建筑材料第8章 建筑钢材PPT课件
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《建筑材料》PPT课件
5
建筑材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材 料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可 以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表— —建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技 术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用， 技术与标准，检验方法与保管等内容。
建筑材料
Construction Materials
山东水利职业学院
1
第一章 绪论
第二章 建筑材料的基本性质
第三章 气硬性胶凝材料
第四章 水泥
第五章 混凝土
第六章 建筑砂浆
第七章 墙体与屋面材料
第八章 建筑钢材
第九章 木材
第十章 防水材料
结束语
2
绪论
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断 发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。 随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质 量等方面的要求愈来愈高，这种要求与建筑材 料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相 互矛盾的关系。建筑材料的生产与使用就是在 不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。 同时相关学科的进步也为建筑材料的发展提供 了有利的条件。
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和 聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻 有机材料的复合 璃钢
返回键
7
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，
建筑结构材料 钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
建
筑 墙体材料 材 料
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块
3
古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，建筑材料（木材、砖、石 等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木 工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，建筑材料的发展 也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展， 交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑 设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、 港口等，推动了建筑材料的前进，在18~19世纪相继出现 了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构 材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸 声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于 是各种装饰材料层出不穷。
建筑材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材 料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可 以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表— —建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技 术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用， 技术与标准，检验方法与保管等内容。
建筑材料
Construction Materials
山东水利职业学院
1
第一章 绪论
第二章 建筑材料的基本性质
第三章 气硬性胶凝材料
第四章 水泥
第五章 混凝土
第六章 建筑砂浆
第七章 墙体与屋面材料
第八章 建筑钢材
第九章 木材
第十章 防水材料
结束语
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绪论
