 其强度增大, 但塑性和韧性降低 。
? 建筑工程中主要应用 Q235号钢,可用于轧制各种型钢, 钢板, 钢管与钢筋 。
具有较高的强度, 良好的塑性, 韧性, 可焊性及可加工等综合性能好,且
冶炼方便, 成本较低, 因此广泛用于一般钢结构 。 其中 C,D级可用在重要
的焊接结构 。
? Q195,Q215号钢材强度较低, 但塑性, 韧性较好, 易于冷加工, 可制作
铆钉, 钢筋等 。 Q225,Q275号钢材强度高, 但塑性, 韧性, 可焊性差,
可用于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件及螺栓等 。
? 受动荷载作用结构, 焊接结构及低温下工作的结构, 不能选用 A,B质量
等级钢及沸腾钢 。
23
第 2章 建筑金属材料
2.低合金高强度结构钢
（ 1） 低合金高强度钢的牌号
共有 5个牌号
牌号由三部分表示,含碳量, 合金元素的种类及含量 。 前两位
数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符合表示按主次加
入的合金元素；合金元素后面如未附数字, 表示其平均含量在
1.5%以下；如附有数字, 2”,表示其平均含量在 1.5%～ 2.5%之间
最后如附有, b”,表示为半镇静钢, 否则为镇静钢 。
例如,16Mn 表示平均含碳量为 0.16%，
平均含碳量低于 1.5%的镇静钢 。
24
第 2章 建筑金属材料
（ 2）低合金高强度钢的选用
? 低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击性强，
使用寿命长等良好的综合性能；具有良好的可焊性及冷加工性，易于加
工与施工，因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑（如
大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。
与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。
? 当低合金钢中的铬含量达 11.5%时，铬就在合金金属的表面形成一层惰性
的氧化铬膜，成为不锈钢。
不锈钢具有低的导热性，良好的耐蚀性能等优点；缺点是温度变化
时膨胀性较大。
不锈钢既可以作为承重构件，又可以作为建筑装饰材料。
25
第 2章 建筑金属材料
2.5.2 混凝土结构用钢
1.热轧钢筋
（ 1） 牌号
热轧钢筋分为 R235,HRB335,HRB400,HRB500四个牌号 。
牌号意义,R代表热轧光圆钢筋, HRB代表热轧带肋钢筋,
其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成, 表面光圆；
热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成, 外表带肋 。
牌号中的数字,表示热轧钢筋的屈服强度 。
26
第 2章 建筑金属材料
（ 2）热轧钢筋的选用
? 光圆钢筋的强度较低, 但塑性及焊接性好, 便于冷加工, 广泛
用做普通钢筋混凝土 。
? HRB325,HRB400带肋钢筋的强度较高, 塑性及焊接性也较好,
广泛用做大, 中型钢筋混凝土结构的受力钢筋 。
? HRB500带肋钢筋强度高, 但塑性与焊接性较差, 适宜作预应
力钢筋 。
27
第 2章 建筑金属材料
2.冷拉热轧钢筋
为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对
热轧钢筋进行冷拉。
冷拉热轧钢筋分为,冷拉 Ⅰ 级、冷拉 Ⅱ 级、
冷拉 Ⅲ 级、冷拉 Ⅳ 级
28
第 2章 建筑金属材料
（ 3） 冷拉热轧钢筋的选用
? 冷拉 I级钢筋适用作非预应力受拉钢筋 。
? 冷拉 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 级钢筋强度较高, 可用作预应力混凝土结构
的预应力筋 。
? 由于冷拉钢筋的塑性, 韧性较差, 易发生脆断, 因此, 冷拉
钢筋不宜用于负温度, 受冲击或重复荷载作用的结构 。
29
第 2章 建筑金属材料
3.冷轧带肋钢筋
? 冷轧带肋钢筋是用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在
其表面冷轧成三面有肋的钢筋。
? 冷轧带肋钢筋代号为 CR，按抗拉强度分为三级,CRB550、
CRB650,CRB800,CRB970,CRB1170，其中数值表示钢筋应达
到的最小抗拉强度值 。
? 冷轧带肋钢筋提高了钢筋的握裹力，可广泛用于中、小预应力
混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件，也可用于焊接钢
筋网。
30
第 2章 建筑金属材料
4.冷轧扭钢筋
? 加工,冷轧扭钢筋由低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机
调直, 冷轧并冷扭一次成型, 具有规定截面形状和节
距的连续螺旋状钢筋 。
? 分类,按其截面形状不同分为 I型 (矩形截面 )和 Ⅱ 型 (菱形
截面 )两种类型 。 代号为 LZN。
? 应用,冷轧扭钢筋可适用于钢筋混凝土构件,
? 特点,冷轧扭钢筋与混凝土的握裹力与其螺距大小有直接关
系 。 螺距越小,握裹力越大,但加工难度也越大,因此,
应选择适宜的螺距 。 冷轧扭钢筋在拉伸时无明显屈服
台阶, 为安全起见, 其 抗拉设计强度采用 0.8σ b。
31
第 2章 建筑金属材料
5.热处理钢筋
? 加工,热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理
