土木工程材料第八章建筑钢材
土木工程材料建筑钢材复习题及答案
土木工程材料建筑钢材复习题及答案土木工程材料建筑钢材复习题及答案一、填空题1、建筑钢材是指建筑工程中所用的各种钢材。
2、建筑钢材按化学成分分：碳素钢、合金钢。
3、钢按脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、特殊镇静钢。
4、钢材硬度是指钢材表面局部体积内抵抗变形或破坏的能力。
5、钢材的工艺性能包括: 冷弯性能、焊接性能。
6、承受动荷载作用的钢结构不宜采用质量等级为 A 级沸腾钢。
7、写出下列钢筋弯曲试验的弯心直径：￠32HRB335： 128 mm ；￠12HRB335： 36 mm ；￠10Q235：5 mm ；￠12HPB335： 12mm 。
8、某品牌￠12HRB335钢筋，经拉伸试验测得其屈服荷载为42.1kN 、极限荷载为62.9kN, 则该钢筋的屈服强度和抗拉强度分别为370 MPa 、 555 MPa 。
9、在对钢筋进行拉伸时，初验时，每批应随机抽取 2 根试样，当初验不合格时，应在同批中重新随机抽取4 根试样进行不合格项复验。
10、低合金钢在拉伸过程中，其应力-应变的变化规律分为四个阶段，它们分别是弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和径缩阶段。
11、钢材经冷拉或冷拔和时效处理后，其屈服强度、抗拉强度均会提高，但其塑性、韧性、弹性模量均会降低。
12、建筑钢材的组批要求，应由同一生产单位生产的同一牌号、同一炉罐号、同一规格组成，且每批质量应≤60t 。
13、钢材拉伸试验的试样原始标距，国家规定采用比例试样，其值等于 065.5S （0S 为试样的截面面积），且应≥15mm 。
15、钢材的屈服强度可以由指针法、图解法或自动装置求得，但仲裁试验以图解法为准。
16、钢材的规定非比例延伸强度可用图解法和逐步逼进法求得。
二、判断题1、沸腾钢是用强脱氧剂，脱氧充分、液面沸腾，故质量好。
（× ）2、钢材经冷加工强化后其屈服点、抗拉强度、弹性模量均提高了，塑性降低了。
（× ）3、钢是铁碳合金。
建筑钢材—钢材腐蚀与防护(土木工程材料)
钢材的腐蚀与防护
钢铁生锈
目录
1. 金属腐蚀类型 2. 钢材腐蚀的影响因素 3. 钢材腐蚀防护
钢材的腐蚀与防护
腐蚀类型 影响因素 腐蚀防护
根据与金属接触的介质不同划分： 化学腐蚀： 金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀：不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，发生原 电池反应而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。
钢材的腐蚀与防护
腐蚀类型 影响因素 腐蚀防护
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生的条件
金属与接触 物直接反应
不纯金属或合金与电解质 溶液形成原电池
电流
Байду номын сангаас无电流产生
有电流产生
本质
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
相互关系
两者往往同时发生，但电化腐蚀更普遍。
钢材的腐蚀与防护
腐蚀类型 影响因素 腐蚀防护
食品罐头放在 南极80多年了， 却很少生锈。
家用燃气灶的中 心部位很容易生 锈。
钢材的腐蚀与防护
腐蚀类型 影响因素 腐蚀防护
钢材的腐蚀与防护
腐蚀类型 影响因素 腐蚀防护
使用中钢材
钢结构 钢材
表面刷漆
仓储中钢材
保护金属材料的防护层与包 装。
混凝土 加强混凝土密实性， 创造有利的保管环境，加强
配筋
保证保护层厚度
检查，经常维护保养。
预应力 不能掺氯盐，对原材
钢筋
料进行严格控制
涂敷防锈油（剂）。
土木工程材料-建筑钢材
土木工程材料-建造钢材土木工程材料-建造钢材1. 简介建造钢材是土木工程中常用的一种材料，被广泛应用于房屋、桥梁、隧道等建造结构中。
它具有高强度、耐腐蚀、易加工等特点，能够满足工程结构对强度和稳定性的要求。
本文将对建造钢材的种类、分类、性能、应用等进行详细介绍。
2. 建造钢材种类及分类建造钢材按组成可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等。
按形态可分为板材、型材、管材等。
具体包括角钢、槽钢、工字钢、钢板等。
2.1 碳素钢碳素钢是建造钢材中使用最广泛的一种，其主要成份为铁和碳，其中碳含量小于2%。
碳素钢具有高强度、良好的可塑性和可焊性。
2.2 合金钢合金钢通过添加一定含量的合金元素，如钼、铬、镍等，来提高钢材的特殊性能。
合金钢常用于承受较大荷载和工作在较恶劣环境中的建造结构。
2.3 不锈钢不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，主要由铁、铬、镍等元素组成。
