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建 筑 材 料 第八章 建筑钢材 第八章 建筑钢材 第一节 概 述 第二节 力学性能与工艺性能 第三节 铁碳合金的晶体结构 第四节 化学元素的影响 第五节 压延加工与热处理 第六节 建筑钢材的牌号与应用 第七节 腐蚀与防护 第一节 概 述 一、定义 钢铁材料：包括生铁和钢材，是应用最广，产量最大的金属材料，又称为黑色金属材料。 生铁：铁矿石在高炉内通过焦炭还原得到的铁碳合金，其含碳量大于2%，并含有较多Si、Mn、S、P等杂质。 生铁又分为炼钢生铁和铸造生铁（铸铁）。铸铁又分为可段铸铁、球墨铸铁和合金铸铁等。 第一节 概 述 一、定义 钢：将生铁在熔融状态下氧化，除去过多的碳和杂质，再经脱氧得到的以铁元素为主，含碳量在2%以下，并含有微量其他元素的材料。 建筑钢材：包括各种钢板、钢管，用于钢结构的型材（圆钢、角钢、槽钢、工字钢等）和用于钢筋混凝土的线材（钢筋、钢丝）等。 第一节 概 述 各类钢材 第一节 概 述 各类钢结构 第一节 概 述 各类钢结构 第一节 概 述 二、特点 纯铁质软，易加工，但强度低，几乎不能用于工业。 生铁抗拉强度低，塑性差，尤其是炼钢生铁硬而脆，不易加工，难以使用；铸铁虽然可加工，但冲击韧性差，使用范围有限。 钢材则强度高，韧性、塑性好，质量均匀，性能可靠，加工性好，应用极为广泛。但易锈蚀，高温时易丧失强度。 第一节 概 述 三、分类 1. 按冶炼方法分： 空气转炉炼钢法：成本低，质量差 氧气转炉炼钢法：质量较好，常用方法 平炉炼钢法：质量好，成本较高，常用方法 电炉炼钢法：质量最好，成本高，多用于冶炼合金钢 第一节 概 述 三、分类 2. 按脱氧程度分： 沸腾钢F：脱氧不充分。组织不致密，气泡多，化学成分偏析较严重，不均匀，质量较差，但成本低、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。 半镇静钢b 镇静钢Z：脱氧充分，S含量低。组织致密，成分均匀，性能稳定，质量好，多用于重要结构、受冲击荷载结构或焊接结构。 特殊镇静钢TZ：彻底脱氧。质量最好，适用于特别重要的结构工程。 第一节 概 述 三、分类 3. 按化学成分分： １）碳素钢（非合金钢） 碳素钢的化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁碳合金。含碳量为0.02%~2.06%。此外尚含极少量的Si、Mn和微量的S、P等元素。 低碳钢：C0.25％；常用品种 中碳钢：0.25％≤C≤0.6％； 高碳钢：C0.6％。 第一节 概 述 三、分类 3. 按化学成分分： 2）合金钢 在炼钢过程中，有意加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。常用合金元素有： Si、Mn、V、Ti、Nb、 Al、Cr等。 低合金钢：合金元素总含量5%；常用品种 中合金钢：5%≤合金元素总含量≤10% ； 高合金钢：合金元素总含量10%。 第一节 概 述 三、分类 4. 按质量（有害杂质含量）分： 普通钢：S≤0.05%，P≤0.045% 优质钢： S≤0.035%，P≤0.035% 高级优质钢A：S≤0.025%，P≤0.025% 特级优质钢E：S≤0.015%，P≤0.025% 第一节 概 述 三、分类 5. 按使用特性分： 结构钢：包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢等。其中碳素结构钢、低合金高强度结构钢是制作建筑钢材的常用品种。 工具钢：一般含碳量高，硬度高，便于热处理。主要用于制作钻头、刀具、磨具、钢钎等工具。 特殊性能钢 专门用途钢：有耐候钢NH、高耐候钢GNH或GNHL、桥梁用钢q、压力容器用钢R、低温压力容器用钢DR 、铁道用钢、船舶用钢等。 第一节 概 述 三、分类 6. 按加工工艺分： 压钢：用热轧、冷轧、冷拔等工艺制得的各种钢材，工程中应用最广泛。 锻钢：经捶打或锻压成型的钢材，锻打工艺可改善钢材组织结构，提高质量，用于重要结构。 铸钢：用钢液直接浇注成型的钢材，其化学成分可调节，机械性能高。但铸钢件必须进行热处理，消除内应力。 第一节 概 述 水压机 第二节 力学性能与工艺性能 一、力学性能 1. 抗拉性能 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。其技术指标为屈服点、抗拉强度和伸长率。 第二节 力学性能与工艺性能 一、力学性能 1. 抗拉性能 抗拉性能的技术指标由拉力试验测定。 σ-ε曲线可分为四阶段：弹性阶段OB、屈服阶段BC、强化阶段CD、颈缩阶段DE。 各阶段对应的应力指标如下： 第二节 力学性能与工艺性能 一、力学性能 1. 抗拉性能 屈服强度σs 当拉伸进入塑性变形的屈服阶段BC时，称屈服下限C下所对应的应力值为屈服强度或屈服点，记做σs。 设计时一般以σs作为强度取值的依据。 对屈服现象不明显的钢材，规定以0.2%残余变形时的应力作为屈服强度，记作σ0.2。 第二节 力学性能与工艺性能 一、力学性能