建筑材料 建筑钢材
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7. 建筑钢材
学习知识点：
1、 钢材的分类；钢材牌号的表示方法； 2、钢材的化学组成与金相结构； 3、钢材的物理力学性能；钢材的加工； 4、建筑钢材的标准；常用钢材的质量要求； 5、钢材的腐蚀与防护。
教学要求：
1、了解钢材的分类方法；掌握钢材牌号的表示方法。 2、理解钢材的化学成分对钢材性能的影响，了解钢材的金相结构。 3、掌握钢材物理力学性能的测定方法。 4、了解钢材的热处理和冷加工对钢材性能的影响。 5、掌握常用建筑钢材的性能指标及其应用。 6、掌握钢材产生腐蚀的原因及其防止方法。
σ 屈服强度，用 0.2 表示。
二、冷弯性能 钢材在常温
下承受弯曲变形 的能力。 冷弯性能用弯曲 角度及弯心直径 与试件直径（或 厚度）的比值来 表示。
图25 钢筋弯曲实验
JIANZHUCAILIAO
σ
σ 0.2
A
0
ε
0.2％LO
7.2 钢材的技术性质
三、冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力。
冲击韧性值
JIANZHUCAILIAO
7.1 钢材的分类及冶炼
一、钢材的冶炼 炼铁：把铁矿石、焦炭、石灰石（助溶剂）按比例装入高炉中
，在高温条件下，将铁矿石中的铁还原出来，得到的铁中 含有较多的碳和其他杂质，性能脆且硬，称为生铁。 炼钢：把生铁在炼钢炉中进一步冶炼，降低碳及其他杂质含量 ，得到钢坯。 轧制：将钢坯在轧机中轧制成钢材。
7.1 钢材的分类及冶炼
（2）、合金钢：在碳钢的基础上加入一种或几种合金元素，使钢具 有特殊性能。根据合金元素的含量分为：
低合金钢：合金元素总含量小于3.5％。 中合金钢：合金元素总含量在3.5％－10％。 高合金钢：合金元素总含量大于10％。 4、按用途分： （1）、结构钢 根据化学成分分为碳素结构钢、合金结构钢。 碳素结构钢又分为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢。 （2）、工具钢 碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢。 （3）、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、电工硅钢。 （4）、专门用途钢 钢筋钢、桥梁钢、钢轨钢。
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
一、拉伸性能
（一）、低碳钢的拉伸性能 通过对低碳钢进行拉伸试验，可测得低碳钢的屈服强 度、抗拉强度、伸长率三个重要指标。
1、弹性阶段：σ-ε曲线在该段0A成直线关 系，E = σ/ε为常量，称为材料的弹性模
σ σb
量。应力极限值σp 称为弹性极限。
钢筋拉伸试件伸长率测量
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
（二）、高碳钢的拉伸性能 高碳钢受拉伸时，产生的塑性变形很小，没
有明显的屈服现象，不能直接测定其屈服强度。 规范规定以产生0.2％L0残余变形时的应力值作为
JIANZHUCAILIAO
7.1 钢材的分类及冶炼
二、钢材的分类 1、按冶炼方法分：转炉钢、平炉钢、电炉钢。 2、按脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。 3、按化学成分分： （1）、碳素钢：含碳量不大于1.35％，含锰量不大于1.2％，含硅量 不大于0.4％，有少量硫、磷杂质的铁碳合金。碳对钢材的性能起决定 性作用。
4、颈缩阶段：CD段，试件抵抗变形的能力迅速下降，伸长变形急剧增加，试件断面 在最薄弱处急剧缩小，产生颈缩断裂。试件的伸长率δ按下式计算：
δn ＝（L1－L0）/ L0 。
L0 试件标距长度 ，L1 试件拉断后标距之间的长度。 JIANZHUCAILIAO
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
σ 2、屈服阶段：σ-ε曲线在该段AB不成直线关 s σ 系，应力增加较小，应变增加较大，产生较大 p
A
B
C D
的塑性变形，应力极限值σs 称为屈服极限。
3、强化阶段：BC段，钢材内部组织发生变化，
恢复了抵抗变形的能力，应力继续增加，应变
也继续增加，应力极限值σb 称为强度极限。
0
δ
ε
σs /σb称ห้องสมุดไป่ตู้材料的屈强比。