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断 发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。 随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质 量等方面的要求愈来愈高，这种要求与建筑材 料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相 互矛盾的关系。建筑材料的生产与使用就是在 不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。 同时相关学科的进步也为建筑材料的发展提供 了有利的条件。
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和 聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻 有机材料的复合 璃钢
返回键
7
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，
建筑结构材料 钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
建
筑 墙体材料 材 料
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块
3
古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，建筑材料（木材、砖、石 等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木 工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，建筑材料的发展 也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展， 交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑 设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、 港口等，推动了建筑材料的前进，在18~19世纪相继出现 了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构 材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸 声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于 是各种装饰材料层出不穷。
单元2--建筑钢材ppt课件(全)
单元2 建筑钢材
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的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， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的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， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
钢材的屈服强度PPT课件
的屈服荷载（N）；
❖
A0——钢材试件的初始横截面
积（mm2）。
❖ 2021/3/7 屈服强度是确定CH钢ENLI 材容许应力的主要28
（2）抗拉强度（也称为强度极限）
❖ 抗拉强度按下式计算：
b
Fb A0
2021/3/7
CHENLI
29
❖ 式中：σb——钢材的抗拉强度 （MPa）；
❖
Fb——钢材的极限荷载（N）；
6
第一节 钢的冶炼和分类
❖ 一、钢的冶炼 ❖ 钢是由生铁冶炼而成。生铁中碳的含量为
2.06％～6.67％，磷、硫等杂质的含量也较 高。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能进行 焊接、锻造、轧制等加工。
2021/3/7
CHENLI
7
❖炼钢的原理：
❖
冶炼
❖生铁
钢材
❖
氧化，将碳和其它杂质的含
❖
量的含量降低到允许范围
CHENLI
10
❖2、如何进行？
❖在炉内或钢包中加入脱氧剂（锰铁、 硅铁、铝锭等）进行脱氧，使氧化 铁还原为金属铁。
2021/3/7
CHENLI
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按照脱氧程度的分类
❖
脱氧程度
材质
浇注钢锭时
❖ 沸腾钢 脱氧不完全 大量的CO
❖
气泡逸出
差
❖ 镇静钢 脱氧彻底 表面平静
好 2021/3/7
CHENLI
❖
A0——钢材试件的初始横截
面积（mm2）。
❖ 抗拉强度是钢材受拉时所能承受的 最大应力值。
2021/3/7
CHENLI
30
❖屈服强度σs与抗拉强度σb的比值 σs/σb称为屈强比。
建筑钢材知识汇总
➢钢的压力加工 热加工
冷加工
建筑钢材 钢 的生产与分类
0.02%<C<2.06
二、钢的分类 Fe C S P
•
低碳钢
•
中碳钢
➢按化学成分 • 碳素钢
•
高碳钢
•
低合金钢
•
合金钢
• •
中合金钢 高合金钢
f塑 性韧 性
塑性 韧性
➢按脱氧程度
• 沸腾钢F——一般工程 • 镇静钢Z——预应力砼 • 半镇静钢B • 特殊镇静钢TZ——特别重要工程
FeO、Fe2O3
加 Mn、
脱 氧
Si
钢
C、S、P等元素含量 减少，技术性能及质 量比生铁好的多。
钢的生产过程示意图
返回
第二节 钢材 的技术性能
钢的主要 技术性能
冲击韧性
冷加工性 能
力学性能 耐疲劳性 时效强化
加工工艺 性能
硬度
焊接性能
抗拉性能 冷弯性能
抗拉性能
01
