金属装饰材料

硅：脱氧剂，较锰强。 两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他
性能降低。
氧：与氮、磷相似。
三. 钢的力学性能
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
拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。
（1）屈服强度（屈服点）
空气转炉法 氧气转炉法
2. 钢的分类
(1).按化学成分分类
①碳素钢 （碳钢）
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%
②合金钢 ——专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢：合金元素总含量<5% 中合金钢：合金元素总含量5%～10% 高合金钢：合金元素总含量>10%
上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力； 下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点。
s
FS A0
Fs ——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力)，N； A0 ——试件的截面积，mm2。
（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。
b
Fb A0
Fb——破坏荷载(为最大应
力)，N。
值得注意：强屈比的概念
（4）．按用途分类
结构钢：工程结构用钢、机械制造用钢； 工具钢：各种工具用钢； 特殊钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
二.钢材的化学成分及其对钢材性能的影响 1.钢材的化学成分
铁：主要元素
碳：决定钢的性质
其他元素
生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、
Ni、Nb及稀土元素
第10章 金属装饰材料
10.1 建筑常用钢材 建筑钢材—各种型钢、钢板、钢管，以及钢筋混凝土
用的钢筋和钢丝。
钢材的特性： Ⅰ.材质均匀、性能可靠； Ⅱ.机械性能良好(强度高、塑性和韧性较好，可承受
各种载荷)；
Ⅲ.可加工性能优良。
一.钢的冶炼和分类
1.钢的冶炼
铁矿石→铁→钢 平炉炼钢法
常用炼钢方法 转炉炼钢法 电炉炼钢法
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。
（3）伸长率：塑性指标 。
l1 l0 100 %
l0
lo——试件原始标距长度，mm ； l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。
2. 钢材中的常存杂质
有
硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。
害
磷：来自矿石燃料，塑性和韧性↓↓，冷脆性。冷弯性↓可焊性↓ 元
氮：炼钢氧化过程中存于钢中，害处大于益处，故归于有害元素。 素
锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧去硫能力，可消除钢的
热脆性，改善钢材的热加工性能。
化学锈蚀
——钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数 是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境 中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。
电化学锈蚀
——钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质
的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元 素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离 子结合生成Fe(OH)2。
四. 钢材的加工性能
1.冷弯性能—常温下钢材承受弯曲变形的能力
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的 外表面无断裂、裂纹或起层， 认为冷弯性能合格。
冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在 内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。
冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表 面是否存在未熔合，微裂纹及夹杂物等缺陷。
(2)．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.05%，含磷量≤0.045%； 优质钢：含硫量 ≤0.04%，含磷量≤0.035%； 高级优质钢：含硫量 ≤0.02%，含磷量≤0.03%；
特级优质钢：含硫量 ≤0.015%，含磷量≤0.015%。
（3）.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”； 镇静钢：脱氧较充分，代号“Z”； 半 镇 静 钢 ： 脱 氧 程 度 介 于 “ F”与 “ Z” 之 间 ， 代 号 “b”； 特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“Tz” 。
2. 钢材的冷加工与时效强化
(1). 冷加工—指钢材在常温下进行的加工
常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。 特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，
这一过程称为冷加工强化处理。
冷加工强化的原因?
(2).时效处理
——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或 自然时效
加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。 人工时效
2.冲击韧性 ——指钢材抵抗冲Biblioteka Baidu荷载的能力。
试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。 指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。
ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。
冲击韧性试验原理图
3.耐疲劳性
疲劳破坏：交变荷载反复作 用，钢材在应力低于屈服强 度时，突然发出脆性断裂的 现象。
危害极大
意义： 值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性
增强，安全性增强。
值有两种：5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；
10——l0=10d0。
（4）断面收缩率：塑性指标。
A0 A1
A0 AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2； A1——表示钢材的原始截面积，mm2。 伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。
作用: 钢筋冷拉以后再经过 时效处理，其屈服点 进一步提高，塑性继 续有所降低。
∵ 时效过程中内应力的消减， ∴ 弹性模量可基本恢复。
3.钢材的热处理
热处理—将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以
改变其组织，从而获得所需性能的工艺过程。 退火 正火 淬火 回火
4.钢材的焊接—钢结构的主要联结方式(>90%)
焊接方法：电弧焊、接触对焊 焊接要求：
① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向； ②焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。
影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。
五. 钢材的锈蚀与防护
1. 钢材的锈蚀
——钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏， 称为钢材的锈蚀。