第7章 建筑金属材料

(1)碳素钢——根据含碳量多少，碳素钢可分为： ※ ①低碳钢：含碳量0.25％以下。 ※ ②中碳钢：含碳量0.25％～0.6％。 ※ ③高碳钢：含碳量大于0.6％。
(2)合金钢——根据合金元素的含量分： ※ 低合金钢：合金元素总含量小于5％； ※ 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； ※ 高合金钢：合金元素总含量大于10％。
通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度和伸长率，这 些是钢材的重要技术性能指标。
弹性阶段：OA段，弹性极限(Re) 应力-应变呈正线性关系，其比值 为弹性模量。
屈服阶段：AB段，应力超过Re后
低碳钢受拉时应力-应变图
，开始产生塑性变形；下屈服点 (B下)，屈服强度（ ReL ）。
中碳钢与高碳，规定产生残 强化阶段：BC段，钢材抵抗外力
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钢材的分类——按化学成分
按照钢的化学成分，可将钢材分为碳素钢和合金钢两大类 ※碳素钢：钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为碳 时； ※合金钢：钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为其 他合金元素时。
建筑钢材的主要技术性能
力学性能
※抗拉性能 ※冲击韧性 ※耐疲劳 ※硬度
工艺性能
※冷弯性能 ※焊接性能
钢材的性能是合理选用的钢材的基本依据。
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抗拉性能
抗拉性能是土木工程用钢材最主要的技术性能。
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（第七章 建筑金属材料）
主讲人：XXX
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本章主要教学内容与要求
教学目标
※掌握：钢材主要技术性能、土木工程用钢材的品种与 选用。
钢材的冶炼和分类 钢材的主要技术性能 钢材组织和成分对性能的影响 钢材的冷加工与热处理 钢材的技术标准及选用 钢材的锈蚀与防护 其他建筑金属材料
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“鸟巢”的钢结构造型
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钢材的冶炼
合金钢按冶金质量分类： ※普通合金钢：硫含量≤0.05％，磷含量≤0.045％ ※优质合金钢：硫含量≤0.030％，磷含量≤0.035％ ※高级优质合金钢：硫含量≤0.020％，磷含量≤0.030％ ※特级优质合金钢：硫含量≤0.015％，磷含量≤0.025％
根据钢的用途，可分为结构钢、工具钢和特殊钢：
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钢材的分类——按质量、用途
普通碳素钢按钢中所含硫、磷量来分来： ※普通碳素钢：硫含量≤0.055％，磷含量≤0.045％ ※优质碳素钢：硫含量≤0.040％，磷含量≤0.040％ ※高级优质碳素钢。硫含量≤0.030％，磷含量≤0.035％
钢和铁的主要成分都是铁和碳，用含碳量的多少加以区分 ，含碳量大于2.11％的为生铁，小于2.11％的为钢。
钢由生铁冶炼而成。生铁的性质硬而脆，塑性很差，抗拉 强度很低 。通过冶炼将生铁中的含碳量降至2.11％以下， 其他杂质含量降至一定的范围内，显著改善其技术性能。
钢的冶炼方法主要有平炉法、转炉法、电炉法以及特种炼 钢法，不同的冶炼方法对钢材的质量有着不同的影响。
※结构钢：用作工程结构构件及机械零件，土木工程中常用 ※工具钢：用过各种量具、刀具及模具的钢 ※特殊钢：有特殊物理、化学及机械性能，如不锈钢、耐热钢等
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钢材的分类——按脱氧程度
※熟悉：钢材的分类，加工处理。 ※了解：钢材的冶炼，其他建筑金属的性能和应用。
教学重点
※钢材主要技术性能 ※钢材的冷加工和热处理 ※土木工程用钢材的品种与选用
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建筑金属材料
炼钢方法
原料
特点及应用
平炉法 生铁、废钢 容量大、冶炼时间长、钢质较好且稳定，成本高
转炉法 铁水、废钢 冶炼速度快、生产效率高、钢质较好，投资少
电炉法 特种炼钢法
废钢 钢水
容积小、耗电大、控制严格、钢质好，成本高 控制精细、钢质非常好，成本较高
应用 碳素钢、低合金钢 碳素钢、低合金钢 合金钢、优质碳素钢 特殊性能钢、合金钢
余变形为原标距长度0.2％ 的能力重新提高，抗拉极限(Rm )
时的应力值作为屈服强度，
称条件屈服点，用 Rp0.2表示
颈缩阶段：CD段，拉断前薄弱处 截面显著缩小，产生“颈缩”
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根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾钢、镇静钢 和半镇静钢、特殊镇静钢等四种：
※沸腾钢：炼钢时加入锰铁进行脱氧，脱氧很不完全，故称沸 腾钢，代号为“F”。沸腾钢组织不够致密，杂质多，质量较 差，但其生产成本低、产量高，可广泛用于一般的建筑工程 。
※镇静钢：炼钢时一般采用硅铁、锰铁和铝锭等作脱氧剂，脱 氧充分，这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，基 本无气泡产生，故称镇静钢，代号为“Z”。镇静钢虽成本较 高，但其组织致密、成分均匀、性能稳定，故质量好。适用 于预应力混凝土等重要结构工程。
※半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好 的钢，代号为“b”。
※特殊镇静钢：脱氧完全彻底的钢，代号为“TZ”。特殊镇静 机清械华工大钢业学钢出出版材版社社的质量最好，用于特别重要的工程结构。
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