低碳钢：含碳量0.25％以下，性质软韧，易加工，是建筑工程的 主要用钢。
中碳钢：含碳量0.25％－0.6％，性质较硬，可淬火、退火，主要 用于机械部件。
高碳钢：含碳量大于0.6％，性质很硬，一般用于制造工具。 根据碳素钢中硫、磷等杂质含量，碳素钢分为： 普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。
JIANZHUCAILIAO
JIANZHUCAILIAO
7.1 钢材的分类及冶炼
金属材料：是一种或两种以上的金属元素与某些非金属元素组 成的合金的总称。
金属材料的特征为：不透明、有光泽、密度大、导热性和导电 性好，常温下为固态结晶体；强度高、弹性模量大、组织均匀密实 、可焊、可铆、易于加工、便于装配和机械化施工 。
金属材料分为：黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁 元素为主的铁金属及其合金，如钢、铁；有色金属是除黑色金属以 外的其他金属，如铝、铜、金、银等。
k
mg(Hh) A
M---摆锤质量，kg; g---重力加速度，9.81m/s2; H、h---摆锤冲击前后高度差，m； A---试件槽口处截面积，cm2。 四、硬度 钢材抵抗其他物体压入的能力。 常用布氏硬度（HB）表示。
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7.2 钢材的技术性质
三、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。
4、影响钢材疲劳强度的因素：
应力 ％
钢材品种、钢材质量、
50
组织结构、表面状态、
疲劳极限强度
受力状态等。
0
JIANZHUCAILIAO
2 4 6 8 10
lgn（n应力循环次数）
7.3 钢铁的组织与化学成分对钢材性能的影响
一、钢的晶体结构 （一）、钢的晶体结构
体心晶体结构 面心晶体结构。 （二）、晶体缺陷 1、点缺陷 空位使钢材强度降低，塑性增加；
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
100
的扩展，最终导致钢材的疲劳断裂。
静力抗拉强度
学习知识点：
1、 钢材的分类；钢材牌号的表示方法； 2、钢材的化学组成与金相结构； 3、钢材的物理力学性能；钢材的加工； 4、建筑钢材的标准；常用钢材的质量要求； 5、钢材的腐蚀与防护。
教学要求：
1、了解钢材的分类方法；掌握钢材牌号的表示方法。 2、理解钢材的化学成分对钢材性能的影响，了解钢材的金相结构。 3、掌握钢材物理力学性能的测定方法。 4、了解钢材的热处理和冷加工对钢材性能的影响。 5、掌握常用建筑钢材的性能指标及其应用。 6、掌握钢材产生腐蚀的原因及其防止方法。
σ 屈服强度，用 0.2 表示。
二、冷弯性能 钢材在常温
下承受弯曲变形 的能力。 冷弯性能用弯曲 角度及弯心直径 与试件直径（或 厚度）的比值来 表示。
图25 钢筋弯曲实验
JIANZHUCAILIAO
σ
σ 0.2
A
0
ε
0.2％LO
7.2 钢材的技术性质
三、冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力。
冲击韧性值
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7.1 钢材的分类及冶炼
一、钢材的冶炼 炼铁：把铁矿石、焦炭、石灰石（助溶剂）按比例装入高炉中
，在高温条件下，将铁矿石中的铁还原出来，得到的铁中 含有较多的碳和其他杂质，性能脆且硬，称为生铁。 炼钢：把生铁在炼钢炉中进一步冶炼，降低碳及其他杂质含量 ，得到钢坯。 轧制：将钢坯在轧机中轧制成钢材。
7.1 钢材的分类及冶炼
（2）、合金钢：在碳钢的基础上加入一种或几种合金元素，使钢具 有特殊性能。根据合金元素的含量分为：
低合金钢：合金元素总含量小于3.5％。 中合金钢：合金元素总含量在3.5％－10％。 高合金钢：合金元素总含量大于10％。 4、按用途分： （1）、结构钢 根据化学成分分为碳素结构钢、合金结构钢。 碳素结构钢又分为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢。 （2）、工具钢 碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢。 （3）、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、电工硅钢。 （4）、专门用途钢 钢筋钢、桥梁钢、钢轨钢。
