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第八章 建筑金属材料 金属材料主要有： 金属 建筑钢材概述 建筑钢材是指用于建筑工程方面的各种钢材，包括各种型材、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝等。 优点：组织均匀密实，强度很高，且具有相当高的塑性和韧性，不仅能铸成各种形状的铸件，而且也能承受各种形式的压力加工，能够进行焊接、铆接和切割，便于装配。 缺点：主要是容易锈蚀，耐火性差，维修费用大。 ＆ 1.1钢材的冶炼和分类 一、钢的冶炼 原料：铁矿石 （1）炼铁：铁矿石+焦炭+石灰石 铁水+矿渣 方法：高炉炼铁 生铁：含碳量2.11-6.67%，脆硬 （2）炼钢： 铁水、铁块或废钢 钢水+钢渣 钢: 含碳量0.06%--2.0% 方法：转炉炼钢法 平炉炼钢法 电弧炉炼钢法 钢的主要成分： 铁、碳 其他一些杂质： 硅、锰、钛、钒 磷、硫、氧、氮 （1）碳素钢-- 低碳钢（含碳量0.25%） 中碳钢（含碳量0.25-0.6%） 高碳钢（含碳量0.6%） （2）合金钢-- 低合金钢（合金元素含量5%） 中合金钢（合金元素含量5-10%） 高合金钢（合金元素含量10%） 2 建筑钢材的主要技术性能 一、力学性能 静荷载：一定的力学强度和不致过大的变形 动荷载：较高的韧性 1、强度（抗拉性能） 2、塑性 3、韧性 4、硬度 (1) 弹性模量：钢材受力初期，应力与应变成比例地增长，应力与应变之比为常数，称为弹性模量，即E =б/ε。这个阶段的最大应力（P点对应值）称为比例极限бp。弹性模量反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力，即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。 冲击韧性值（ αk ）：以摆锤冲击V形缺口试件时单位面积所消耗的功 钢材的冲击韧性越大,钢材抵抗冲击荷载的能力越强。 αk值与试验温度有关。有些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度下降。 钢材的冷脆性：材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性 脆性转变温度 硬度：钢材表面局部体积内抵抗变形的能力 测定方法：以硬物压入钢材表面，根据压力大小和压痕面积或压入深度评定。 常用指标：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）维氏硬度不常用。 布氏法：用一定的压力把淬火的钢球压入钢材表面，将压力除以压痕面积，得布氏硬度（HB） 压痕较大，实验数据准确、稳定，不宜用于成品检验。 洛氏法：在洛氏硬度机上根据测量的压痕深度计算 操作简单迅速，但压痕小，试验精度差。 洛氏硬度法的压痕小，所以常用于判断工件的热处理效果。 2. 焊接性能 焊接：把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。 钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。 钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有关规定。 2） 硫---能使钢材产生热脆性，降低钢材的热加工与可焊性； 3 ）氧、----降低钢材的力学性质，严重影响了钢材的韧性，并能促进时效，降低钢材的可焊性； 4 ）锰、硅-----为脱氧而有意加入的元素，能显著提高钢材的强度，对塑性与韧性的影响不是很大。 5）磷------使钢材的抗拉强度提高，塑性和韧性下降，能显著增加钢材的冷脆性，降低钢材的可焊性； 2、冷拔 使直径6-10mm的光圆钢筋通过特制的钨合金拔丝模使钢筋产生塑性变性，以改变其物理力学性能。 横向压缩，纵向拉伸 抗拉强度、抗压强度、硬度提高，塑性降低，无明显的屈服点 一、碳素结构钢（GB700-2006） 1、★牌号：以屈服点等级划分成五个牌号，其表示方法为： 一、碳素结构钢（GB700-2006） 2、 技术性能 随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。同一钢号内质量等级越高，钢材的质量越好，如Q235C、Q235D级优于Q235A、Q235B级。 具体力学性能、工艺性能见表8-1、 8-2 3、应用 Q235钢 强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用