第七章__建筑钢材
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• 衡量钢材的主要指标是什么？
第二节 建筑钢材的主要技术性质
一、建筑钢材的力学性质 （一）抗拉强度
1、弹性阶段:p 2、屈服阶段:s 3、强化阶段:b s＼ b 4、颈缩阶段: ＝（l1l。）＼l。
伸 长 率 塑性变形值 低碳钢拉伸的应力－应变曲线
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拉伸性能是表示钢材性能和 选用钢材的主要指标。 钢筋的拉伸试验？结果见右 图。 1、弹性变形（特点）——弹 性极限 弹性模量E反映钢材抵抗弹性 变形的能力。 2、屈服阶段：出现塑性变 P 形——表示钢材在外力作用 下产生塑性变形而不破坏的 能力。
沸腾钢：是脱氧不完全的钢。沸腾钢中碳和有害杂 质磷、硫等的偏析严重，再加上钢的致密程度较差， 使它的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧 性的降低更为显著。但成本较低。 镇静钢：是脱氧完全的钢。是质量较好的钢种，但 成本较高。 半镇静钢：其脱氧程度和材质介于上述两种钢之间。 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢， 故其质量最好，适用于特别重要的结构工程，代号 为“TZ”。
冷弯性 工艺性能 可焊性 热处理
建筑钢材内容
• • • • • 一、 二、 三、 四、 五、 钢材的冶炼与分类 建筑钢材的主要技术性质 影响钢材性能的主要因素 建筑钢材的标准与选用 建筑钢材的锈蚀及防止
第一节：建筑钢材的冶炼和分类 一、钢的冶炼
钢由生铁冶炼而成。 生铁（形成过程和特点？） 生铁有分为 炼钢生铁和铸造生铁。 钢材在冶炼过程中，会产生氧化铁残留在钢水 中，降低钢的质量，所以要进行脱氧处理，目 前采用的脱氧剂主要是，锰、硅、铝、钛等 其脱氧能力 锰:硅:铝=1:5:90.
（二）化学成分：
碳素钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
含碳量 <0.25% 含碳量 0.25～0.6% 含碳量 >0.6%
合金钢
低合金钢 中合金钢 高合金钢
合金含量<5% 合金含量5～10%
合金含量>10%
（三）按钢的品质（质量）分
普通钢 P≤0.045~0.085%,S≤0.055~0.065% 优质钢 P≤0.035~0.040%, S≤0.03~0.04% 高级优质钢P≤0.027~0.035%, S≤0.02~0.03% 特级优质钢 P≤0.025%, S≤ 0.015%
• 3、强化阶段：（B→C曲线 的特点？） • 钢材内部组织中的晶格 发生畸变，阻止了晶格进 一步滑移，钢材得到强化。 • 极限抗拉强度。是钢 b 材受拉时所能承受的最大 应力——抗拉强度。 屈服强度和抗拉强度之比。
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所 具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
钢筋的主要技术性能
屈服强度及抗拉强度 强度 疲劳强度 力学性能 冲击韧性 硬度 使用性能 弹性变形 变形性 物理性能 塑性变形 化学性能
• 光圆钢筋：圆钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢 筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成， 主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是 土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。直径 6.5～9.0毫米的钢筋，大多数卷成盘条；直径10～40毫 米的一般是 6～12米长的直条。I级钢筋（Q235钢钢筋） 均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆，直径不大 于10mm，长度为6m~12m。
二、钢的分类 （一）按冶炼方法分 按炼钢炉类型分
平炉钢（冶炼过程和原理 氧气转炉钢 电弧炉钢
按脱氧程度分
半镇静钢b 沸腾钢 F 镇静钢 Z
特殊镇静钢 ＴZ
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平炉炼钢的原理 平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平 炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖 造成的门。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热 空气，或从炉里导炉气之用。 平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石 灰）。开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达 1800℃。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化 （铁的熔点是1535℃， 钢略低）。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰 被氧化亚铁氧化，声成炉渣。由于炉里放有过量的石灰石，磷与硫等杂质 就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔 化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。 反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将 完成时要根据炉前分析 （用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分 是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里 铸成制品或钢锭。 为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室里进行预热。 在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及加工以 后的废铁和铁矿石等。另外，在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风，同时 在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80%，冶炼的时间缩短2~4小时， 并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。
（四）按用途分
结构钢
碳素结构钢
合金结构钢
碳素工具钢 合金工具钢 高速工来自百度文库钢
工具钢
特殊性能钢
（五）按钢材形状分
角钢 槽钢 工字钢 圆钢 方钢 六角钢
1．型钢
盘圆 光圆 2．钢筋 带肋 螺纹 钢绞线 普通钢管 4．钢管 无缝钢管
厚板 3．钢板 中板 薄板
• 盘圆是建筑工程施工中常用的名称，表示直径是10毫 米以下的钢筋，因为10毫米以下的钢筋容易弯曲，在 运输前为减小长度，就在厂家把很长的钢筋卷成一圈 一圈的圆环状，在建筑工地上把这样的钢筋简称为盘 圆。
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屈服现象： 关键是在于这种材料当所受到的应力达到一定值的 时候，虽然应力不再增加而形变却依然在继续，而且 是不可恢复的塑性变形。也就是说此时外力不再增加 但材料的破坏却还在继续，材料已经失去了对变形的 抵抗能力。 • 因此，从安全的角度考虑，将此时的材料所受到的 应力作为作为该种材料的屈服极限，或叫做屈服强度。 在使用材料的时候，一般要保证材料受到的应力要小 于该材料的屈服极限，这样才能安全。 • 钢材受力大于屈服点后，钢材已不能满足要求，因 此，屈服强度是工程结构设计中的一个重要参数。