不锈钢建造钢材常用于要求抗腐蚀的特殊环境中，如海洋工程等。
3. 建造钢材性能与检验建造钢材的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能指材料的强度、伸长率、冲击韧性等；物理性能包括密度、热膨胀系数等；化学性能指材料的化学成份和抗腐蚀性能等。
建造钢材的检验包括化学成份分析、力学性能测试、非破坏性检测等。
4. 建造钢材应用范围建造钢材由于其高强度和稳定性，被广泛应用于建造结构中。
具体应用包括：- 骨架结构：用于房屋、桥梁、高楼等的骨架结构，承受结构荷载。
- 桁架结构：用于悬索桥、钢制屋盖等的支撑结构，提供稳定支持。
- 防护结构：用于护坡、护岸等的防护结构，具有良好的抗冲击性和耐腐蚀性。
- 钢筋混凝土结构：用于加强混凝土构件的强度和稳定性，提高抗震性能。
附件：1. 建造钢材标准及规范2. 建造钢材性能报告样本3. 建造钢材应用案例集法律名词及注释：1. 建造法：指国家制定的有关建造工程的法律法规，包括建设规划、建设许可、施工安全等方面的法律规定。
2. 建造材料标准化法：指对建造材料的生产、销售和使用进行监督管理的法律法规，保证建造材料的质量和安全性。
土木工程材料-建筑钢材
土木工程材料-建筑钢材土木工程材料建筑钢材在土木工程领域中，建筑钢材是一种至关重要的材料，其性能和应用对建筑结构的安全性、稳定性和耐久性起着决定性的作用。
建筑钢材具有许多优异的性能。
首先，它具备高强度。
与其他常见的建筑材料相比，钢材能够承受较大的荷载，这使得在相同的承载要求下，可以使用更少的材料，从而减轻结构的自重。
其次，钢材具有良好的塑性和韧性。
塑性使得钢材在受力超过屈服点后仍能产生较大的变形而不立即断裂，韧性则保证了在动荷载作用下结构的安全性。
再者，钢材的可焊性使其能够方便地连接成各种复杂的结构形式，增加了建筑设计的灵活性。
从化学成分上来看，建筑钢材主要包含铁和少量的碳，以及一些其他合金元素，如锰、硅、钒等。
碳含量的多少对钢材的性能影响显著。
低碳钢具有较好的塑性和韧性，但强度相对较低；中碳钢在强度和塑性之间取得了一定的平衡；高碳钢则强度较高，但塑性和韧性较差。
建筑钢材的种类繁多。
常见的有碳素结构钢、低合金高强度结构钢等。
碳素结构钢根据屈服强度的不同分为多个牌号，如 Q195、Q215、Q235 等。
Q235 钢由于其综合性能良好、价格适中，在建筑工程中应用广泛。
低合金高强度结构钢则通过添加少量的合金元素，显著提高了钢材的强度，并具有较好的塑性、韧性和焊接性能，常用于大跨度、高层建筑等对结构性能要求较高的场合。
在建筑工程中，建筑钢材的应用十分广泛。
钢结构建筑是其最直接的应用形式，如大型厂房、体育场馆、桥梁等。
在钢筋混凝土结构中，钢筋作为增强材料，与混凝土共同工作，承受拉力，提高了结构的承载能力和抗震性能。
此外，建筑钢材还用于制作各种构配件，如钢梁、钢柱、钢支撑等。
建筑钢材的质量直接关系到建筑结构的安全和使用寿命。
因此，在钢材的生产和使用过程中，需要进行严格的质量控制。
生产过程中，要控制化学成分、轧制工艺等，确保钢材的性能符合标准要求。
在使用前，要对钢材进行检验，包括外观检查、力学性能试验等。
建筑钢材在使用过程中也需要注意一些问题。
土木工程材料建筑钢材课件
l0 l0
10000
❖ 伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能 力
式中 δ——试件的伸长率，%；
ll
——拉伸前的标距长度，mm； 0——拉断后的标距长度，mm。
1
土木工程材料建筑钢材
34
❖断面收缩率
❖塑性是指钢材在受力破坏之前可以经受永 久变形的能力。以ψ表示 。
❖断面收缩率是试件断裂后，缩颈处横断面 面积的最大缩减量占横截面的百分率。
AB
C D
p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
E1 土木工程材料建筑钢材
＞
E2
28
二、屈服阶段AB
图形的特点：一条波动的曲
线，应力增加很小，而应变增加 很大。
试件的特点：所能承受的拉
力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力
F A
B上 B
A B下
s p
C D
—— 屈服。
抗拉强度
b :C点对应的应力。
b
Fb A
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
土木工程材料建筑钢材
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四、颈缩阶段CD
图形的特点：
一段下降的曲线。
试件的特点：
变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小—— 颈缩 ，直到断裂。
F A
b s
p
B上 A B下 B
α
O
计算的指标：
构的安全性高。
❖ 屈强比（σs/σb） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比