而成的。代号为 RB150。
? 种类,按螺纹外形可分为有纵肋和无纵肋两种。
? 牌号,热处理钢筋有 40SiMn,48Si2Mn和 45Si2Cr等三个牌号 。
? 应用,目前主要用于预应力混凝土轨枕，用以代替高强度钢丝，
配筋根数减少,制作方便,锚固性能好,建立预应力稳定。
也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁，使用效果良好。
热处理钢筋系成盘供应（每盘长约 20mm），开盘后能自
然伸直，不需调直、焊接，故施工简单，并可节约钢材。
32
第 2章 建筑金属材料
6.预应力混凝土用钢丝和钢绞线
（ 1） 预应力钢丝
? 分类,按交货状态分为冷拉钢丝及消除应力钢丝两种；按外形
分为光面钢丝, 刻痕钢丝, 螺旋钢丝三种；按松驰能力
分为 I级松驰和 Ⅱ 级松驰两级 。
? 代号,RCD（ 冷拉钢丝 ）, S（ 消除应力钢丝 ）, SI（ 消除应力
刻痕钢丝 ）, SH（ 消除应力螺旋肋钢丝 ） 。
（ 2） 预应力钢绞线
? 分类,按捻制结构分为三类：用两根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示
为 1× 2）, 用三根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示为 1× 3）,
用七根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示为 1× 7） 。
按应力松驰能力分为 I级松驰和 Ⅱ 级松驰两种 。
33
第 2章 建筑金属材料
（ 3） 预应力钢丝和钢绞线的应用
主要用于大跨度, 大负荷的桥梁, 电杆, 枕轨, 屋架,
大跨度吊车梁等, 安全可靠, 节约钢材, 且不需冷拉, 焊
接接头等加工, 因此, 在土木工程中得到广泛应用 。
34
结束语
T H A N K S !
THIS IS END OF THIS
PART!
第 2章 建筑金属材料
2.1 钢材的分类
钢材的化学成分
生产钢不可避免元素,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
第 2章 建筑金属材料
2.1.1 分类
1.按化学成分分类
低碳钢：含碳量 <0.25%
中碳钢：低碳钢：含碳量０,25%～ 0.6%
高碳钢：含碳量 >0.6%
（ 1） 碳素钢
（ 碳钢 ）
（ 2） 合成钢 —— 专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢：合金元素总含量 <5%
中合金钢：合金元素总含量 5%～ 10%
高合金钢：合金元素总含量 >10%
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第 2章 建筑金属材料
2．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.050%,含磷量 ≤0.045%
优质钢：含硫量 ≤0.035%,含磷量 ≤0.035%
高级优质钢：含硫量 ≤0.025%,含磷量 ≤0.025%，
牌号后加, 高, 或, A”
特级优质钢：含硫量 ≤0.015%,含磷量 ≤0.015%，
后 加, E”
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第 2章 建筑金属材料
3.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分, 代号, F”
镇静钢：脱氧充分, 代号, 2”
半镇静钢：脱氧程度介于, F”与, 2”之间, 代号, b”
特殊镇静钢：脱氧彻底, 代号, TZ”
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：不锈钢 （ 具有各种特殊的物理化学性质 ）
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第 2章 建筑金属材料
2.1.2 钢材中的常存杂质
硫, 来自矿石燃料, 生成 FeS,钢材加工时易裂缝, 热脆性 。
磷, 来自矿石燃料, 生成 Fe3P,脆性很大 。
碳, 炼钢氧化过程中存于缸中, 害处大于一处, 故归于有害元素 。
锰, 炼钢时脱氧, 硫残留钢中, 具有很强的脱氧, 硫能力, 大大改善
钢材加工性能 。
硅, 脱氧剂, 较锰强 。
两面性：硅很低时, 强度增加；硅很高时, 其他性能降低 。
氧, 与碳, 磷相似 。
有
害
元
素
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第 2章 建筑金属材料
2.2 建筑材料的主要技术性能
力学性质：强度, 弹性, 塑性, 耐磨性 …
工艺性质 （ 可加工性 ）,冷弯, 可焊性
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第 2章 建筑金属材料
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 。
拉伸过程分四个阶段：
OA：弹性阶段
AB：屈服阶段
BC：强化阶段
CD：颈缩阶段
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第 2章 建筑金属材料
拉伸性能指标：主要有 屈服点, 抗拉强度和伸长率等 。
（ 1） 屈服强度 （ 屈服点 ）
上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力；
下屈服强度,不计初始瞬时效应时的最小强度, 即 屈服点
0
s A
FS??