01
软钢（中低碳钢 ）的抗拉性能
•
钢材的塑性和韧性好；
•
加工性能好，便于安装；
•
耐热性较好。
•
易锈蚀；
•
耐火性差；
•
能耗大、成本高；
建筑钢材 钢的生产与
分类
钢的生产 钢的分类
第一节 钢的生产与分类
建筑钢材 钢的生产与分类
一、钢的生产
➢钢的生产
➢钢的铸锭
钢的生产过程 炼钢——生铁+氧
钢的生产方法
铸锭 脱氧处理 化学偏析
• 氧气转炉法 • 空气转炉法 • 平炉炼钢法 • 电炉炼钢法
➢按有害物质含量 • 普通钢
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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17
（一）抗拉屈服强度和抗拉极限强度
18
➢比例弹性阶段（O→p） ➢非比例弹性阶段（p→e） ➢弹塑性阶段（e→s） ➢塑性阶段或屈服阶段(s→s/) ➢应力强化阶段（s/→b） ➢颈缩破坏阶段（b→f）
低碳钢单轴拉伸应力－应变示意图
比例极限 σp、弹性极限σe、屈服强度σs、极限强度σb
19
➢屈服强度（σs）是确定允许应力的主 要依据
4
二、钢材
（一）按化学成分分
非合金钢（碳素钢） 低合金钢 合金钢
（二） 按含碳量分
低碳钢（含碳量<0.25%) 中碳钢（含碳量0.25%~0.6％) 高碳钢（含碳量>0. 6%)
5
（三） 按主要性能及使用特性分
➢ 结构钢(包括机械结构用钢及工程结构用钢)： 包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高 强度结构钢及合金结构钢等
Akv —— 试件冲断时吸收的冲击能（J）
A ——试件槽口处最小横截面积（cm2）
23
温度对钢材冲击韧性影响很大
冲击韧性骤然 下降而成脆性 （冷脆性）
钢的脆性转变温度
负温条件下使用的结构，设计时必须考虑钢材的低温冲击韧性
24
二、工艺性能
（一） 可焊性
在焊接过程，由于高温及焊后急冷，会使焊缝 及附件区域的钢材发生组织构造变化，产生局部变 形，内应力和局部变硬脆等，甚至在焊缝周围产生 裂缝，降低了钢材质量
➢ 工具钢：主要用于刀具，模具等各种工具，含 碳量一般较高，便于进行热处理
➢ 特殊性能钢及专门用途钢：主要有桥梁钢、 铁道用钢、船舶用钢、压力容器用钢等
6
(四) 按质量分
普通质量钢 优质钢 特殊优质钢
(五) 按其加工工艺分
压钢 锻钢 铸钢
(六) 按冶炼方法分
转炉法 平炉法 电炉法
(六) 按钢脱氧程度分
碳素钢可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)和半镇 静钢(b)及特殊镇静钢(TZ)
7
工字钢 光圆钢筋
花纹钢板
压型钢板
8
角钢
槽钢
9
三、建筑钢材的应用
钢铁材料是应用最广、产量最大的金属材料， 也是建筑工程中主要材料之一
（1）用型钢制作厂房、桥梁、闸门及高压管 道等，安全性强、质量轻，适于大跨度及多、高层 结构
（2）用钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土结构， 强度高、耐久性好，适用范围广
10
钢结构厂房
11
北京2008年奥运会“鸟巢”工程
总用钢量11万吨
12
钢筋
13
武汉长江大桥
14
巴黎艾菲尔铁塔
15
第二节 建筑钢材的力学性能 和工艺性能
16
一、力学性能
建筑钢材的力学性能主要有：抗拉性能、硬 度和冲击韧性等
过剩的Mn固溶于钢内，形成含Mn的合金铁 素体和合金渗碳体，能提高钢的屈服强度和抗拉 强度
负作用是使钢的伸长率略有下降，当锰的含 量较高时，还会显著降低可焊性
32
四、磷
使钢的屈服点和抗拉强度提高 塑性降低、韧性显著下降 增加钢的冷脆性（韧性随温度下降而急剧恶化 的现象），对于承受冲击荷载或低温下使用的钢 材是有害的 使钢的冷弯性能急剧下降，可焊性变差 普通碳素钢中磷的含量最多不得超过0.045％
➢ 硬度增大
➢ C=0.8％左右抗拉 强度最高
➢ 冷弯性能、焊接 性能和抗腐蚀性能下 降
30
二、硅
使钢的硬度、强度提高 含量超过1.0％时，钢的塑性和冲击韧性显著 降低，冷脆性增加，焊接性能变差
31
三、锰
炼钢过程中，锰可形成MnO及MnS，成为钢 渣而排出，故Mn起着脱氧去硫作用，能消除钢的 热脆性改善热加工性
可焊性好的钢材，没有质量显著降低的现象， 所得焊接牢固
焊接性能通过拉伸 (拉伸、冷弯) 试验检测
25
（二） 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受静力弯曲时所 容许的变形能力
冷弯性能合格是指钢材试件在收到规定的弯曲 角度和弯芯直径条件下，弯曲试件的外拱面不发生 裂缝、断裂或起层现象
钢材含C、P较高，或曾经过不正常冷热处理， 则其冷弯性能往往不合格
➢通常取L0=5 d，或L0=10 d，伸长率分别为δ5和δ10 ➢相同钢材，δ5≥δ10
21
（三）硬度
➢钢材抵抗硬物压入表面的能力 ➢常用的硬度指标为布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）
22
（四）冲击韧性
钢材抵抗冲击荷载的能力。用冲击韧性 kv 表示
v
Akv A
kv ——冲击韧性（J/cm2）
35
七、氮
可提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度 使钢材的塑性和冲击韧性显著下降 增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，使钢的 焊接性能和冷弯性能变差 尽量减少钢中氮的含量
