第2章建筑钢材51229.ppt

第2 章 建筑钢材 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％） 高碳钢（含碳量大于0.6％） 低合金钢（合金元素小于5％） 合金钢 中合金钢（合金元素5％～10％） 高合金钢（合金元素大于10％） 建筑工程中，钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢，主要使用非合金钢中的低碳钢，及低合金钢加工成的产品。合金钢亦有少量应用。 按品质（杂质含量）分类 (1)普通钢：含硫量≤0.045％～0.050％；含磷量≤0.045％。 (2)优质钢：含硫量≤0.035％；含磷量≤0.035％。 (3)高级优质钢：含硫量≤0.025％，高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025％。 (4)特级优质钢：含硫量≤0.015％，特级优质钢后加“E”；含磷量≤0.025％。 钢材的成分对性能的影响 　　除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入一些的其他元素。钢材的成分对性能有重要影响。这些成分可分为两类：一类能改善优化钢材的性能称为合金元素，主要有Si、Mn、Ti、V、Nb等；另一类能劣化钢材的性能，属钢材的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。 化学元素对钢材性能的影响 其中硅、锰、钛、钒、铌等为合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。　　硅、锰大部分溶于铁素体中，当硅含量小于1％时，可提高钢材的强度，对塑性、韧性影响不大；锰一般含量在1％～2％之间，除强化外，能消弱硫和氧引起的热脆性，且改善钢材的热加工性。硅、锰是我国低合金钢的主要合金元素。 钛是强脱氧剂，钒、铌是碳化物和氮化物的形成元素，三者皆能细化晶粒，增加强度，在建筑常用的低合金钢中，三者为常用合金元素。 化学元素对钢材性能的影响 磷主要溶于铁素体中起强化作用，同时可提高钢材的耐磨、耐蚀性，但塑性、韧性显著降低，当温度很低时，对后二者影响更大，磷的偏析倾向强烈。氮溶于铁素体中或呈氮化物形式存在，对钢材性质影响与C、P相似。二者在低合金钢中可配合其它元素作为合金元素。硫、氧主要存在于非金属夹杂物中，降低各种力学性能，硫化物造成的低熔点使钢材在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性，且有强烈的偏析作用；氧有促进时效倾向的作用，氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。 化学元素对钢材性能的影响 冲击试验 三. 钢材的焊接 焊接是钢结构的主要连结方式。 类型： 电弧焊；电渣压力焊 检验方法： 取原样试件和原位非破损检测 第四节 钢材的防火和防腐蚀 2.4.1钢材的防火 2.4.2钢材的锈蚀与防止 1.钢材被腐蚀的原因 化学腐蚀 电化学腐蚀 2. 钢材防腐蚀的措施 第四节 钢材的防火和防腐蚀 2.4.1钢材的防火钢材是不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。耐火试验与火灾案例表明：以失去支持能力为标准，无保护层时钢柱和钢屋架的耐火极限只有0.25 h，而裸露钢梁的耐火极限为0.15 h。温度在200 ℃以内，可以认为钢材的性能基本不变；超过300 ℃以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；至达600 ℃时已经失去承载能力。所以，没有防火保护层的钢结构是不耐火的。 第四节 钢材的防火和防腐蚀 钢结构防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。 美国纽约的世贸大厦为钢结构，2001年9月11日被恐怖主义者袭击、倒塌，给人们提出了钢结构防火、防袭击破坏的新课题。 2.4.2钢材的锈蚀与防止 钢材表面与周围介质发生作用而引起破坏的现象称作腐蚀（锈蚀）。 钢材腐蚀的现象普遍存在，如在大气中生锈，特别是当环境中有各种侵蚀性介质或湿度较大时，情况就更为严重。腐蚀不仅使钢材有效截面积均匀减小，还会产生局部锈坑，引起应力集中；腐蚀会显著降低钢的强度、塑性韧性等力学性能。根据钢材与环境介质的作用原理，腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 1.钢材被腐蚀的原因 　　⑴ 化学腐蚀化学腐蚀指钢材与周围的介质（如氧气、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接发生化学作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蚀。在干燥环境中化学腐蚀的速度缓慢，但在温度高和湿度较大时腐蚀速度大大加快。　 （2）.电化学腐蚀 钢材由不同的晶体组织构成，并含有杂质，由于这些成分的电极电位