钢材概述
目录
(目录1钢材性能2化学成份对钢材性能的影响3钢材强度设计值（Q235）
4常用不锈钢5 镀锌)
1 钢材的性能
1.1 强度
1.2 塑性
1.3 韧性
1.4 可焊性
1.5 冷弯性能
1.6 耐久性
2 化学成份对钢性能的影响
2.1 C的影响
2.2硅的影响
2.3锰的影响
2.4硫、磷的影响
2.5氧和氮的影响
2.6牌号表示法及符号
3 钢材强度设计值(Q235)
3.1 Q235钢材分组尺寸
3.2 Q235强度设计值
3.3焊缝强度设计值(N/mm2)
3.4螺栓连接的强度设计值(N/mm2)
4 常用不锈钢
4.1铬不锈钢
4.2铬镍不锈钢
5 镀锌
5.1镀层及应用范围
5.2特性
5.3表面光洁度
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4常用不锈钢5 镀锌)
1钢材的性能
使用钢材时,对钢材性能的要求是多方面的，不能偏重于某一项或少数几项指标。（见表1—1）
碳素结构钢材的机械性能（按GB700-88）附表1—1
1.1强度
钢材的强度指标有比例极限δp、弹性极限δe、屈服点fy和抗拉强度fu。如前所述，前三个指标实际上可用屈服点fy作为代表，设计时认为这是钢材可以达到的最大应力。屈服点fy高，可以节约钢材和降低成本。抗拉强度fu是钢材在破坏前能够承受的最大应力。虽然在达到这个应力时，钢材已由于产生很大的塑性变形而失去使用性能，但是抗拉强度高则增加结构的安全保障，故fu/ fy 的值可以看作是钢材强度储备多少的一个系数。
必须注意，fu、fy值是由单向均匀受力的静力拉伸试验获得的，这样的指标也只有在承受静力荷载而且变力单向分布较均匀的材件中，才具有实际意义。强度指标虽然是结构设计的重要依据之一，但单凭这一指标不足以完全判定结构是否安全可靠，还需考虑下面所述因素。
1.2 塑性
钢材的塑性一般是指当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。衡量钢材塑性好坏的主要指标是伸长率δ和断面收缩率ψ。
伸长率δ是应力——应变曲线中最大的应变值，等于试件拉断后的原标距间长度的伸长值（等于残余塑性变形）和原标距比值的百分率，当l0/d0=10时，以δ10表示，当l0/d0=5时，以δ5表示。δ5值可按下式计算：
δ=(l1－l0)/l0×100%
式中δ——伸长率；L0——试件原标距长度；
L1——试件拉断后，标距间长度；
d0———试件中间部分的直径。
L
断面收缩率φ是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率，按下式计算：
φ=(A0—A1)/A0×100%
式中A0——试件原来的断面面积；
A1——试件拉断后颈缩区的断面面积。
在测量时断面收缩率容易产生较大的误差。因而钢材标准中往往采用伸长率的保证要求。
1.3 韧性
钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力，与钢材的塑性有关而又不同于塑性，它是强度与塑性的综合表现。钢材强度塑性指标是由静力拉伸实验获得，这些指标用于承受动力荷载结构时，显然有很大的局限性。韧性指标是冲击试验获得的，它是钢材在冲击荷
载作用下是否出现脆性破坏的重要指标之一。
一.钢结构或构件的脆性断裂是从应力集中处开始的，冶金或轧制过程中
产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是脆性断裂的发源地。为此，冲击实验的试件做成带有缺口的，国标规定缺口为夏比V型。
45°
V型
1.4 可焊性
钢材的可焊性是指在一定的工艺和结构条件下，钢材经过焊后能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性可分为施工上的可焊性和使用性能的可焊性。
施工上的可焊性，是指焊缝金属产生裂纹的敏感性以及由于焊接加热的影响，近缝区钢材硬化和产生裂纹的敏感性。可焊性好提指在一定焊接工艺条件下焊缝金属和近缝区钢材均不产生裂纹。
使用性能上的可焊性，是指焊接接头和焊缝的缺口韧性（冲击、韧性）和热影响区的延伸性（塑性）。要求焊接构件在施焊后的力学性能不低于母材的力学性能。
1.5 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在冷加工(既在常温下加工)产生朔性变形时,对产生裂缝的抵抗能力。钢标材冷变性能是用冷弯试验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并显示其缺陷的程度。