Fs —— 屈服阶段最小应力 (首次回针所对应的力 ),N；
Ao —— 钢材的截面积, mm2。
注意,有些钢材无明显屈服点 （ 合金钢, 高碳钢等硬钢 ）,
应采用产生残余变形为 0.2%原标距长度时的应力
作为屈服点 （ 称条件屈服点 ）,记为 σ 0.2或者 σ P0.2。
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第 2章 建筑金属材料
（ 2） 抗拉强度,钢材所能承受的最大强度 。
Fb—— 为最大应力, N。
相反, 值越小, 可靠性越低, 安全性越低 。
因此, 强屈比一般不低于 1.2,抗震结构一般不低于 1.25。
0
b A
Fb??
可靠性参数
s
b
?
??强屈比
值得注意,强屈比的概念
值 越大可靠性越高，安全性越高，
但利用率降低，浪费增大。
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第 2章 建筑金属材料
（ 3） 伸长率,塑性指标 。
意义,? 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 。
? 值有两种,?5—— 表示 l0=5d0,d0—— 钢材直径；
?10—— l0=10d0。
%100l ll
0
01 ????
lo—— 试件原始标距长度,mm ；
l1— — 试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度,mm。
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第 2章 建筑金属材料
（ 4） 断面收缩率,塑性指标 。
AO—— 试样拉断后颈缩处的截面积, mm2；
A1—— 表示钢材的原始截面积, mm2。
伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力 。
0
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A
AA ???
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第 2章 建筑金属材料
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 。
指标,试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作 ak,J/cm2。
ak值愈大, 钢材的冲击韧性愈好 。
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。
危害极大
冲击韧性试验原理图
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第 2章 建筑金属材料
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 。
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第 2章 建筑金属材料
（ 1）冷弯性能
冷弯性能试验,试件被弯曲的角度 （ 90°, 180° ） 。
冷弯试验意义,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。
冷弯试验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。
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。
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第 2章 建筑金属材料
（ 2）焊接性能
? 焊接方式：搭接, 对接
? 焊接要求,① 焊接处 （ 焊缝及其附近过热区 ） 不产生
? 裂缝及硬脆倾向 。
? ② 焊接处与母材一致, 即拉伸试验, 强度
? 不低于原钢材强度 。
? 影响因素,碳, 合金元素等杂质元素越多, 可焊性越小 。
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第 2章 建筑金属材料
2.3 钢材的强化与加工
2.3.1 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 。
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第 2章 建筑金属材料
2.3.2 时效处理
—— 将经过冷拉的钢筋于 常温下存放 15～ 20d,或
加热到 100～ 200℃ 并保持一段时间,这个过程称为时效处理 。
自然时效
作用, 钢筋冷拉以后再经过
时效处理，其屈服点
进一步提高，塑性继
续有所降低。
∵ 时效过程中应力的消减，
∴ 弹性模量可基本恢复。
人工时效
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第 2章 建筑金属材料
2.4 钢材的锈蚀与防护
2.4.1 钢材的锈蚀
—— 钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏,
称为钢材的锈蚀 。
化学锈蚀
电化学锈蚀
—— 钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数
是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境
