道路建筑材料检测与应用007

常存杂质对碳素钢性能的影响
（1）锰（Mn） 锰是炼钢时脱氧、硫而残留在钢中的元素。 它能消减硫和氧引起的热脆性，改善钢的热加工性质，提 高钢的强度和韧性。锰在一般碳素钢中的含量为0.25%～ 0.80%。锰也是我国低合金结构钢的主加合金元素，其含 量一般在1%～ 2%范围内。
化学成分对碳素钢技术性能的影响
碳素钢的化学成分主要是铁和碳，此外还有锰、硅、 磷、硫、氧、氮等杂质元素。这些元素对钢材性能有不同 的影响，其中碳的影响最大。 （一） 碳（C）
建筑钢材含碳质量分数不大于0.8%。在此范围内随着 碳含量提高，钢材的强度和硬度相应提高，而塑性、韧性 和冷弯性能相应降低。当碳的含量超过0.8%以后，强度反 而下降。碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性 和时效敏感性，降低抵抗大气锈蚀性。
具有更高的强度，并具有耐腐蚀、耐磨损等优良性能。合金钢
3）按合金元素含量分为三类：
⑴低合金钢 合金元素含量＜5﹪；
⑵中合金钢 合金元素含量为5﹪～10﹪；
⑶高合金钢 合金元素含量＞10﹪。
建筑用钢主要是普通碳素钢和普通低合金钢两大类。
2、按质量（杂质含量）分类 碳素钢按供应的钢材化学成分中有害杂质的含量不同，又可划分： 1）普通钢 含硫量≤0.055﹪，含磷量≤0.045﹪； 2）优质钢 含硫量≤0.040﹪，含磷量0.035﹪～0.040﹪。 3、根据钢在冶炼过程中脱氧程度，钢分为以下三种： 1）沸腾钢
1、按化学成分分
钢材的分类
1）碳素钢
亦称“碳钢”，是含碳量小于2﹪的铁碳合金。按含碳量可分为：
⑴低碳钢 含碳量＜0.25﹪；
⑵中碳钢 含碳量为0.25﹪～0.6﹪；
⑶高碳钢 含碳量＞0.6﹪。
2）合金钢
为改善钢的性能，在钢中特意加入某些合金元素，在满足塑
性、韧性及工艺性能（主要指可焊性等）要求的条件下，使钢
钢材冲击试验原理
mg(H - h)
ak
A0
式中 ak—钢材的冲击韧性； ｍ—摆锥质量 ｇ—重力加速度
Ｈ,ｈ—摆锥冲击前后的高度 A0—试件槽口处原截面积
ak值低的材料叫脆性材料，不宜用作 承担冲击荷载的构件，如桥梁轨道、
连杆等。
硬度
钢材抵抗硬物压入表面的能力称为钢材的硬度，亦即对 局部塑性变形的抗力。测定钢材硬度的方法有布氏硬度、洛 氏硬度和维氏硬度三种。
压痕较小，测后不影响构件的使用。
实验证明，材料的强度愈高，塑性变形抵抗 力愈高，其硬度值也就愈大。
冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。它 是钢材的重要工艺性能。
冷弯是将条形钢材试件以规定的弯心进行试验，弯曲 至90°或180°，检查在弯曲处外面及侧面有无裂纹、裂 缝、断裂等情况。弯曲角度愈大，弯心直径与试件厚度的 比值愈小，则表明冷弯性能愈好。
n—试样长度与试件直径之比（例如试件直径为10mm，标距长度 为50mm时，n=5，表示为δ5；若标距长度为100mm时，n=10，表示为 δ10）。
2.断面收缩率(Reduction) 试件拉断后，断面缩小面 积与原横截面积的百分比，按下式计算：
A0 A1 100% 式中 Ψ—断面收A缩0率（%）； A0—试件原横截面积 A1—试件拉断处的横截面积 Ψ与δ越大，说明钢材的塑性越好。一 般以δ≥5%，Ψ≥10%为宜。
脱氧不完全的钢。钢水浇入锭模后产生大量的CO气泡外逸，钢 液呈剧烈沸腾状。沸腾钢内部杂质和杂物多，组织不够致密，气泡 含量较多，化学成分和力学性能不够均匀、强度低、冲击韧性和可 焊性差，但生产成本较低，可用于一般的建筑结构。 2）镇静钢
脱氧充分，钢水浇入锭模后平静地凝固，基本无CO气泡产生。 镇静钢组织致密，化学成分均匀，机械性能好，品质好，但成本较 高。镇静钢可用于承受冲击荷载的重要结构。 3）半镇静钢 脱氧程度及钢的质量介于上述两者之间。
4、按用途的不同划分 1）结构钢 用于建筑结构、机械制造等，一般为低、中碳钢； 2）工具钢 用于各种工具，一般为高碳钢； 3）特殊钢 具有各种特殊物理化学性能的钢，如不锈钢等。
由于桥梁结构需要承受车辆等荷载的作用，同时需要经 受各种大气因素的考验，对于桥梁用钢材要求具有高的强 度、良好的塑形、韧性和可焊性。因此，桥梁建筑用钢材， 钢筋混凝土用钢筋，就其用途分类来说，属于结构钢；就其 质量分类来说，属于普通钢；按其含碳量的分类来说，属于 低碳钢。所以桥梁结构用钢和混凝土用钢筋是属于碳素结构
冲击韧度
钢材抵抗瞬间冲击荷载而不破坏的能力称为冲击韧度。
它按照我国国家标准试验方法的摆冲法以横梁式来测定。 如图8-2所示，按规定制成有槽口的标准试件，以横梁式 放在冲击试验机的支座上，然后把由于被抬高而具有一定 位能的摆锥释放，使试件承受冲击而弯曲以致断裂。则试 件冲断时缺口处单位面积上所消耗的能量为冲击韧性指标。
钢或低合金结构钢。
❖ 抗拉强度 ❖ 塑性 ❖ 冲击韧度 ❖ 硬度 ❖ 冷弯性能
钢材的技术性质
钢筋的抗拉强度
抗拉强度由拉伸试验测出。低碳钢在拉伸试验中表现的应 力和变形关系比较典型。它在外力作用下的变形一般可分为四 个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。其应 力-应变关系如图8-1所示。
碳素结构钢的应力-应变图
钢筋的塑性
钢材的塑性指标有两个：伸长率和断面收缩率。
⒈伸长率(Elongation) 伸长率是钢材发生断裂时标距长度的 增长量与原标距长度的百分比，按下式计算：
n
L1 L0 L0
100%
式中 δn—伸长率（%）； L0—试样的原标距长度，单位为mm；
L1—试样拉断时的标距长度，单位为mm；
工作情景七 钢材和木材的检测与应用
百度文库
❖ 建筑钢材的检测与应用 ❖ 建筑木材的检测与应用
钢材与木材
钢材
木材
钢材的 分类
钢材的 技术性质
化学成分 对碳素钢 技术性能 的影响
桥梁建筑 用钢材 及其制品
项目(一) 建筑钢材的检测与应用
❖ 钢材的分类 ❖ 钢材的技术性质 ❖ 化学成分对碳素钢技术性能的影响 ❖ 桥梁建筑用钢材及其制品
布氏法的测定原理，是利用直径为D的淬火钢球，以P的 荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载。计 算压痕单位面积所承受的荷载值即为布氏硬度。
HB=P/A 式中 HB—布氏硬度； P—所受荷载 A—压痕表面积
布氏硬度试验原理示意图
布氏法测定结果较准确，但压痕大，不宜用 作成品的检验。而用洛氏（HR）法测定时，