建筑金属材料

? （５）磷：为有害元素，含量提高， 钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降， 特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响 愈大，磷在钢中的偏析作用强烈，使钢 材冷脆性 增大，并显著降低钢材的可焊 性。
磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢 中可配合其他元素作为合金元素使用。
? （６）氧：为有害元素。主要存在于非金属夹 杂物内，可降低钢的机械性能，特别是韧性，氧 有促进时效倾向的作用，氧化物造成的低熔点亦 使钢的可焊形变差。
? （９）钒：钒是强的碳化物和氮化 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形成元素。能有效提高强度，并能 减少时效倾向，但增加焊接时的淬硬 倾向。
? 第三节 钢材的技术性质
? 一 钢材的力学性能 ? 1. 抗拉性能 ? 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。其技术指
标为由拉力试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率。 低碳钢（软钢）受拉的应力一应变图能够较好地解 释这些重要的技术指标，见图 2－１.低碳钢受拉时 的应力一应变图
? （４） 特殊镇静钢 。比镇静钢脱氧程度 还要充分彻底的钢，故其质量最好，适 用于特别重要的结构工程，代号为“ TZ”。
? 3. 按有害杂质含量分类 接钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S）
含量的多少，钢材可分为以下四类：
（１）普通钢。磷含量不大于0.045
％；硫含量不大于0.050%。
（２）优质钢。 磷含量不大于
钢材生产示意图
第一节 钢材的冶炼和分类
? 1. 按化学成分分类
? （１）碳素钢。碳素钢的化学成分主 要是铁，其次是碳，故也称铁一碳合 金。其含碳量为 0.02％～ 2.06％。 此外尚含有极少量的硅、锰和微量的 硫、磷等元素。碳素钢按含碳量又可 分为：
? 低碳钢（含碳量小于0.25％）、
? 中碳钢（含碳量为 0.25％～ 0.60％）
土木工程材料
第二章 土木工程用钢材
。
各类钢材
建筑钢材
? 金属材料包括： 黑色金属：以铁为主要成分的金属及其合 金，如铁，钢，合金钢等
有色金属：以其他金属元素为主要成分的 金属及其合金，如铜，锌，铅等
建筑钢材
? 可用作主要的结构材料（钢筋混凝土，建筑钢结 构，桥梁、铁路工程）、也可以用作连接材料、 围护材料和饰面材料等如门窗和建筑五金等。
? （３）锰：锰是我国低合金钢的主 加合金元素，锰含量一般在1%～２ ％范围内，它的作用主要是使强度 提高，锰还能消减硫和氧引起的热 脆性，使钢材的热加工性质改善。
? （４）硫：硫是很有害元素。呈非金属 硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的 偏析作用，降低各种机械性能。硫化物 造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热 裂纹，（热脆性）显著降低可焊性。
0.035%；硫含量不大于0.035%。
（３）高级优质钢。磷含量不大于
0.025%；硫含量不大于0.015%。
（４）特级优质钢。磷含量不大于
0.025%；硫含量不大于0.015%。
? 第二节 钢材的化学成分及对性能的影响
? 钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、 硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、 氮及各种合金元素。
? 高碳钢（含碳量大于0.60％）
? （２）合金钢。是指在炼钢过程中，有意 识地加入一种或多种能改善钢材性能的合 金元素而制得的钢种。常用合金元素有： 硅、锰、钛、钒、铌、铬等。按合金元素 总含量的不同，合金钢可分为
? 低合金钢（合金元素总含量小于５％）
? 中合金钢（合金元素总含量为５％～ 10％）
? （1）碳：土木工程用钢材含碳量不大于 0.8％。在此范围内，随着钢中碳含量的 提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧 性则相应降低，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 低抗大气锈蚀性。
?
? （2）硅：当硅在钢中的含量较低 （小于1%）时，可提高钢材的强度， 而对塑性和韧性影响不明显。
钢
主要炼钢方法： 空气转炉炼钢法 氧气转炉炼钢法 平炉炼钢法 电炉炼钢法
依据脱氧程度：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢
第一节 钢材的冶炼和分类
第一节 钢材的冶炼和分类
依据脱氧程度：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢
沸腾钢： 脱氧不充分，铸锭时有大量 CO气 体外逸，引起钢水剧烈沸腾，称沸腾钢。 镇静钢： 镇静钢的脱氧充分，铸锭时钢水平 静地凝固，故称为镇静钢。 非镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间。
? （７）氮：氮对钢材性质的影响与碳、磷相似， 使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。 氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性，降低可焊 性。
? 在有铝、妮、钒等的配合下，氮可作 为低合金钢的合金元素使用。
? （８）钛：钛是强脱氧剂。它能显 著提高强度，改善韧性和可焊性，减 少时效倾向，是常用的合金元素。
? 高合金钢（合金元素总含量大于10％）。
? 2. 按冶炼时脱氧程度分类
? （１）沸腾钢。炼钢时仅加入锰铁进行 脱氧，则脱氧不完全。这种钢水浇入锭 模时，会有大量的ＣＯ气体从钢水中外 逸，引起钢水呈沸腾状，故称沸腾钢， 代号为“Ｆ“。沸腾钢组织不够致密， 成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严 重，故质量较差。但因其成本低、产量 高，故被广泛用于一般建筑工程。
优点：高的抗拉强度 易于加工成板材、型材和线材 良好的焊接和铆接性能
缺点：易锈蚀、维护费用高 耐火性差 生产能耗大
第一节 钢材的冶炼和分类
炼钢的原理 ——将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量 降低到一定限度，同时把其它杂质的含量也降低到 容许的范围内。
即：含碳量在2％以下，有害杂质含量较少的Fe—C合金称为
? （１）屈服点：当试件拉力在 ＯＢ范围内时， 如卸去拉力，试件能恢复原状，应力与应变的 比值为常数，因此，该阶段被称为弹性阶段。 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。
? （２）镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅 铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，且 同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时 能平静地充满锭模并冷却凝固，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 混凝土等重要的结构工程。
? （３） 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，其代 号为“ｂ”。