值，称为屈强比。它也代表了钢材强度储备的大
小，屈强比越大，结构零件的可靠性越低；屈强
最新土木工程材料-建筑钢材ppt课件
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 按有害杂质含量分类
按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 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σ0.2作 为屈服强度。
钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点 的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质 量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号 (F、b、Z、TZ)等四部分组成。
例如Q235-A.F，
表示：屈服点为235N／ｍｍ2的平炉或氧气转 炉冶炼的Ａ级沸腾碳素结构钢。
强度
韧性
塑性
C 增加 降 低
Si 增加 影响不大
Mn 增加 影响不大
P
稍有 增加
显著降低
S 降低 降 低
O 降低 降 低
N 提高 降 低
Ti 提高 改善 降低
第8章-土木工程用金属材料.
低合金结构钢的特性 ➢ 高强度：一般其屈服强度在300MPa以上。 ➢ 高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性
大 于 600kJ/m2 ～ 800kJ/m2 。 对 于 大 型 焊 接 构 件 ， 还 要求有较高的断裂韧性。 ➢ 良好的焊接性能和冷成型性能。 ➢ 良好的耐蚀性。 低合金结构钢的应用：适合于大跨度结构、高层建筑和 桥梁等。
（2）钢筋混凝土用钢筋
主要品种有： 热轧钢筋； 热处理钢筋； 冷轧带肋钢筋； 冷拉钢筋； 冷拔低碳钢丝； 预应力钢丝与钢绞线等。
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5 钢材的腐蚀与防腐
钢材受到周围介质的化学或电化学作用而逐渐破坏的现象 称为腐蚀。腐蚀的影响因素：钢材的成分、环境条件、周 围介质的性质等。 化学腐蚀：由非电解质溶液或各种干燥气体（O2、CO2、 SO3、Cl2、H2S）等所引起的纯化学腐蚀，多数是氧化作 用，在钢材表面产生疏松的氧化物膜层。 电化学腐蚀：钢材与电解质溶液接触后，由于发生电化学 作用而引起的腐蚀。
按冶炼方法分类：
按冶炼方法分
钢
按脱氧程度分
平炉钢 转炉钢 电炉钢
沸腾钢 半镇静钢 镇静钢 特殊镇静钢
按炉衬材料 分为酸性钢 和碱性钢
炼钢过程 炼钢全过程
按用途分类：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。
3 钢材的主要性能
（1）钢材的拉伸性能
标准试件：按照一定要求对表面进行车削加工后的试件。
混凝土试验： 水泥胶砂试验：
碳素结构钢的选用原则：应根据工作条件、荷载类型、 连接方式、环境温度与腐蚀情况等综合因素选用。 Q195和Q215号钢强度较低，塑性和韧性较大，易弯加工， 可用于钢钉、螺栓等。 Q235A使用于承受静载作用的钢结构； Q235B可用于承受动载焊接的普通钢结构； Q235C可用于承受动载焊接的重要钢结构； Q235D可用于低温承受动荷载焊接的钢结构。 Q255和Q275强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械 零件等
土木工程材料答案
⼟⽊⼯程材料答案1.为什么⼟⽊⼯程材料⼤多数为复合材料？2.材料的孔隙率、孔隙状态、孔隙尺⼨对材料的性质有什么影响？3.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含⽔时对四者有什么影响？4.称取堆积密度为1500kg/m3的⼲砂200g，将此砂装⼊容量瓶内，加满⽔并排尽⽓泡（砂已吸⽔饱和），称得总质量为510g。
将此瓶内砂倒出，向瓶内重新注满⽔，此时称得总质量为386g，试计算砂的表观密度。
5.材料的脆性和弹性、韧性和塑性有什么不同?6.脆性材料和韧性材料各有什么特点?7.影响材料强度和断裂韧性的因素有哪些？8.经测定，质量3.4kg，容积为10.0L的容量筒装满绝⼲⽯⼦后的总质量为18.4kg。
若向筒内注⼊⽔，待⽯⼦吸⽔饱和后，为注满此筒共注⼊⽔4.27 kg。
将上述吸⽔饱和的⽯⼦擦⼲表⾯后称得总质量为18.6 kg （含筒的质量）。
求该⽯⼦的表观密度、绝⼲体积密度、质量吸⽔率、体积吸⽔率、绝⼲堆积密度、开⼝孔隙率？9.含⽔率为10%的l00g湿砂，其中⼲砂的质量为多少克?10.材料含⽔时对材料的性质有何影响?11.某岩⽯在⽓于、绝于、吸⽔饱和情况下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。