冷弯试验一方面是检验钢材能否适应构件制作中的冷加工工艺过程；另一方面通过试验还能暴露出钢材的内部缺陷，鉴定钢材和可焊性，冷弯试验是鉴定钢材质量的一种好方法，常作为静力拉伸试验和冲击实验的补充试验。冷弯性能合格是一项衡量钢材力学性能的综合指标。
1.6 耐久性
影响钢材结构使用寿命的因素较多。首先，由于钢材的耐用腐蚀性较差，必须采取防拉措施。幕墙规范JGJ102规定钢件，必须热浸镀锌。
随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变，出现所谓“时效”现象。根据结构的使用要求和所处的环境条件，必要时对钢材进行快速时效后测定钢材的冲击韧性，以鉴定钢材是否适用。
其次，在长期的高温条件工作的钢材，应另行测定“持久强度”。
钢结构在多次重复荷载或变荷载的作用下，虽然钢材应低于屈服点fy，但会产生疲劳现象，因此在重复和交变荷载作用下，需要确定钢材的另一个力学性能指标“疲劳强度”。
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2 化学成份对钢材性能的影响。
钢材的化学成份直接影响钢的组织构造，并与钢材的力学性能有密切关系。
钢的基本元素是铁（fe），普通碳素钢中的纯铁约占99%，此例还有碳（C）和硅（Si）、锰（Mn）等杂质元素，以及在冶炼中不易除尽的有害元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等。见表2—1。
碳素结构钢材的化学成分（按GB700-88）附表2-1
2.1 C的影响
在普通碳素钢中，碳是除铁以外最主要的元素，它直接影响钢材的强度，韧性和可焊性等。随着含碳量的增加，钢材屈服点和抗拉强度提高，但塑性和韧性，特别是低温冲击韧性下降。同时，钢材的腐蚀性能、疲劳强度和冷弯性能也明显
下降。并将恶化钢材料的可焊性和增加低温脆裂的危险性。因此幕墙
用钢材的含碳量不宜太高，一般不超过0.22%。在焊接结构中应限制在0.20以下。这就是为什么幕墙予埋件连接件采用Q235的原因。
2.2 硅一般作为脱氧剂加入普通碳素钢，用以制成质量较高的镇静钢。适量的硅可以使钢材的强度大为提高，而对塑性、冲击韧性、冷弯性及可焊性均无不良影响。一般镇静钢含量含Si量0.10～0.30%，如含量高(达1%左右)则会降低钢材的塑性、冲击韧性，抗锈性和可焊性。
2.3 锰是一种弱脱氧剂，锰与铁、碳的化合物既能溶解于纯铁中，又能溶解于渗碳体中，有强化纯铁体和玻光体的双重作用，是一种十分有效的合金成分。含量不太多的锰可以有效地提高钢材的强度，消除硫、氧对钢材热脆影响，改善钢材料热加工性能，并能改善钢材的冷脆倾向，而同时又不显著降低钢村的塑性和冲击韧性。锰在普通碳素钢中的含量约为0.3 ～0.8%，如含量过高（达1.0～1.5以上），将使钢材变得脆而硬，并降低钢材料的抗锈性和可焊性。
2.4在普通碳素钢中，硫和磷是极为有害的物质。硫与铁的化合物为硫化铁（FeS），散布在纯铁体晶粒的间层中，含硫量增大时，会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈蚀性。高温时（800～1200℃），硫化铁即溶化而使钢材产生裂纹并且变脆。因此应严格控制钢材中的含硫量，一般不超过0.055%，在焊接结构中则应不超过0.050%。
钢中加入锰的含量，可使硫形成熔点高，塑性好的（MnS）硫化锰，它的熔点（约为1600℃）远远超过热加工温度，这样就可以消除一部分硫的有害作用。
磷与纯铁体结成不稳定的固溶体，有增大纯铁体晶粒的害处。磷的存在虽可提高钢材强度和抗锈性，但将严重降低钢材的塑性、冲击性、冷弯性能和可焊性等，特别是在低温时能使钢材变得很脆（冷脆）。所以磷的含量应严格控制，一般不超过0～0.50%，在焊接结构中不超过0.045%。
2.5 氧和氮因容量从铁液中逸出，故含量甚少。这两种物质对钢材有极严重的危害性，能使钢材变得极脆。氧的作用与硫类似，是引起热脆的因素之一。一般要求含量小于0.05%，氮能使钢材强化，便和磷的作用类似，它的存在将显著降低钢材的塑性、可焊性和冷弯性能增加时效倾向和冷脆性。因此应尽量减少钢中的含氮量。一般应小于0.008%。
2.6牌号表示法及符号
普通碳素钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。例如：Q235—A·F。
符号Q——钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母。
质量等级：
A：不做冲击实验。
B：做常温冲击实验V型缺口。
（C 、D）：作为重要焊接结构。
F——沸腾钢B——半镇静钢
