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第八章 建筑金属材料 建 筑 钢 材 可用作主要的结构材料、也可以用作连接材料、围护材料和饰面材料等。 优点： 高的抗拉强度 易于加工成板材、型材和线材 良好的焊接和铆接性能 缺点： 易锈蚀、维护费用高 耐火性差 生产能耗大 8.1 建筑钢材基本知识 一、铁的概念 定义：将铁矿石在高炉内熔炼，并以碳还原其中的氧化铁而得到含碳量大于2％的铁碳合金，称为生铁。 根据碳与铁的结合形态分为：白口铁与灰口铁。灰口铁也称为铸铁。 用途：在建筑工程中，铸铁主要用来铸造上、下水管，连接件，窑井和排水沟盖等。 二、钢 的 概 念 炼钢的原理——将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到一定限度，同时把其它杂质的含量也降低到容许的范围内。 即：含碳量在2％以下，有害杂质含量较少的Fe—C合金称为钢主要炼钢方法：空气转炉炼钢法 氧气转炉炼钢法 平炉炼钢法 电炉炼钢法 依据脱氧程度：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。 钢材的加工 目的：通过压力加工，去除铸锭过程中所出现的偏析、气泡、晶粒粗大、组织不致密等缺陷。 分： 热加工——将钢锭加热至呈塑性状态，再施加压力改变其形状，并使钢锭内部气泡焊合、疏松组织密实。 钢锭——型钢、钢筋 冷加工——是指钢材在常温下进行的压力加工。如冷拉、冷拔、冷扭。冲压和挤压等。 钢 材 的 分 类 Ⅰ按化学成分： 低碳钢（含C量0.25％） 碳素钢 中碳钢（含C量0.25％～0.60%） 高碳钢（含C量0.60%） 低合金钢（合金元素总量5%） 合金钢 中合金钢（合金元素总量5～10％） 高合金钢（合金元素总量10%） 建筑工程中，钢结构用钢和钢筋混凝土结构钢，主要是非合金钢中的低碳钢，及低合金钢加工成的产 钢 的 分 类 Ⅱ按质量分： 　　　普通碳素钢、非合金和低合金钢、优质碳素钢、特殊碳素钢 优质质量、特殊质量 　　　建筑工程中主要应用的是普通质量和优质的碳素钢和低合金钢。 钢的分类 　Ⅲ按用途分： 　结构钢、工具钢、特殊钢 　建筑工程中使用的结构钢包括普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。 8.2 建筑钢材的主要技术性质 　包括： 　拉伸性能、冲击韧性、力学性质、疲劳强度、硬度、冷弯性能、工艺性能 、冷加工性能 、焊接 性能 Ⅰ 弹性阶段（OA段） 　弹性极限，用?p表示。 　此阶段应力?与应变?成正比，其比值为常数，即弹性模量，用E表示， ?/? = E。弹性模量反映了钢材抵抗变形的能力。它是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。 　常用低碳钢的弹性模量E = (2.0~2.1)?105 MPa，?p = 180~200MPa。 Ⅱ 屈服阶段（AB段） 　应力超过?p后，应变增加很快，而应力基本保持不变。这种现象称为屈服。 　此时应力与应变不再成比例，试件开始产生塑性变形。?－?曲线上开始发生屈服的点Ｂ，称为屈服点，这时的应力称为屈服极限，用?s表示。 　钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值的依据。 　常用低碳钢的?s为185~235Mpa。 Ⅲ 强 化 阶 段 　当荷载超过屈服点后，因塑性变形使其内部的组织结构得到调整，抵抗变形的能力有所增强，?－?曲线又开始上升，称为强化阶段。 　曲线最高点Ｃ所对应的应力称为抗拉强度，用?b表示。常用低碳钢的?b为375-500MPa。 　屈强比（?s/?b）——屈强比越小，钢材在受力超过屈服点时的可靠性越大，结构越安全。但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。常用低碳钢的屈强比为0.58~0.63，合金钢为0.65~0.75。 Ⅳ 颈 缩 阶 段 　应力超过?b后，试件的变形开始集中于某一小段内，使该段的横截面面积显著减小，出现图所示的颈缩现象，?－?曲线开始下降，直至Ｄ