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第七章 金属材料;第一节 建筑钢材 　　 钢是含碳量小于2%的铁碳合金（含碳量大于2%时为生铁）。;;2 按化学成分分类; ⑴碳素钢 化学成分主要是铁、碳，故也称碳钢或铁碳合金，含碳量为0.02%～2.06%，还含有极少量硅、锰和微量硫、磷等元素。 a低碳钢：含碳量小于0.25%； b中碳钢：含碳量为0.25%～0.60%； c高碳钢：含碳量大于0.6%。 　低碳钢在土木工程中应用最广泛。 ⑵合金钢 炼钢过程中，为改善钢材的性能，特意加入某些合金元素而制得。常用合金元素：硅、锰、钛、钒、铌、铬等。 a低合金钢：合金元素总含量小于5%； 　 b中合金钢：合金元素总含量为5%～10%； 　 c高合金钢：合金元素总含量大于10%。 　低合金钢为土木工程中常用的主要钢种。;3 按有害杂质（P 、S ）含量分类;4 按用途分类;二、钢材的技术性能 1 力学性能 ⑴抗拉性能 ⑵冲击韧性 ⑶硬度 ⑷耐疲劳性; ⑴ 抗拉性能 　　　抗拉性能是钢材最重要的技术性质。根据低碳钢受拉时的应力－应变曲线（如下图8-1-1），可了解到抗拉性能的下列特征指标。 屈服强度 抗拉强度 伸长率;(a)屈服强度 屈服强度是钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。 在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称为屈服上限；锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限。屈服上限与试验过程中的许多因素有关。屈服下限比较稳定，容易测试，所以规范规定以屈服下限的应力值作为钢材的屈服强度，用 表示。 中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象，规范规定以0.2%残余变形所对应的应力值作为名义屈服强度，用　　表示。 屈服强度对钢材使用意义重大:当构件的实际应力超过屈服强度时，将产生不可恢复的永久变形；当应力超过屈服强度时，受力较高部位的应力不再提高，而自动将荷载重新分配给某些应力较低部位。;(b)抗拉强度（强度极限） 抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时，钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。抗拉强度用 表示。 　　　抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值，即“屈强比” 。对工程应用有较大意义。屈强比愈小，反映钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75。 ;　(c)伸长率 伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是衡量钢材塑性的重要技术指标。伸长率是以试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分率来表示。伸长率按式计算： ; (2)冲击韧性 　　　 冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。钢材的冲击韧性用试件冲断时单位面积上所吸收的能量来表示。冲击韧性按下式计算： W——试件冲断时所吸收的冲击能（J）； 　 A——试件槽口处最小横截面积（cm2）。 影响钢材冲击韧性的主要因素有：化学成分、冶炼质量、冷作及时效、环境温度等。 　　　钢材的冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：开始冲击韧性随温度的降低而缓慢下降，但当温度降至一定的范围（狭窄的温度区间）时，钢材的冲击韧性骤然下降很多而呈脆性，即冷脆性，这时的温度称为脆性转变温度，见图8-1-2。 ; 脆性转变温度越低，表明钢材的低温冲击韧性越好。为此，在负温下使用的结构，设计时必须考虑钢材的冷脆性，应选用脆性转变温度低于最低使用温度的钢材。 ;(3) 硬度 　　　 硬度是指钢材抵抗硬物压入表面的能力。硬度值与钢材的力学性能之间有着一定的相关性。;(a) 布氏硬度 　　　 布氏硬度试验是按规定选择一个直径为D（mm）的淬硬钢球或硬质合金球，以一定荷载P（N）将其压入试件表面，持续至规定时间后卸去荷载，测定试件表面上的压痕直径d（mm），根据计算或查表确定单位面积上所承受的平均应力值，其值作为硬度指标（无量纲），称为布氏硬度，代号为HB。 　　　布氏硬度法比较准确，但压痕较大，不宜用于成品检验。;(b)洛氏硬度 　　 洛氏硬度试验是将金刚石圆锥体或钢球等压头，按一定试验力压入试件表面，以压头压入试件的深度来表示硬度值（无量纲），称为洛氏硬度，代号为HR。 　　　洛氏硬度法的压痕小，所以常用于判断工件的热处理效果。 ;（4）耐疲劳性 　　　钢材承受交变荷载反复作用时，可