土建工程基础04.ppt

第六节 建筑钢材 钢材的冶炼及成分 钢材的分类 钢材的主要技术性能 钢材的防腐 建筑钢材是指用于工程建设的各种钢材，包括钢结构用的各种型钢(圆钢、角钢、槽钢和工字钢)；钢板；钢筋混凝土用的各种钢筋、钢丝和钢铰线。除此之外，还包括用作门窗和建筑五金等钢材。 建筑钢材强度高、品质均匀，具有一定的弹性和塑性变形能力，能承受冲击振动荷载。钢材还具有很好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，装配施工方便。 建筑钢材广泛用于大跨度结构、多层及高层建筑、受动力荷载结构和重型工业厂房结构，广泛用于钢筋混凝土之中，因此建筑钢材是最重要的建筑结构材料之一。钢材的缺点是容易生锈，维护费用大，耐火性差。 建筑钢材 钢材的冶炼及成分 一、钢的冶炼 钢和铁的主要成分都是铁和碳，用含碳量的多少加以区分，含碳量大于2.06%的为生铁，小于2.06%的为钢。 钢是由生铁冶炼而成。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还原反应和其他的化学反应，铁矿石中的氧化铁形成金属铁，然后再吸收碳而成生铁。 生铁的主要成分是铁，但含有较多的碳以及硫、磷、硅、锰等杂质，杂质使得生铁的性质硬而脆，塑性很差，抗拉强度很低，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。 建筑钢材 二、钢的化学成分对钢材性能的影响 化学成分 化学成分对钢材性能的影响 备 注 碳(C) 含碳量在0.8%以下时，随含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性降低；但当含碳量大于1.0%时，随含碳量增加，钢的强度反而下降。含碳量增加，钢的焊接性能变差，尤其当含碳量大于0.3%时，钢的可焊性显著降低 建筑钢材的含碳量不可过高，但是在用途上允许时，可用含碳量较高的钢，最高可达0.6% 硅(Si) 硅含量在1.0%以下时，可提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性及抗氧化性，对塑性和韧性影响不大，但可焊性和冷加工性能有所影响。硅可作为合金元素，用以提高合金钢的强度 硅是有益元素，通常碳素钢中硅含量小于0.3%，低合金钢含硅量小于1.8% 锰(Mn) 锰可提高钢材的强度、硬度及耐磨性。能消减硫和氧引起的热脆性，改善钢材的热工性能。锰可作为合金元素，提高钢材的强度 锰是有益元素，通常锰含量在1%～2% 硫(S) 硫引起钢材的“热脆性”，会降低钢材的各种机械性能，使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低 硫是有害元素，建筑钢材的含硫量应尽可能减少，一般要求含硫量小于0.045% 磷(P) 磷引起钢材的“冷脆性”，磷含量提高，钢材的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性提高，塑性、韧性和可焊性显著下降 磷是有害元素，建筑用钢要求含磷量小于0.045% 氧(O) 含氧量增加，使钢材的机械强度降低、塑性和韧性降低，促进时效，还能使热脆性增加，焊接性能变差 氧是有害元素，建筑钢材的含氧量应尽可能减少，一般要求含氧量小于0.03% 氮(N) 氮使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。氮会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使可焊性变差。但在铝、铌、钒等元素的配合下，可细化晶粒，改善钢的性能，故可作为合金元素。 建筑钢材的含氮量应尽可能减少，一般要求含氮量小于0.008% 钢材的分类 钢的分类方法很多，目前的分类方法主要有下面几种。 1. 按化学成分分类 (1) 碳素钢。碳素钢含碳量为0.02%～2.06%，按含碳量又可分为低碳钢(含碳量＜0.25%)、中碳钢(合碳量0.25%～0.6%)、高碳钢(含碳量＞0.6%)。 在建筑工程中，主要用的是低碳钢和中碳钢。 (2) 合金钢。合金钢可以分为低合金钢(合金元素总量＜5%)、中合金钢(合金元素总量为5%～l0%)、高合金钢(合金元素总量＞l0%)。 建筑上常用低合金钢。 2.按材料形式分类 线材（长条形）、板材、型材（工字钢、角钢等）、管材 三、钢材的分类 2. 按有害杂质含量分类 (1) 普通钢。硫含量≤0.050%，磷含量≤0.045%。 (2) 优质钢。硫含量≤0.035%，磷含量≤0.035%。 (3) 高级优质钢。硫含量≤0.025%，磷含量≤0.025%。 (4) 特级优质钢。硫含量≤0.025%，磷含量≤0.015%。 建筑中常用普通钢，有时也用优质钢。 钢材的分类 3. 根据用途分类 (1) 结构钢。主要用作工程结构构件及机械零件的钢。 (2) 工具钢。主要用作各种量具、刀具及模具的钢。 (3) 特殊钢。具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐酸钢