求该岩⽯的软化系数，并指出该岩⽯可否⽤于⽔下⼯程?12.现有⼀块⽓⼲质量为2590g的红砖，其吸⽔饱和后的质量为2900g，将其烘⼲后的质量为2550g。
将此砖磨细烘⼲后取50g，其排开⽔的体积由李⽒瓶测得为18.62cm3。
求此砖的体积吸⽔率、质量吸⽔率、含⽔率、体积密度、孔隙率及开⼝孔隙率，并估计其抗冻性如何？13.现有甲、⼄两相同组成的材料，密度为2.7g/cm3。
甲材料的绝⼲体积密度为1400kg/m3，质量吸⽔率为17%；⼄材料吸⽔饱和后的体积密度为1862kg／m3，体积吸⽔率为46.2%。
试求：（1）甲材料的孔隙率和体积吸⽔率?（2）⼄材料的绝⼲体积密度和孔隙率?（3）评价甲、⼄两材料。
建筑钢材课件PPT
第8章 建筑钢材
（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。
b
Fb A0
Fb——为最大应力，N。
值得注意：强屈比的概念
强屈比 b s
可靠性参数
值越大可靠性越高，安全性越高， 但利用率降低，浪费增大。
相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。 因此，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。
两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他性能降低。
氧：与碳、磷相似。
6
第8章 建筑钢材
8.2 建筑材料的主要技术性能
力学性质：强度、弹性、塑性、耐磨性… 工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性
7
第8章 建筑钢材
8.2.1 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
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第8章 建筑钢材
2.低合金高强度结构钢
（1）低合金高强度钢的牌号
共有5个牌号 牌号由三部分表示：含碳量、合金元素的种类及含量。前两位 数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符合表示按主次加 入的合金元素；合金元素后面如未附数字，表示其平均含量在 1.5%以下；如附有数字“2”,表示其平均含量在1.5%～2.5%之间 最后如附有“b”，表示为半镇静钢，否则为镇静钢。 例如：16Mn 表示平均含碳量为0.16%，
其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆； 热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成，外表带肋。
牌号中的数字：表示热轧钢筋的屈服强度。
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第8章 建筑钢材
（2）热轧钢筋的选用
光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，广泛 用做普通钢筋混凝土。
土木工程材料第八章建筑钢材详解
钢的分类 低碳钢
碳素钢 中碳钢
一、按化学成
高碳钢
分
合金钢 低合金钢
中合金钢
制成型。
➢ 化学成分对钢性能的影响
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入一 些的其他元素。这些成分可分为两类：一类能改善优化钢 材的性能称为合金元素，主要有Si、Mn、Ti、V、Nb等； 另一类能劣化钢材的性能，其中硅、锰、钛、钒、铌等为 合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。
属钢材的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。这些成分 含量少，但对钢的性能影响很大。
强化阶段(BC段)：当荷载超过屈服点以后，由了试件
内部组织结构发生变化，抵抗变形能力又重新提高， 故称为强化阶段。对应于最高点C的应力，称为抗拉 强度。
工程上使用的钢材，不仅希望具有高的屈服强度 ，还希望具有一定的屈强比。屈强比越小，钢材在受 力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构愈安全。
但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成 浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为 0．6～0．75。
钢晶格的两种构架
钢材的晶格并不都是完好无缺的规则排列，而是存 在许多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是 钢材的实际强度远比理论强度小的根本原因。其主 要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