➢中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象， 规范以0.2%残余变形所对应的应力值作 为名义屈服强度，用σr0.2表示
➢屈强比（σs/σb）愈小，结构愈安全。 过小则造成浪费，一般碳素钢为0.58～ 0.63，合金钢为0.65～0.75
硬钢的屈服点
20
（二）伸长率δ
δ L1L0 100% L0
L1 拉断后标距部分长度mm； L0 原标距长度mm；
33
五、硫
在钢材热加工过程中产生晶粒的分离，引起 钢的断裂，即所谓热脆现象
硫的存在也降低了钢的冲击韧性、疲劳强度、 可焊性和抗腐蚀性
硫为钢的有害成分，其含量受严格控制，普 通碳素钢中最高含量不得大于0.055％
34
六、氧
氧也是钢中的有害杂质 使钢材强度下降 热脆性增加，冷弯性能变差 热加工性能和焊接性能下降
冷弯性能通过冷弯试验检测
26
冷弯试验
27
➢在更苛刻的条件下检验钢材的塑性 ➢以试验时的弯曲角度和弯心直径作为指标来表示 ➢弯曲角度愈大，弯心直径愈小，表示对冷弯性能要求愈高 ➢冷弯性能合格：弯曲处无裂纹、断裂及起层等现象
28
第三节 化学元素对钢材性能的影响
29
一、碳
随着含C量的增加：
➢ 钢的伸长率，断 面收缩率和冲击韧性 逐渐下降
第八章 建筑钢材
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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第一节 概述
3
一、金属材料
➢重金属和轻金属。重金属的密度大于4.5 g/cm3，轻 金属的密度小于4.5 g/cm3 ➢冶金工业上还常常把金属分为黑色金属和有色金属 ➢黑色金属有三种：铁、锰、铬。表面常有灰黑色的 氧化物 ➢有色金属：铁、锰、铬以外的金属 ➢西欧、美国等：黑色金属是指铁和铁的合金，有色 金属又称非铁金属
（一）抗拉屈服强度和抗拉极限强度
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➢比例弹性阶段（O→p） ➢非比例弹性阶段（p→e） ➢弹塑性阶段（e→s） ➢塑性阶段或屈服阶段(s→s/) ➢应力强化阶段（s/→b） ➢颈缩破坏阶段（b→f）
低碳钢单轴拉伸应力－应变示意图
比例极限 σp、弹性极限σe、屈服强度σs、极限强度σb
19
➢屈服强度（σs）是确定允许应力的主 要依据
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二、钢材
（一）按化学成分分
非合金钢（碳素钢） 低合金钢 合金钢
（二） 按含碳量分
低碳钢（含碳量<0.25%) 中碳钢（含碳量0.25%~0.6％) 高碳钢（含碳量>0. 6%)
5
（三） 按主要性能及使用特性分
➢ 结构钢(包括机械结构用钢及工程结构用钢)： 包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高 强度结构钢及合金结构钢等
Akv —— 试件冲断时吸收的冲击能（J）
A ——试件槽口处最小横截面积（cm2）
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温度对钢材冲击韧性影响很大
冲击韧性骤然 下降而成脆性 （冷脆性）
钢的脆性转变温度
负温条件下使用的结构，设计时必须考虑钢材的低温冲击韧性
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二、工艺性能
（一） 可焊性
在焊接过程，由于高温及焊后急冷，会使焊缝 及附件区域的钢材发生组织构造变化，产生局部变 形，内应力和局部变硬脆等，甚至在焊缝周围产生 裂缝，降低了钢材质量
➢ 工具钢：主要用于刀具，模具等各种工具，含 碳量一般较高，便于进行热处理
➢ 特殊性能钢及专门用途钢：主要有桥梁钢、 铁道用钢、船舶用钢、压力容器用钢等
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(四) 按质量分
普通质量钢 优质钢 特殊优质钢
(五) 按其加工工艺分
压钢 锻钢 铸钢
(六) 按冶炼方法分
转炉法 平炉法 电炉法
(六) 按钢脱氧程度分
碳素钢可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)和半镇 静钢(b)及特殊镇静钢(TZ)
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工字钢 光圆钢筋
花纹钢板
压型钢板
8
角钢
槽钢
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三、建筑钢材的应用
钢铁材料是应用最广、产量最大的金属材料， 也是建筑工程中主要材料之一
（1）用型钢制作厂房、桥梁、闸门及高压管 道等，安全性强、质量轻，适于大跨度及多、高层 结构
（2）用钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土结构， 强度高、耐久性好，适用范围广
10
钢结构厂房
11
北京2008年奥运会“鸟巢”工程
总用钢量11万吨
12
钢筋
13
武汉长江大桥
14
巴黎艾菲尔铁塔
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第二节 建筑钢材的力学性能 和工艺性能
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一、力学性能
