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项目7 建筑钢材 概述: 世界近代史上,钢铁是国力最重要的标志. 尽管三千多年前商代的青铜器已表明我国古代无与伦比的冶炼技术，但直到晚清的洋务运动才开始发展钢铁工业，而1949年共和国建立时只有区区的15万吨。 1996年起，我国钢产量突破了一亿吨，跃居世界第一，据中国钢铁工业协会的预测，2004年我国钢产量将达到2.6亿吨，比2003年增长 16.9%，钢材消费量将达到2.8亿吨左右，比2003年增长13%左右。 钢材的定义： 钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰Mn)的合成金属材料； 钢材的优点以及缺点： 优点： （1）抗拉、抗压、抗冲击性能好； （2）可加工性能好，可切割、可焊接铆接，装配方便； 缺点：易锈蚀；成本较高。 7.1 钢材的分类 钢材的化学成分 生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、 　　　　　　　　　　Ni、Nb及稀土元素 生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N…专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、　　　　　　　　　　Ni、Nb及稀土元素 生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、 　　　　　　　　　　Ni、Nb及稀土元素 铁：主要元素 碳：0.02%～2.06% 其他元素 7.1.1 分类 1.按化学成分分类 按质量等级分类 按冶炼时脱氧程度分 （1）沸腾钢的特点： 含杂质较多，质量较差，致密性差，但成本低； （2）镇静钢： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种，但是产品率低，且成本较高； （3）半镇静钢： 脱氧程度以及钢的质量介于沸腾钢和半镇静钢之间； 4．按用途分类 7.1.2 钢材中的常存杂质 碳：决定钢材性能的重要元素，随含量增加，强度硬度增加， 塑性韧性加工性减低。 锰：具有很强的脱氧、硫能力，改善热加工性，消除热脆性， 含量较大时影响塑性、可焊性。 硅：脱氧剂，较锰强。 两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，可焊性降低。 硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。 磷：来自矿石燃料，生成Fe3P，脆性很大。 氧、氮：与碳、磷相似。 (1)碳是决定钢材性能的主要元素。 　　随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。 (2)硅、锰 　　加入硅和锰可以与钢中有害成分FeO和FeS分别形成SiO2、MnO和MnS而进入钢渣排出，起到脱氧、降硫的作用。 (3)硫、磷 　　硫不溶于铁而以FeS的形式存在，FeS和Fe形成低熔点的共晶体。当钢材温度升至1000℃以上进行热加工时，共晶体熔化，晶粒分离，使钢材沿晶界破裂，这种现象叫做热脆性。 　　磷能使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显，使钢材容易脆裂，这种现象叫做冷脆性。 (4)氧、氮 　　未除尽的氧、氮大部分以化合物的形式存在，如FeO、Fe4N等。这些非金属化合物、夹杂物降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢的热脆性增加，氮使冷脆性及时效敏感性增加。 (5)钛、钒、铌　　 是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性，并显著提高强度。 7.2 建筑钢材的主要技术性能 力学性质：强度、韧性、疲劳强度、硬度… 工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性、冷热加工性 7.2.1 力学性能 1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。 拉伸过程分四个阶段： OA：弹性阶段 AB：屈服阶段 BC：强化阶段 CD：颈缩阶段 拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。 （1）屈服强度（屈服点） 上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力； 下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点 Fs ——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N；Ao ——钢材的截面积，mm2。 Fs ——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N； Ao ——钢材的截面积，mm2。 注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢）， 应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力 作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。 （2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。 Fb Fb——为最大应力，N。 （3）伸长率：塑性指标 。 lo——试件原始标距长度，mm ； l1——试件拉断后测定出伸长