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7.2 钢材的技术性质
一、拉伸性能
（一）、低碳钢的拉伸性能 通过对低碳钢进行拉伸试验，可测得低碳钢的屈服强 度、抗拉强度、伸长率三个重要指标。
1、弹性阶段：σ-ε曲线在该段0A成直线关 系，E = σ/ε为常量，称为材料的弹性模
σ σb
量。应力极限值σp 称为弹性极限。
钢筋拉伸试件伸长率测量
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
（二）、高碳钢的拉伸性能 高碳钢受拉伸时，产生的塑性变形很小，没
有明显的屈服现象，不能直接测定其屈服强度。 规范规定以产生0.2％L0残余变形时的应力值作为
JIANZHUCAILIAO
7.1 钢材的分类及冶炼
二、钢材的分类 1、按冶炼方法分：转炉钢、平炉钢、电炉钢。 2、按脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。 3、按化学成分分： （1）、碳素钢：含碳量不大于1.35％，含锰量不大于1.2％，含硅量 不大于0.4％，有少量硫、磷杂质的铁碳合金。碳对钢材的性能起决定 性作用。
4、颈缩阶段：CD段，试件抵抗变形的能力迅速下降，伸长变形急剧增加，试件断面 在最薄弱处急剧缩小，产生颈缩断裂。试件的伸长率δ按下式计算：
δn ＝（L1－L0）/ L0 。
L0 试件标距长度 ，L1 试件拉断后标距之间的长度。 JIANZHUCAILIAO
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
σ 2、屈服阶段：σ-ε曲线在该段AB不成直线关 s σ 系，应力增加较小，应变增加较大，产生较大 p
A
B
C D
的塑性变形，应力极限值σs 称为屈服极限。
3、强化阶段：BC段，钢材内部组织发生变化，
恢复了抵抗变形的能力，应力继续增加，应变
也继续增加，应力极限值σb 称为强度极限。
0
δ
ε
σs /σb称ห้องสมุดไป่ตู้材料的屈强比。
低碳钢：含碳量0.25％以下，性质软韧，易加工，是建筑工程的 主要用钢。
中碳钢：含碳量0.25％－0.6％，性质较硬，可淬火、退火，主要 用于机械部件。
高碳钢：含碳量大于0.6％，性质很硬，一般用于制造工具。 根据碳素钢中硫、磷等杂质含量，碳素钢分为： 普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。
JIANZHUCAILIAO
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7.1 钢材的分类及冶炼
金属材料：是一种或两种以上的金属元素与某些非金属元素组 成的合金的总称。
金属材料的特征为：不透明、有光泽、密度大、导热性和导电 性好，常温下为固态结晶体；强度高、弹性模量大、组织均匀密实 、可焊、可铆、易于加工、便于装配和机械化施工 。
金属材料分为：黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁 元素为主的铁金属及其合金，如钢、铁；有色金属是除黑色金属以 外的其他金属，如铝、铜、金、银等。
k
mg(Hh) A
M---摆锤质量，kg; g---重力加速度，9.81m/s2; H、h---摆锤冲击前后高度差，m； A---试件槽口处截面积，cm2。 四、硬度 钢材抵抗其他物体压入的能力。 常用布氏硬度（HB）表示。
JIANZHUCAILIAO
7.2 钢材的技术性质
三、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。
4、影响钢材疲劳强度的因素：
应力 ％
钢材品种、钢材质量、
50
组织结构、表面状态、
疲劳极限强度
受力状态等。
0
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2 4 6 8 10
lgn（n应力循环次数）
7.3 钢铁的组织与化学成分对钢材性能的影响
一、钢的晶体结构 （一）、钢的晶体结构
体心晶体结构 面心晶体结构。 （二）、晶体缺陷 1、点缺陷 空位使钢材强度降低，塑性增加；
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
100
的扩展，最终导致钢材的疲劳断裂。
静力抗拉强度