Z——镇静钢TZ——特殊镇静钢
在牌号组成表示方法中“Z”和“TZ”符号予以省略。
建议采用：Q235—A
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3钢材强度设计值（Q235）
3.1 Q235钢材的分组尺寸见表3-1
表3—1
3.2Q235强度设计值（N/mm2）见表3-2
表3-2
3.3 焊缝的强度设计值（N/mm2）见表3-3
表3-3
3.4 螺栓连接的强度设计值（N/mm2）见表3-4
螺栓连接的强度设计值(N/mm2) 表3-4
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4 常用不锈钢
4.1铬不锈钢
主要牌号有Kr13、2Cr13、3Cr13、Kr17等。
其化学成份、热处理、机械性能及用途见表4—1。
常用铬不锈钢的主要成分、热处理、组织、机械性能及用途表4-1
Cr13型不锈钢中平均含Cr量为13%，铬在不锈钢中作用是多方面的，最主要的是提高钢的耐蚀性，实践指出，铬钢有高的耐腐蚀性，其基体中的含铬量至少含铬量至少要达到11.7%（重量），基体中含铬量≥11.7%的含铬不锈钢能在阳极（负极）区域基体表面上形成一层富铬的氧化物保护膜，这层膜会阻碍阳极区域的反应，并增加电极电位致使基体电化学腐蚀过程减缓，从而使含铬不锈钢获得一定的耐蚀性。这种由于金属中的阳极区域的反应受到阻碍而使金属耐蚀性（抗电化学腐蚀）提高的现象称为钝化。
既然不锈钢钝化是由于在钢的阳极区域表面生成氧化膜或氧的吸附层，则不难理解，不锈钢主要是在氧化性介质中才是不锈的。例如Kr13E及2Cr13钢在大气、水汽中具有良好的耐蚀性，在淡水、海水、温度不超过30℃的盐水溶液、硝酸、食品介质以及浓度不高的有机酸中也具有足够的耐蚀性，但在硫酸、
盐酸、热磷酸、热硝酸、融碱中，由于不能很好地建立钝化状态，耐蚀性却很低。此例说明，不锈钢的所谓“不锈”是相对的有条件的。
4.2铬镍不锈钢(18—8型)
18—8型铬镍不锈钢在我国标准钢中可认为是（8—9型）铬镍不锈钢，此类钢在国标GB1220—75中共有五个钢号即：
OCr18Ni9、Kr18Ni9、2Cr18Ni9、OCr18Ni9Ti及KH8Ni9Ti。
其化学成份见表4—2。
18-8型不锈钢的化学成分、热处理、机械性能及用途表4-2
这类型钢均属奥氏体型钢。其强度、硬度均很低（硬度为HB135左右），无磁性、韧性及耐蚀性均较Cr13型不锈钢为好，奥氏体不锈钢还较适宜于冷作成形，其焊接性也较好。一般采用冷加工变形强化措施来提高其强度性能。与Cr13型钢相比，其切削加工性较差，在一定条件下还会产生晶间腐蚀现象，应力腐蚀倾向也较大。
18—8型不锈钢中含碳量却很低，甚至极微，属于超低碳范围。含碳量增高不不利于耐蚀性。
钢中含约18%Cr的主要作用是产生钝化。阻碍阳极反应，增加耐蚀性；含约9%Ni主要作用是扩大ν区降低钢的Ms点（降低室温以下），使钢在室温时具有单相奥氏体组织。铬和镍在奥氏体中的共同作用，更进一步改善了钢的耐蚀
性。
钢中加Ti的目的，主要是为了抑制（Cr、Fe）23C6 晶界析出，消除钢的晶间腐蚀倾向。含Tr量≯0.8%，过多会使钢出现铁素体和产生TiN夹杂物,降低钢的耐蚀性，还可能产生发纹。
( 目录1钢材性能2化学成份对钢材性能的影响3钢材强度设计值（Q235）4常用不锈钢5 镀锌)
5 镀锌
5.1镀层（μm）：应用范围：
5—8 （μm）良好条件下使用的零件。
8—12（μm）一般条件下使用的零件。
12—18（μm） 1.一般条件下使用，修理过程不拆换的零件。
2.在恶劣条件下使用，而修理时定期更换的零件。
18—25（μm）恶劣条件下使用的零件。
5.2 特性
镀层颜色为银灰色稍带浅蓝，随着时间而逐渐变暗，镀层为阳极，在大气条件下有良好的保护层，在海雾条件下没有镀镉层耐久，在—70℃以下，保护性显著下降，在于250℃以上时，镀层性脆。镀层中等硬度，能承受弯曲、扩展，但经受不住压、不耐磨，能溶解在酸或碱性的介质中，装饰性能不高，镀层经虹色或军绿色钝化后，耐磨性在碱溶液中的耐蚀性在显著提高。镀层在潮湿气候和外电压的条件下，极易腐蚀，在紫外线作用上，耐蚀性提高。
5.3 表面光洁度
镀前、镀后对表面光洁度不规定。
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6 热浸镀锌
6.1要求：
6.1.1热浸镀锌使用锌应符合GB470标准规定。
6.1.2当工件在按标准规定进行热浸镀锌时，应提出本标准的标准号和镀层最小局部厚度。
6.1.3热浸镀前工件表面应干燥、无灰尘、油脂、污垢、锈斑及其他。