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金属材料  建筑钢材 教学要求： 了解钢材的分类； 掌握建筑钢材的力学性质：拉伸性能，冷弯性能、冲击韧性和硬度； 掌握建筑钢材的化学成分对钢材性能的影响； 了解钢材的冷加工、热处理和焊接； 教学重点、难点： 建筑钢材的力学性质； 一、 钢的冶炼和分类 　　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） 概 述 （1）钢材的定义： 钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰Mn)的材料； （2）钢材的优点以及缺点： 优点： （1）抗拉、抗压、抗冲击性能好； （2）可加工性能好，可切割、可焊接和铆接，装配方便； 缺点：易锈蚀； （2）建筑钢材 建筑钢材是指建筑工程中用的各种钢材。 建筑钢材主要包括： 钢结构用各种型材（如工字钢、角钢、方钢、圆钢、扁钢等）； 板材（如钢板等）； 混凝土用各种钢筋、钢丝和钢绞线等； 钢结构用各种型材示意图 1、 按冶炼方式分类 分类三大类:（1）转炉钢（2）平炉钢（3）电炉钢； （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； （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； （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； （2）、按脱氧的方式分类 （1）沸腾钢；（2）镇静钢；（3）半镇静钢 （1）沸腾钢的特点： 含杂质较多，质量较差，致密性差，但成本低； （2）镇静钢 镇静钢的特点： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种，但是产品率低，且成本较高； （3）半镇静钢： 半镇静钢的特点： 脱氧程度以及钢的质量介于沸腾钢和半镇静钢之间； (4)、按化学成分分类 分类：（1）碳素钢；（2）合金钢 （1）碳素钢： 指含碳量小于2%的钢，一般又分为以下三种： 碳素钢分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢 （2）合金钢： 为改善钢的某些性质而特意加入的一定量的一种或几种合金元素；如硅、锰和镍等； 合金钢分为低合金钢、中合金钢、高合金钢、中碳钢、高碳钢。 （5）、按主要质量等级分类 （1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢； （6）、 钢材按用途分为三大类： （1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构钢和低合金高强度结构钢； （2）工具钢：用于各种切削工具的钢； （3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、不锈钢等； 1、 钢材的分类 1、 钢材的分类 二、钢材的性质 （1） 、拉伸试验 低碳钢受拉到拉断，共经历了四个阶段 弹性阶段（I）：测定弹性模量； 屈服阶段（II）：测定屈服强度。 强化阶段（III）：测定抗拉强度。 颈缩阶段（IV）：测定伸长率。 钢筋的拉伸实验 钢筋塑性的表示指标 伸长率：试件拉段后，标距长度的增量与原标距长度之比 ； 断面收缩率：是指断面口处的面积收缩量与原面积之比； 冷弯性能：指钢材在常温下承受弯曲的能力。冷弯曲实验一般是把钢材按规定的角度（90或180度）与n(n=弯心直径d/钢材的厚度或直径a)进行弯曲。 　　(3)硫、磷 　　硫不溶于铁而以FeS的形式存在，FeS和Fe形成低熔点的共晶体。当钢材温度升至1000℃以上进行热加工时，共晶体熔化，晶粒分离，使钢材沿晶界破裂，这种现象叫做热脆性。 　　磷能使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显，使钢材容易脆裂，这种现象叫做冷脆性。 　　(4)氧、氮 　　未除尽的氧、氮大部分以化合物的形式存在，如FeO、Fe4N等。这些非金属化合物、夹杂物降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢的热脆性增加，氮使冷脆性及时效敏感性增加。 　　(5)钛、钒、铌　是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善