➢ 钢的基本晶体组织
钢是以铁（Fe）为主的 Fe-C合金。Fe-C合金于 一定条件下能形成具有 一定形态的聚合体，称 为钢的组织，在显微镜 下能观察到它们的微观 形貌图象，故也称显微 组织。
7.建筑钢材 建筑材料
8.2 钢材的技术性质
六、焊接性能
1、焊接性能定义
焊接性能（又称可焊性）指钢材在通常的焊接方法与工艺条件 下获得良好焊接接头的性能。
2、 可焊性好的钢材的特点
易于用一般焊接方法和工艺施焊。 焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。 焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母 材的力学性能。 3、影响钢材可焊性的主要因素 主要取决于钢的化学成分：低碳钢有优良的可焊接性 。
Mn
0.25-0.50
0.25-0.55 0.30-0.65①
Si≤
0.30
0.30
S≤
0.050
0.050 0.045 0.050
P≤
0.045
0.045 0.045 0.040 0.035 0.045 0.045
脱氧 方法
F、b、Z
F、b、Z F、b、Z Z
B
Q235 C D Q255 Q275 A B －
JIANZHUCAILIAO
8.2 钢材的技术性质
四、疲劳强度
1、疲劳破坏：受交变荷载的反复作用下。钢材在应力低于其屈 服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象称为疲劳破坏。
2、疲劳强度：钢材在无数次交变荷载作用下（通常以2×106次 应力循环为基准）不致引起脆性断裂的最大循环应力值称为疲劳 强度极限，简称疲劳强度。 3、钢材产生疲劳破坏的原因：由于钢材内部存在局部缺陷，在 应力作用下形成细小的裂纹，裂纹尖端处应力集中，加速了裂纹 的扩展，最终导致钢材的疲劳断裂。 静力抗拉强度 4、影响钢材疲劳强度的因素： 钢材品种、钢材质量、 疲劳极限强度 组织结构、表面状态、 受力状态等。
不易再滑移变形，要使晶粒继续发生塑性变形，产生
新的滑移，需要更大的外力。
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❖ 焊接结构，不得使用沸腾钢
土木工程材料第八章建筑钢材
试题
1.脱氧不完全,有害杂质磷、硫的偏析较严重的是( ). A. 沸腾钢 B.半镇静钢 C. 镇静钢 D.低碳钢
2.钢的含碳量为( ) A.>2.06% B.<0.04% C.0.02~0.03% D. 0.04~2.06%
合金钢 低合金钢 中合金钢
普通钢
高合金钢
优质钢 二、按质量分 高级优质钢
特级优质钢
பைடு நூலகம்
三、按用途分
结构钢 工具钢 特殊性能钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等
土木工程材料第八章建筑钢材
四、按冶炼方法分
按炉的种类
平炉钢 转炉钢 电炉钢
按脱氧程度
沸腾钢（F） 镇静钢（z） 半镇静钢（b）
❖ 建筑用钢主要用普通碳素结构钢中的低碳钢和低合金钢
C. 钢材加工包括轧制、锻造、冷拔、冲压、冷拉等 D.低碳钢比高碳钢的强度大
E. 低碳钢比高碳钢的韧性好
土木工程材料第八章建筑钢材
试题
6(多选).建筑工程中常用的钢是( ) A.高级优质钢 B.优质碳素钢 C. 普通碳素钢
D. 低合金钢 E.中高合金钢
土木工程材料第八章建筑钢材
钢的晶体组成和化学成分
制成型。
❖ 化学成分对钢性能的影响
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入一 些的其他元素。这些成分可分为两类：一类能改善优化钢 材的性能称为合金元素，主要有Si、Mn、Ti、V、Nb等； 另一类能劣化钢材的性能，其中硅、锰、钛、钒、铌等为 合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。
决定其塑性、韧性好；但强度、硬度低。
❖ 渗碳体:渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量高 达6.67％，晶体结构复杂，塑性差，性硬脆，抗拉
强度低。
❖ 珠光体:珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，含 碳量较低(0.8％)，层状结构，塑性较好，强度和硬
度较高。
土木工程材料第八章建筑钢材
此外，钢材在温度高于723 ℃时，还存在奥氏体。奥氏体 为碳在γ-Fe中的固溶体，溶碳能力较强，高温时含碳量可 达2.06％，低温下降至0.8％。其强度、硬度不高，但塑性 好。碳钢处于红热状态时即存在这种组织，这时钢易于轧
钢是以铁（Fe）为主的 Fe-C合金。Fe-C合金于 一定条件下能形成具有 一定形态的聚合体，称 为钢的组织，在显微镜 下能观察到它们的微观 形貌图象，故也称显微 组织。