建筑钢材的力学性能主要有：抗拉性能、硬 度和冲击韧性等
过剩的Mn固溶于钢内，形成含Mn的合金铁 素体和合金渗碳体，能提高钢的屈服强度和抗拉 强度
负作用是使钢的伸长率略有下降，当锰的含 量较高时，还会显著降低可焊性
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四、磷
使钢的屈服点和抗拉强度提高 塑性降低、韧性显著下降 增加钢的冷脆性（韧性随温度下降而急剧恶化 的现象），对于承受冲击荷载或低温下使用的钢 材是有害的 使钢的冷弯性能急剧下降，可焊性变差 普通碳素钢中磷的含量最多不得超过0.045％
➢ 硬度增大
➢ C=0.8％左右抗拉 强度最高
➢ 冷弯性能、焊接 性能和抗腐蚀性能下 降
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二、硅
使钢的硬度、强度提高 含量超过1.0％时，钢的塑性和冲击韧性显著 降低，冷脆性增加，焊接性能变差
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三、锰
炼钢过程中，锰可形成MnO及MnS，成为钢 渣而排出，故Mn起着脱氧去硫作用，能消除钢的 热脆性改善热加工性
可焊性好的钢材，没有质量显著降低的现象， 所得焊接牢固
焊接性能通过拉伸 (拉伸、冷弯) 试验检测
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（二） 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受静力弯曲时所 容许的变形能力
冷弯性能合格是指钢材试件在收到规定的弯曲 角度和弯芯直径条件下，弯曲试件的外拱面不发生 裂缝、断裂或起层现象
钢材含C、P较高，或曾经过不正常冷热处理， 则其冷弯性能往往不合格
➢通常取L0=5 d，或L0=10 d，伸长率分别为δ5和δ10 ➢相同钢材，δ5≥δ10
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（三）硬度
➢钢材抵抗硬物压入表面的能力 ➢常用的硬度指标为布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）
22
（四）冲击韧性
钢材抵抗冲击荷载的能力。用冲击韧性 kv 表示
v
Akv A
kv ——冲击韧性（J/cm2）
35
七、氮
可提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度 使钢材的塑性和冲击韧性显著下降 增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，使钢的 焊接性能和冷弯性能变差 尽量减少钢中氮的含量
➢中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象， 规范以0.2%残余变形所对应的应力值作 为名义屈服强度，用σr0.2表示
➢屈强比（σs/σb）愈小，结构愈安全。 过小则造成浪费，一般碳素钢为0.58～ 0.63，合金钢为0.65～0.75
硬钢的屈服点
20
（二）伸长率δ
δ L1L0 100% L0
L1 拉断后标距部分长度mm； L0 原标距长度mm；
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五、硫
在钢材热加工过程中产生晶粒的分离，引起 钢的断裂，即所谓热脆现象
硫的存在也降低了钢的冲击韧性、疲劳强度、 可焊性和抗腐蚀性
硫为钢的有害成分，其含量受严格控制，普 通碳素钢中最高含量不得大于0.055％
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六、氧
氧也是钢中的有害杂质 使钢材强度下降 热脆性增加，冷弯性能变差 热加工性能和焊接性能下降
冷弯性能通过冷弯试验检测
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冷弯试验
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➢在更苛刻的条件下检验钢材的塑性 ➢以试验时的弯曲角度和弯心直径作为指标来表示 ➢弯曲角度愈大，弯心直径愈小，表示对冷弯性能要求愈高 ➢冷弯性能合格：弯曲处无裂纹、断裂及起层等现象
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第三节 化学元素对钢材性能的影响
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一、碳
随着含C量的增加：
➢ 钢的伸长率，断 面收缩率和冲击韧性 逐渐下降
第八章 建筑钢材
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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第一节 概述
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一、金属材料
➢重金属和轻金属。重金属的密度大于4.5 g/cm3，轻 金属的密度小于4.5 g/cm3 ➢冶金工业上还常常把金属分为黑色金属和有色金属 ➢黑色金属有三种：铁、锰、铬。表面常有灰黑色的 氧化物 ➢有色金属：铁、锰、铬以外的金属 ➢西欧、美国等：黑色金属是指铁和铁的合金，有色 金属又称非铁金属