中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。
—— 钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质
的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元
素失去了电子成为 Fe2+进入介质溶液，与溶液中的 OH-离
子结合生成 Fe（ OH） 2。
锈蚀的结果,在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，
降低钢材的性能，因而承载力降低。
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第 2章 建筑金属材料
2.4.2 钢材的防护
三个方面,从改变钢材本身的易腐蚀性, 隔离环境中的侵蚀
性介质或改变钢材表面的电化学过程 。
（ 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
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第 2章 建筑金属材料
2.5 土木工程常用钢材
2.5.1 钢结构用钢
2.5.2 混凝土结构用钢
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第 2章 建筑金属材料
2.5.1 钢结构用钢
1.碳素结构钢
（ 1） 碳素结构钢的牌号
表示按顺序,屈服点字母 （ Q）, 屈服点数值 （ 单位 MPa）,
质量等级 （ 有 A,B,C,D 4级, 逐级提高 ） 和脱氧方法
（ F：沸腾钢, b：半镇钢, Z：镇静钢, TZ：特殊镇钢 。
牌号表示时 Z,TZ可省略 ） 。
例如,Q235— A·F 表示屈服点为 235MPa,A级沸腾钢 。
Q235— B 表示屈服点为 235MPa,B级镇静钢 。
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第 2章 建筑金属材料
（ 2）碳素结构钢的选用
? 碳素结构钢依牌号增大, 含碳量增加, 其强度增大, 但塑性和韧性降低 。
? 建筑工程中主要应用 Q235号钢,可用于轧制各种型钢, 钢板, 钢管与钢筋 。
具有较高的强度, 良好的塑性, 韧性, 可焊性及可加工等综合性能好,且
冶炼方便, 成本较低, 因此广泛用于一般钢结构 。 其中 C,D级可用在重要
的焊接结构 。
? Q195,Q215号钢材强度较低, 但塑性, 韧性较好, 易于冷加工, 可制作
铆钉, 钢筋等 。 Q225,Q275号钢材强度高, 但塑性, 韧性, 可焊性差,
可用于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件及螺栓等 。
? 受动荷载作用结构, 焊接结构及低温下工作的结构, 不能选用 A,B质量
等级钢及沸腾钢 。
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第 2章 建筑金属材料
2.低合金高强度结构钢
（ 1） 低合金高强度钢的牌号
共有 5个牌号
牌号由三部分表示,含碳量, 合金元素的种类及含量 。 前两位
数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符合表示按主次加
入的合金元素；合金元素后面如未附数字, 表示其平均含量在
1.5%以下；如附有数字, 2”,表示其平均含量在 1.5%～ 2.5%之间
最后如附有, b”,表示为半镇静钢, 否则为镇静钢 。
例如,16Mn 表示平均含碳量为 0.16%，
平均含碳量低于 1.5%的镇静钢 。
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第 2章 建筑金属材料
（ 2）低合金高强度钢的选用
? 低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击性强，
使用寿命长等良好的综合性能；具有良好的可焊性及冷加工性，易于加
工与施工，因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑（如
大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。
与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。
? 当低合金钢中的铬含量达 11.5%时，铬就在合金金属的表面形成一层惰性
的氧化铬膜，成为不锈钢。
不锈钢具有低的导热性，良好的耐蚀性能等优点；缺点是温度变化
时膨胀性较大。
不锈钢既可以作为承重构件，又可以作为建筑装饰材料。
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第 2章 建筑金属材料
2.5.2 混凝土结构用钢
1.热轧钢筋
（ 1） 牌号
热轧钢筋分为 R235,HRB335,HRB400,HRB500四个牌号 。
牌号意义,R代表热轧光圆钢筋, HRB代表热轧带肋钢筋,
其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成, 表面光圆；
热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成, 外表带肋 。
牌号中的数字,表示热轧钢筋的屈服强度 。
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第 2章 建筑金属材料
