第8章 建筑钢材

1、第五章建筑钢材,5-1概述,上海宝钢,一、钢及其特性,钢理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。钢的特点具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。,二、建筑钢材的主要品种,1.型钢简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。,二、建筑钢材的主要品种,2.线材如钢筋、钢丝等。,二、建筑钢材的主要品种,3.管材无缝钢管、焊接钢管等。,二、建筑钢材的主要品种,4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,压型彩钢板,三、钢的冶炼方法

2、简介,按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：1.空气转炉炼钢法一般炼制普通碳素钢。2.氧气转炉炼钢法炼制优质碳素钢和合金钢。3.平炉炼钢法用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。4.电炉炼钢法,白口铁,液态生铁,吹入空气或氧气,钢,浇注成钢锭,脱氧,钢是由生铁冶炼而成的。钢和铁都是铁碳合金，钢的含碳量在2%以下，而生铁的含碳量大于2%。另外钢中的杂质含量也少于生铁。生铁有炼钢生铁和铸造生铁之分。钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。,1、钢的冶炼,（1）转炉钢：以熔融的铁水为原料、由转炉的底部或侧面向转炉中吹入高压热空气（或氧气）进行

3、冶炼而得到的钢，叫做转炉钢；转炉钢的缺点：吹炼时易混入空气中的氮、氢等杂质，故建筑中常用的是氧气转炉钢；熔炼时间短，杂质含量不易控制，因此质量差；,分类三大类:（1）转炉钢（2）平炉钢（3）电炉钢；,炼钢方法氧气转炉,熔炼时间短，杂质含量不易控制，因此质量差；,（2）平炉钢：以固态或液态的生铁、铁矿石或废钢为原料、用煤气或重油为燃料在平炉中冶炼而得到的钢，叫做平炉钢；平炉钢的特点：熔炼时间长，易控制质量，因此质量好，但成本较转炉钢高；,熔炼时间长，易控制质量，因此质量好，但成本较转炉钢高,（3）电炉钢：用电热进行高温冶炼而得到的钢；一般用高压电弧作为热源，故熔炼的温度高，且温度可以自由调节，清

4、除杂质则容易得多，故电炉钢的质量最好；电炉钢的特点：熔炼温度可自由调节，清除杂质彻底，因此质量最好，但成本最高；,炼钢方法电炉,熔炼温度可自由调节，清除杂质彻底，因此质量最好，但成本最高；,2.钢的铸锭,四、钢的分类,1.按冶炼方法分2.按质量分按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。,钢,转炉钢,沸腾钢,电炉钢,平炉钢,按冶炼方法分,按脱氧程度分,半镇静钢,镇静钢,特殊镇静钢,按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢,四、钢的分类,3.按化学成分4.按用途分分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。,钢,中碳钢,低合金钢,高碳钢,低碳钢,碳素钢,合金钢,中合

5、金钢,高合金钢,C0.25%,C=0.25%0.60,C0.60,合金总含量5%,5%10,10,5-2建筑钢材的主要性能,标准试件,按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。,非标准试件,不经过加工，直接在线材上切取的试件。,一、拉伸性能,1.低碳钢的拉伸性能,0,钢材拉伸过程的-图,OB弹性阶段,BC屈服阶段,CD强化阶段,DE颈缩阶段,C下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,（1）拉伸试验过程,0,钢材拉伸弹性阶段示意图,p比例极限，MPa,B弹性极限，MPa,注：由于A、B两点相距较近，一般认为p=B。,0,钢材拉伸屈服阶段示意图,放大后,0,钢材拉伸强化阶段示意图,b抗拉强度或强度极

6、限,0,钢材拉伸颈缩阶段示意图,DE颈缩阶段,（2）拉伸过程的参数,强度指标屈服强度：抗拉强度：塑性指标伸长率：,2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能,硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度0.2来代替屈服强度。条件屈服点0.2：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。,0,oa总变形。ba弹性变形99.8%。ob塑性变形0.2%。,二、冲击韧性,定义及指标指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值k表示。k越大，则冲击韧性越好。k是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。影响因素硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。,三、工艺性能,1.冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90或180）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它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。,三、工艺性能,2.可焊性可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元