土木工程材料-建筑钢材资料讲解
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有 对
建筑钢材的用途？
建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
钢材的分类
1. 按化学成分分类 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
（２）抗拉强度与屈强比
对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用σb表示。 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有 一定意义。
屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性 愈大，因而结构的安全性愈高；
钢中的晶体组织与性能
铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
（2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
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。
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好
、
抗
冲
击
能
力
强
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大厦
钢材的缺陷
容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
耐火性差
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼 钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌， 往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效 应”，最后导致整座大楼坍塌。
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
2. 按冶炼时脱氧程度分类
（１）沸腾钢。
（２）镇静钢。
（３）半镇静钢。 （４）特殊镇静钢。
脱氧
沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
建筑材料
第八章 建筑钢材
第一节 概述
什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
建筑钢材的特点？
强度高； 韧性、塑性好； 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于 冷加工； 质量均匀，性能可靠； 易锈蚀； 高温时易丧失强度。
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。
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉
生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
2.钢的加工
热轧（压力热加工） 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） 热处理 时效
奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能
抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗 拉强度和伸长率。
强度指标
弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
4.根据性能及使用特性分类
结构钢 工具钢 特殊性能钢 专门用途钢
主要建筑钢材
建筑上所用的主要是： 属于碳素结构钢的低碳钢； 属于普通钢的低合金结构钢。
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
氧化 还原
Baidu Nhomakorabea
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO
建筑钢材的用途？
建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
钢材的分类
1. 按化学成分分类 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
（２）抗拉强度与屈强比
对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用σb表示。 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有 一定意义。
屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性 愈大，因而结构的安全性愈高；
钢中的晶体组织与性能
铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
（2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
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。
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好
、
抗
冲
击
能
力
强
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大厦
钢材的缺陷
容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
耐火性差
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼 钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌， 往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效 应”，最后导致整座大楼坍塌。
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
2. 按冶炼时脱氧程度分类
（１）沸腾钢。
（２）镇静钢。
（３）半镇静钢。 （４）特殊镇静钢。
脱氧
沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
建筑材料
第八章 建筑钢材
第一节 概述
什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
建筑钢材的特点？
强度高； 韧性、塑性好； 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于 冷加工； 质量均匀，性能可靠； 易锈蚀； 高温时易丧失强度。
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。
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉
生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
2.钢的加工
热轧（压力热加工） 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） 热处理 时效
奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能
抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗 拉强度和伸长率。
强度指标
弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
4.根据性能及使用特性分类
结构钢 工具钢 特殊性能钢 专门用途钢
主要建筑钢材
建筑上所用的主要是： 属于碳素结构钢的低碳钢； 属于普通钢的低合金结构钢。
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
氧化 还原
Baidu Nhomakorabea
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO