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土木工程材料 (1) 什么是建筑钢材？ 钢材是指以铁为主要元素，含碳量为0.02%～2.06%，并含有其他元素的合金材料，经过冷、热加工而得到的各种定型产品。 建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。 (2) 建筑钢材的特点： 强度高；韧性、塑性好；抗冲击，能承受较大塑性变形，便于冷加工；质量均匀，性能可靠；易锈蚀，高温时易丧失强度。 (3) 建筑钢材的用途： 建筑工程中作为结构材料，即： 型材作钢结构；安全性强、质量轻，适于大跨度及多、高层结构； 钢筋作钢筋混凝土结构。强度高、耐久性好、适用范围广。 1. 按化学成分分类： 钢（C2.06%） 碳素钢 低碳钢（ C0.25% ） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C0.6%） 合金钢 低合金钢（合金5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（10%） 铁（C2.06%）：炼钢生铁；铸造生铁（可锻、球墨及合金铸铁）。 2.按冶炼时钢液的脱氧程度分类： （１）沸腾钢：脱氧不充分的钢。当钢液注入锭模冷却时会有大量气体（CO/CO2）逸出，钢液呈沸腾状，代号F。其冲击韧性和可焊性差，但成品率高，成本较低。 （２）镇静钢：炼钢时脱氧充分的钢。钢液注入锭模时没有气泡产生，钢液平静地冷却凝固，代号Z。 （３）半镇静钢：脱氧程度和性能介于沸腾钢和镇静钢之间，代号b 。 （４）特殊镇静钢：脱氧程度比镇静钢更充分钢，代号TZ。质量最好，适用于特别重要的结构工程 3.按品质（有害杂质含量）分类： （１）普通钢：S≤0.050%；P ≤0.045%。 （２）优质钢： S≤0.035%；P ≤0.035%。 （３）高级优质钢： S≤0.025%；P ≤0.025%。 （４）特级优质钢： S≤0.015%；P ≤0.025%。 4.按主要性能及使用特性分类 （１）结构钢； （２）工具钢：刀具、模具等各种工具； （３）特殊性能钢； （４）专门用途钢：桥梁、铁道、船舶、压力容器等用钢。 5.按其加工工艺分类 （１）压钢：热轧、冷轧、冷拔等工艺加工所得的各种钢材。 （２）锻钢：经锤打或锻压成型的钢材（可改善钢材组织结构）。 （３）铸钢：用钢液直接浇铸成型的钢，其化学成分可调节。（须进行热处理，以消除内应力）。 建筑工程中所用的主要是： 属于碳素结构钢的低碳钢； 属于合金钢的低合金结构钢。 建筑钢材的主要技术性能 力学性能 强度、弹性、塑性及耐疲劳性等 工艺性能 冷弯性能和可焊性等 2.2.1 抗拉性能 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性能。 技术指标：屈服点、抗拉强度和伸长率，由拉伸试验测定。 硬度 钢材的硬度是指其抵抗外物压入其表面的能力。常用压痕的深度或压痕单位面积上所受压力来表示。 常用的测定硬度方法有布氏法和洛氏法。 1. 布氏法的测定原理：用一定直径D(mm)的钢球或硬质合金球，在规定的试验压力F(N)作用下，将其压入试件表面。经规定的持续时间后（钢材10～15s），卸除荷载，则得到直径为d(mm) 的压痕（下图）。试验压力除以压痕球形表面积所得的值，即为试件的布氏硬度值，以HB***表示（HBS/HBW），不带单位N/mm2 2. 洛氏法 其测定原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来计算并表示硬度值。 洛氏法压痕很小，可以测量较薄材料和较硬材料的硬度，常用于判定工件的热处理效果。 洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量和应用的范围也各不同。一般生产中HRC用得最多。 3. 硬度的其它表示方法 根据测试方法的不同，硬度有多种表示方法： 静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）； 划痕法（如莫氏硬度）； 回跳法（如肖氏硬度）； 显微硬度 高温硬度等。 19世纪，德国矿物学家莫斯，矿物学或宝石学，也用于其他固体物料的硬度 划痕法：用棱锥形金刚钻针在所测物体的表面刻划而发生划痕。依据划痕的深度分十个等级来表示物体的硬度： 滑石(talc)1（硬度最小）， 石膏(gypsum)2， 方解石(calcite)3， 萤石(fluorite)4， 磷灰石(apatite)5， 正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6， 石英(quartz)7， 黄玉(topaz)8， 刚玉(corundum)9， 金刚石(diamond)10。 硬度值并非绝对硬度值，而是按等级代码值表示硬度的顺序。 （2）肖氏硬度（回跳法）——将规定形状的金刚石冲头从固定的高度落在试样的表面上，冲弹起一定高度，以两高度的比值，经计算得到试样的肖氏硬度值 。 （3）显微硬度——也是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg/mm2相当于莫氏硬度10（金刚石）。 （4）高温硬度 冲击