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第 二 章 建筑金属材料 三问？ 金属材料的基本概念(What) ? 金属材料具备哪些基本性质(Which) ? 如何根据土木工程应用选择金属材料(How)? 本 章 内 容 1、钢材的基本知识：铁和钢的概念。钢的分类。钢的冶炼和脱氧及其对钢质量的影响。 2、钢材的主要技术性质： 力学性质 工艺性能。 3、钢材的晶体组织与化学成分及其对钢性能的影响： 4、钢材的冷加工和热处理： 钢材的加工强化和时效处理 钢材的热处理。 5、建筑钢材的技术标准及选用： 碳素结构钢 低合金结构钢 钢筋混凝土结构用钢筋和钢丝。 6、建筑钢材的防锈：钢的锈蚀、钢材防锈的要点 第 一 节 钢材的分类 一、钢的生产 钢：铁碳合金，铁Fe为主要元素： 碳C含量≤2.11％， 杂质元素：Mn、Si、S、P、H、O、N等，含量少。 生铁：铁碳合金，C含量高，约为2.11％～6.69％，并含较多杂质的。 （一）冶炼 根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电炉三种方法： （二）脱氧与铸锭 沸腾钢： 碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、低温下的冲击韧性较差。(F) 半镇静钢： 脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(B) 镇静钢： 脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z) 特殊镇静钢： 脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ) 问题：钢材的脱氧程度对钢材质量的影响？ 答：脱氧程度不高的钢材中还保留较多的FeO，在钢材铸锭时，碳与FeO反应生成CO气泡，并有一部分残留在钢中，造成微裂缝和成分偏析，降低致密性、强度和可焊性，低温下的韧性变差，冷脆性和时效敏感性增大等。 脱氧程度排序： 特殊镇静钢＞镇静钢＞半镇静钢＞沸腾钢 钢材性能与质量排序： 特殊镇静钢＞镇静钢＞半镇静钢＞沸腾钢 问题：土木工程中常用的钢材有哪些？ 答：土木工程中，使用的 主要钢种：碳素结构钢； 优质碳素结构钢 低合金结构钢； 常用钢材：钢结构用型钢 钢筋混凝土结构用钢筋与钢丝。 第二节 建筑钢材的技术性能 钢材的力学性质 钢材的工艺性能 一、钢材的力学性质 钢材的力学性能，即是指钢材在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 塑 性 钢材在荷载作用下断裂前产生永久变形的能力称为钢材的塑性, 用伸长率和断面收缩率来表示。 伸长率（δ） 在拉伸试验中, 试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。? = [（L1—L0）/ L0] ×100% 断面收缩率（ψ）? 试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。 ? = [（A0—A1）/ A0] ×100% 伸长率和断面收缩率的值越大，钢材的塑性越大 钢材是一种韧性材料 构成金属的晶体 以回形针为例，一个回形针由1021（1,000,000,000,000,000,000,000 ）铁原子组成。 这些铁原子紧密堆积，在晶体结构中有规则地重复排列 钢材是一种韧性材料 当一个金属晶体形成时，原子自身就会以规则的模式排列。 但在每个晶体中都有许多不完全点，这些缺陷产生了原子间键的薄弱点。 就在这些薄弱点上，如果外加荷载作用，则原子层间相互滑移，称为滑移面。 阻止滑移的因素－位错、杂质 螺 旋 位 错 混 合 位 错 铁晶体中的碳原子 碳 是“杂质” 碳原子创造了一个应力场，阻止了位错的广泛滑移。 它需消耗较大的能量来克服障碍。 问题：钢材的伸长率与钢材中的含碳量有何关系？ 答： 伸长率反映钢材的塑性，伸长率越大，塑性越好。 钢材的塑性随着含碳量增加而变差，因此，钢材的伸长率随着含碳量增加而减小。 （二） 强 度 钢材抵抗塑性变形或断裂的能力称为其强度，钢材的强度用拉伸试验测定。强度指标根据其变形特点分下列几个： 弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。 屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形的抗力，是钢结构设计的依据。 条件屈服强度?0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则