（ 2）热轧钢筋的选用
? 光圆钢筋的强度较低, 但塑性及焊接性好, 便于冷加工, 广泛
用做普通钢筋混凝土 。
? HRB325,HRB400带肋钢筋的强度较高, 塑性及焊接性也较好,
广泛用做大, 中型钢筋混凝土结构的受力钢筋 。
? HRB500带肋钢筋强度高, 但塑性与焊接性较差, 适宜作预应
力钢筋 。
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第 2章 建筑金属材料
2.冷拉热轧钢筋
为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对
热轧钢筋进行冷拉。
冷拉热轧钢筋分为,冷拉 Ⅰ 级、冷拉 Ⅱ 级、
冷拉 Ⅲ 级、冷拉 Ⅳ 级
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第 2章 建筑金属材料
（ 3） 冷拉热轧钢筋的选用
? 冷拉 I级钢筋适用作非预应力受拉钢筋 。
? 冷拉 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 级钢筋强度较高, 可用作预应力混凝土结构
的预应力筋 。
? 由于冷拉钢筋的塑性, 韧性较差, 易发生脆断, 因此, 冷拉
钢筋不宜用于负温度, 受冲击或重复荷载作用的结构 。
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第 2章 建筑金属材料
3.冷轧带肋钢筋
? 冷轧带肋钢筋是用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在
其表面冷轧成三面有肋的钢筋。
? 冷轧带肋钢筋代号为 CR，按抗拉强度分为三级,CRB550、
CRB650,CRB800,CRB970,CRB1170，其中数值表示钢筋应达
到的最小抗拉强度值 。
? 冷轧带肋钢筋提高了钢筋的握裹力，可广泛用于中、小预应力
混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件，也可用于焊接钢
筋网。
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第 2章 建筑金属材料
4.冷轧扭钢筋
? 加工,冷轧扭钢筋由低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机
调直, 冷轧并冷扭一次成型, 具有规定截面形状和节
距的连续螺旋状钢筋 。
? 分类,按其截面形状不同分为 I型 (矩形截面 )和 Ⅱ 型 (菱形
截面 )两种类型 。 代号为 LZN。
? 应用,冷轧扭钢筋可适用于钢筋混凝土构件,
? 特点,冷轧扭钢筋与混凝土的握裹力与其螺距大小有直接关
系 。 螺距越小,握裹力越大,但加工难度也越大,因此,
应选择适宜的螺距 。 冷轧扭钢筋在拉伸时无明显屈服
台阶, 为安全起见, 其 抗拉设计强度采用 0.8σ b。
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第 2章 建筑金属材料
5.热处理钢筋
? 加工,热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理
而成的。代号为 RB150。
? 种类,按螺纹外形可分为有纵肋和无纵肋两种。
? 牌号,热处理钢筋有 40SiMn,48Si2Mn和 45Si2Cr等三个牌号 。
? 应用,目前主要用于预应力混凝土轨枕，用以代替高强度钢丝，
配筋根数减少,制作方便,锚固性能好,建立预应力稳定。
也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁，使用效果良好。
热处理钢筋系成盘供应（每盘长约 20mm），开盘后能自
然伸直，不需调直、焊接，故施工简单，并可节约钢材。
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第 2章 建筑金属材料
6.预应力混凝土用钢丝和钢绞线
（ 1） 预应力钢丝
? 分类,按交货状态分为冷拉钢丝及消除应力钢丝两种；按外形
分为光面钢丝, 刻痕钢丝, 螺旋钢丝三种；按松驰能力
分为 I级松驰和 Ⅱ 级松驰两级 。
? 代号,RCD（ 冷拉钢丝 ）, S（ 消除应力钢丝 ）, SI（ 消除应力
刻痕钢丝 ）, SH（ 消除应力螺旋肋钢丝 ） 。
（ 2） 预应力钢绞线
? 分类,按捻制结构分为三类：用两根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示
为 1× 2）, 用三根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示为 1× 3）,
用七根钢丝捻制的钢绞线 （ 表示为 1× 7） 。
按应力松驰能力分为 I级松驰和 Ⅱ 级松驰两种 。
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第 2章 建筑金属材料
（ 3） 预应力钢丝和钢绞线的应用
主要用于大跨度, 大负荷的桥梁, 电杆, 枕轨, 屋架,
大跨度吊车梁等, 安全可靠, 节约钢材, 且不需冷拉, 焊
接接头等加工, 因此, 在土木工程中得到广泛应用 。
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结束语
T H A N K S !
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