片状珠光体（1000倍）
土木工程材料第八章建筑钢针材 状和块状铁素体（100倍）
钢材在常温下主要有三种显微组织：
❖ 铁素体:钢材中的铁素体系碳在α-Fe中的固溶体， 由于α-Fe体心立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力 较差，故铁素体含碳量很少（小于0.02％），由此
合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑
性。
土木工程材料第八章建筑钢材
钢晶格的两种构架
钢材的晶格并不都是完好无缺的规则排列，而是存 在许多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是 钢材的实际强度远比理论强度小的根本原因。其主 要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
土木工程材料第八章建筑钢材
➢ 钢的基本晶体组织
土木工程材料第八章建筑钢材
钢结构用钢
建筑钢材
钢筋混凝土用钢
土木工程材料第八章建筑钢材
17世纪70年代人类开始大量应用生铁作建筑材料， 到19世纪初发展到用熟铁、软钢建造桥梁和房屋。 19世纪中叶起，钢材的品种、规格、生产规模大幅 度增长，钢材的强度不断提高，相应地其连接工艺 技术也大为发展，为建筑结构向大跨重载方向发展 奠定了重要基础。与此同时，钢筋混凝土的问世和 20世纪30年代预应力混凝土的诞生，使近代建筑结 构的型式和规模发生了飞跃性进展,随着钢的冶炼和 加工技术的进步以及新型建筑结构对材料提出更高 性能的要求，促使高强耐蚀的合金钢产量从60年代 初开始大幅度增长。钢材及其与混凝土复合的钢筋 混凝土和预应力混凝土，已成为现代建筑结构的主 体材料。
第7章 建筑钢材
本章学习目标
❖ 了解建筑钢材的微观结构及其与性质的关系
❖ 熟练掌握建筑钢材的力学性能（包括强度、弹 性及塑性变形，耐疲劳性）的意义，测定方法 及影响因素
❖ 熟悉建筑钢材的强化机理及强化方法
❖ 掌握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选
用原则。
土木工程材料第八章建筑钢材
本章考试大纲
❖ 1、了解钢材的分类 ❖ 2、了解建筑钢材的技术性能及其选用
3.低碳钢是指含碳量( ) A. <0.25% B.0.25~0.6% C.<0.6% D.>0.6%
土木工程材料第八章建筑钢材
试题
4.钢的冶炼中加入少量的废钢的作用是( ). A.除去杂质 B.调整炉渣的粘度 C. 调整炉温 D.再次冶炼
5(多选).下列说法正确的是( ) A. 建筑钢材多为热轧钢 B.建筑钢材多为冷轧钢
钢是一种多晶体材料。但晶体具有各向异性的特
征，而多晶体则为各向同性。钢的宏观力学性能
由其内部晶体结构和化学成分所决定。
纯铁的晶格类型
钢材和一切金属材料一样，也为晶体结构，它是
铁-碳合金晶体，钢的晶格有两种构架，即体心立
方晶格和面心立方晶格(见图2-15)。其晶体结构
中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种结
➢ 钢主要用三种方法冶炼：
➢氧气转炉钢 用纯氧吹入铁液中是碳和杂质氧化
➢电炉钢 主要用废钢返回熔炼活动各种特殊钢
➢平炉钢 以煤气或重油作燃料，原料为铁液、废 钢铁和适量的铁矿石，利用空气或氧气和铁矿石 中的氧使碳和杂质氧化
土木工程材料第八章建筑钢材
钢的分类 低碳钢
碳素钢 中碳钢
一、按化学成分
高碳钢
❖ 钢材是在严格的技术控制条件下生产的材料，与非 金属材料相比，具有品质均匀稳定、强度高、塑性 韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺 点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大.
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钢的冶炼
➢ 将生铁在炼钢炉中冶炼，使碳的含量降低到预定的 范围，其他杂质含量降低到允许的范围，经烧铸即 得到钢锭，再经过加工工艺处理后、得到钢材。
土木工程材料第八章建筑钢材
❖ 土木工程钢材的基本知识 ❖ 土木工程常用钢材 ❖ 其他金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 铸铁
土木工程材料第八章建筑钢材
❖ 钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小于 2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％的铁 碳合金称为生铁。
❖ 土木工程钢材是指用于钢结构的各种型钢、钢板、 钢管和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。