第二节 建筑钢材的主要技术性质
一、建筑钢材的力学性质 （一）抗拉强度
1、弹性阶段:p 2、屈服阶段:s 3、强化阶段:b s＼ b 4、颈缩阶段: ＝（l1l。）＼l。
伸 长 率 塑性变形值 低碳钢拉伸的应力－应变曲线
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拉伸性能是表示钢材性能和 选用钢材的主要指标。 钢筋的拉伸试验？结果见右 图。 1、弹性变形（特点）——弹 性极限 弹性模量E反映钢材抵抗弹性 变形的能力。 2、屈服阶段：出现塑性变 P 形——表示钢材在外力作用 下产生塑性变形而不破坏的 能力。
沸腾钢：是脱氧不完全的钢。沸腾钢中碳和有害杂 质磷、硫等的偏析严重，再加上钢的致密程度较差， 使它的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧 性的降低更为显著。但成本较低。 镇静钢：是脱氧完全的钢。是质量较好的钢种，但 成本较高。 半镇静钢：其脱氧程度和材质介于上述两种钢之间。 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢， 故其质量最好，适用于特别重要的结构工程，代号 为“TZ”。
冷弯性 工艺性能 可焊性 热处理
建筑钢材内容
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第一节：建筑钢材的冶炼和分类 一、钢的冶炼
钢由生铁冶炼而成。 生铁（形成过程和特点？） 生铁有分为 炼钢生铁和铸造生铁。 钢材在冶炼过程中，会产生氧化铁残留在钢水 中，降低钢的质量，所以要进行脱氧处理，目 前采用的脱氧剂主要是，锰、硅、铝、钛等 其脱氧能力 锰:硅:铝=1:5:90.
（二）化学成分：
碳素钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
含碳量 <0.25% 含碳量 0.25～0.6% 含碳量 >0.6%
合金钢
低合金钢 中合金钢 高合金钢
合金含量<5% 合金含量5～10%
合金含量>10%
（三）按钢的品质（质量）分
普通钢 P≤0.045~0.085%,S≤0.055~0.065% 优质钢 P≤0.035~0.040%, S≤0.03~0.04% 高级优质钢P≤0.027~0.035%, S≤0.02~0.03% 特级优质钢 P≤0.025%, S≤ 0.015%
• 3、强化阶段：（B→C曲线 的特点？） • 钢材内部组织中的晶格 发生畸变，阻止了晶格进 一步滑移，钢材得到强化。 • 极限抗拉强度。是钢 b 材受拉时所能承受的最大 应力——抗拉强度。 屈服强度和抗拉强度之比。
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所 具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
钢筋的主要技术性能
屈服强度及抗拉强度 强度 疲劳强度 力学性能 冲击韧性 硬度 使用性能 弹性变形 变形性 物理性能 塑性变形 化学性能
• 光圆钢筋：圆钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢 筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成， 主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是 土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。直径 6.5～9.0毫米的钢筋，大多数卷成盘条；直径10～40毫 米的一般是 6～12米长的直条。I级钢筋（Q235钢钢筋） 均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆，直径不大 于10mm，长度为6m~12m。
二、钢的分类 （一）按冶炼方法分 按炼钢炉类型分
平炉钢（冶炼过程和原理 氧气转炉钢 电弧炉钢
按脱氧程度分
半镇静钢b 沸腾钢 F 镇静钢 Z
特殊镇静钢 ＴZ
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平炉炼钢的原理 平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平 炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖 造成的门。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热 空气，或从炉里导炉气之用。 平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石 灰）。开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达 1800℃。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化 （铁的熔点是1535℃， 钢略低）。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰 被氧化亚铁氧化，声成炉渣。由于炉里放有过量的石灰石，磷与硫等杂质 就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔 化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。 反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将 完成时要根据炉前分析 （用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分 是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里 铸成制品或钢锭。 为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室里进行预热。 在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及加工以 后的废铁和铁矿石等。另外，在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风，同时 在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80%，冶炼的时间缩短2~4小时， 并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。
（四）按用途分
结构钢
碳素结构钢
合金结构钢
碳素工具钢 合金工具钢 高速工来自百度文库钢
工具钢
特殊性能钢
（五）按钢材形状分
角钢 槽钢 工字钢 圆钢 方钢 六角钢
1．型钢
盘圆 光圆 2．钢筋 带肋 螺纹 钢绞线 普通钢管 4．钢管 无缝钢管
厚板 3．钢板 中板 薄板
• 盘圆是建筑工程施工中常用的名称，表示直径是10毫 米以下的钢筋，因为10毫米以下的钢筋容易弯曲，在 运输前为减小长度，就在厂家把很长的钢筋卷成一圈 一圈的圆环状，在建筑工地上把这样的钢筋简称为盘 圆。
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屈服现象： 关键是在于这种材料当所受到的应力达到一定值的 时候，虽然应力不再增加而形变却依然在继续，而且 是不可恢复的塑性变形。也就是说此时外力不再增加 但材料的破坏却还在继续，材料已经失去了对变形的 抵抗能力。 • 因此，从安全的角度考虑，将此时的材料所受到的 应力作为作为该种材料的屈服极限，或叫做屈服强度。 在使用材料的时候，一般要保证材料受到的应力要小 于该材料的屈服极限，这样才能安全。 • 钢材受力大于屈服点后，钢材已不能满足要求，因 此，屈服强度是工程结构设计中的一个重要参数。