第七章 建钢材.pptVIP

一、钢材按化学成分分类 １、碳素钢 ：含碳量为0.02％～2.06％的铁碳合金称为碳素 钢，也称碳钢。碳素钢根据含碳量可分为： 低碳钢：含碳小于0.25％； 中碳钢：含碳0.25％～0.6％； 高碳钢：含碳大于0.6％。 ２、合金钢 ：碳素钢中加入一定量的合金元素则称为合金钢。 合金钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅（Si）、锰（Mn）、 磷（P）、硫（S）、氮（N）之外，还加入一定量的硅（Si）、 锰（Mn）、钛（Ti）、钒（V）、镍（Ni）、铌（Nb）等一种 或几种元素进行合金化，以改善钢材的使用性能和工艺性能，这 些元素称为合金元素。按合金元素的总含量可分为： 低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量为5％～10％； 高合金钢：合金元素总含量大于10％。 二、按冶炼时脱氧程度分类 １、沸腾钢 如果炼钢时脱氧不充分，钢液中还有较多金属氧化物，浇铸钢锭后 钢液冷却到一定的温度，其中的碳会与金属氧化物发生反应，生成 大量一氧化碳气体外逸，引起钢液激烈沸腾，因而这种钢材称为沸 腾钢，其代号为“F”。 沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等在钢中分布不均，富集于某些区间 的现象较严重，钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性 较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。但从经济上比较，其成 品率较高，故成本较低。 ２、镇静钢 如果炼钢时脱氧充分，钢液中金属氧化物很少或没有，在浇铸钢锭 时钢液会平静地冷却凝固，这种钢称为镇静钢，其代号为“Z”。镇 静钢组织致密，气泡少，偏析程度小，各种力学性能比沸腾钢优 越。可用于受冲击荷载的结构或其他重要结构。 ３、半镇静钢 指脱氧程度和性能都介于沸腾钢和镇静钢之间的钢材，其代号为“b”。 三、按压力加工方式分为 为消除冶炼、铸锭过程中，钢材中出现的结构不均匀、气泡 等缺陷而进行压力加工的方法。 １、热加工钢材：加热到一定温度进行的压力加工； ２、冷加工钢材：常温下进行压力加工的钢材； 四、按用途分类 １、结构钢：建筑工程中常用结构钢种为碳素结构钢中的低 碳钢和低合金高强度结构钢。 ２、工具钢：主要用于各种切削工具的钢； ３、特殊钢：据用某种特殊的物理、化学性质的钢，如耐酸 钢、耐热钢和不锈钢等。 一、建筑钢材的力学性能 １、抗拉性能 抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。钢材受拉时，在产 生应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出 钢材的主要力学特征。从低碳钢（软钢）的应力-应变关系 中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶 段（OA）、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。 ⑴ 弹性阶段 在图中OA段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢 复原状，无残余形变，这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点（A 点）所对应的应力称为弹性极限，用σp表示，在弹性阶段，应力和应 变的比值为常数称为弹性模量，用E表示，即E=σ/ε。 ⑵ 屈服阶段 当应力超过弹性极限后，应变的增长比应力快，此时，除产生弹性变形 外，还产生塑性变形。当应力达到B上点时，即使应力不再增加，塑性 变形仍明显增长，钢材出现了“屈服”现象，这一阶段称为屈服阶段。在 屈服阶段中，应力会有波动，出现上屈服点（B上）和下屈服点(B下)。 由于下屈服点比较比较稳定且容易测定，因此，采用下屈服点对应的应 力作为钢材的屈服极限（σS）或屈服强度。钢材受力达到屈服强度 后，变形迅速增长，尽管尚未断裂，已不能满足使用要求，故结构设计 中以屈服强度作为容许应力取值的依据。 ⑶ 强化阶段 在钢材屈服到一定程度后，由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止 了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高，在应力－应 变图上，曲线从B点开始上升直至最高点C，这一过程称为强化阶段；对 应于最高点C的应力称为抗拉强度（σb）。它是钢材所承受的最大拉应 力。常用低碳钢的抗拉强度为375～500MPa。 条件屈服点： 某些合金钢或含碳量高的钢材（如预应力混凝土用钢筋 和钢丝）具有硬钢的特点，其抗拉强度高，无明显屈服阶段，伸长率小。 故采用产生残余变形为0.2％原标距长度时的应力作为屈服强度，称为 条件屈服点，用δ0.2表示。 强屈比：抗抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb/σS，是评价钢材使 用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠 性越大，安全性越高，但是，强屈比太大，钢材强度的利用率偏低，浪 费材料。钢材的强屈比一般不低于1.2，用于抗震结构的普通钢筋实测 的强屈比应不低于1.25。 ⑷ 颈缩阶段 在钢材达到C点后，试件薄弱处的断面将显著减小，塑性变形急剧增 加，产生“颈缩”现象而断裂。钢材的塑性通常用拉伸试