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第七章 建筑钢材 霍轶珍 河套大学土木工程学院 第六章 金属材料 概述： 一、金属材料类型： 1、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，常用的主要有钢和铁，钢 应用最广。 2、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中铝 是一种重要的轻质结构和装饰材料。 一、钢及其特性 钢 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。 钢的特点 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。 二、建筑钢材的主要品种 1.型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。 二、建筑钢材的主要品种 3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。 二、建筑钢材的主要品种 三、 钢的冶炼方法简介 按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为： 1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。 2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。 3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。 4.电炉炼钢法 四、钢的分类 1.按冶炼方法分 2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。 四、钢的分类 3.按化学成分分 4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。 （一）、拉伸性能 1.低碳钢的拉伸性能 （1）拉伸试验过程 （2）拉伸过程的参数 强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率： 2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能 硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。 条件屈服点σ0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。 （二）、冲击韧性 定义及指标 指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。 αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。 影响因素 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 （三）、工艺性能 1.冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 （三）、工艺性能 2.可焊性 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。 可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。 焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。 （四）、钢材的冷加工强化和时效 1.冷加工强化 冷加工强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。 建筑钢材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等 。 对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。 （四）、钢材的冷加工强化和时效 2.时效 钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。 时效分为自然时效和人工时效两种。 自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d； 人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上。 经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降低。 碳素结构钢（非合金钢） 1.牌号表示法 由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成； 如：Q235－AF表示为屈服点不小于235MPa的A级沸腾钢。 2.牌号 共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。 3.技术要求 化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700规定。 碳素结构钢（非