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§8金属材料_建筑钢材 钢材的特点及其在建筑工程中的应用 钢材是土木工程中使用量最大的金属材料， 包括用于钢结构工程中的各种型钢（如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板和用于钢筋混凝土结构工程中的各种钢筋及钢丝。 §8 金属材料_建筑钢材 第一节 钢的冶炼和分类 第二节 建筑钢材的主要性能 第三节 建筑钢材的技术标准及选用 第四节 钢筋混凝土用钢材 优点： （ 1）质量均匀，性能可靠 （2）强度、硬度高 （3）塑性、韧性好 缺点： （1）易锈蚀 （2）维修费用高 （3）耐火性差 （一）钢材的特点 1、钢材的优点： （1）良好的力学性能：抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高，具有一定的塑性和韧性，常温下能承受较大的冲击和振动荷载； （2）良好的加工性能：可以铸造、锻压、焊接、铆接或螺栓连接，便是装配等。 2、钢材的缺点：易锈蚀，维修费用大，耐火性差。 （二）钢材的应用 1、建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大，自重较轻，适用于大跨度和高层结构。 2、钢筋与混凝土组成的钢筋混凝土结构，虽然自重大，但节省钢材，同时由于混凝土的保护作用，很大程度上克服和钢材易锈蚀、维修费用高的缺点。 第一节 钢的冶炼和分类 一、钢的冶炼 钢是由生铁冶炼而成。生铁中碳的含量为2.06％～6.67％，磷、硫等杂质的含量也较高。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能进行焊接、锻造、轧制等加工。 炼钢的原理： 冶炼 生铁 钢材 氧化，将碳和其它杂质的含 量的含量降低到允许范围 （一）钢的冶炼方法 转炉炼钢法 平炉炼钢法 电炉炼钢法 （二）脱氧处理 1、为什么要进行脱氧处理？ 在冶炼的过程中，由于氧化作用使部分铁被氧化，并残留在钢水中，降低了钢的质量。因此，在炼钢后期精炼时，要进行脱氧处理。 2、如何进行？ 在炉内或钢包中加入脱氧剂（锰铁、硅铁、铝锭等）进行脱氧，使氧化铁还原为金属铁。 按照脱氧程度的分类 脱氧程度 浇注钢锭时 材质 沸腾钢 脱氧不完全 大量的CO 气泡逸出 差 镇静钢 脱氧彻底 表面平静 好 半镇静钢 脱氧程度和材质介于以上二者之间 二、钢的分类 （1）钢按化学成分可分为 碳素钢和合金钢两类。 （2）碳素钢根据含碳量可分为： 低碳钢（含碳量小于0.2％）， 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）， 高碳钢（含碳量大于0.60％） （4）按钢在熔炼过程中脱氧程度的不同分为： 脱氧充分为镇静钢和特殊镇静钢（代号为Z和TZ）， 脱氧不充分为沸腾钢（代号为F），介于二者之间为半镇静钢（代号为b）。 第二节 建筑钢材的主要性能 钢材的性能主要包括 力学性能、 工艺性能 和化学性能。 一、力学性能 （一）拉伸性能 拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以，拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要依据。 以低碳钢为例。 图8-1为低碳钢拉伸过程的应力－应变关系图。 从图中可以看出，低碳钢拉伸过程经历了四个阶段： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。 1、弹性阶段（0→A） （1）特点：弹性。在该阶段，若缷去外力，试件能恢复原来的形状。 （2）指标： ①A点所对应的应力值——弹性极限，用σP表示。 ②弹性模量，用E表示， E＝σ/ε。 弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是计算钢材在受力条件下变形的重要指标。 2、屈服阶段（A→B） （1）特点：屈服——变形迅速增加，外力则大致在恒定的位置波动，这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而屈服。 （2）指标：屈服强度（也称为屈服点）——下屈服点B下点所对应的应力值，用σs表示。 3、强化阶段（B→C） （1）特点：强化——钢材抵抗外力的能力重新提高。 （2）抗拉强度（强度极限）——C点所对应的应力值，用σb表示。 4、颈缩阶段（C→D） （1）特点：颈缩——其抵抗变形的能力明显降低，在有杂质或缺陷处，断面急剧缩小，直至断裂。 （2）指标：伸长率δ。 屈服强度、抗拉强度、伸长率这三项指标对于钢材来说具有重要意义，现分述如下。 （1）屈服强度（也称为屈服点） 屈服强度按下式计算： 式中：σs——钢材的屈服强度（MPa）； Fs——钢材拉伸达到屈服点时的屈服荷载（N）； A