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6 建筑钢材 Building Steels 6.1.1 钢的冶炼(Smelt) 炼铁：铁矿石: 赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、褐铁矿（Fe2O3?2Fe(OH)3）和黄铁矿(FeS2)。 Fe2O3 + 3CO — 2Fe + 3CO2 铁矿石、焦炭、石灰石(助熔剂)在高温条件下，焦炭中的碳与矿石中的氧化铁发生反应，将矿石中的铁还原出来，生成的一氧化碳和二氧化碳由炉顶排出，使矿石中的铁和氧分离。 炼钢：铁（废钢） 钢+钢渣 （氧化） 原理：用氧气把生铁中的碳和其他杂质转化成气体或炉渣 三种方法： 氧气转炉法(oxygen converter)：以熔融铁水为原料(无需使用燃料)，向炉内吹入高压氧气，除去碳、硫、磷等杂质，冶炼时间短，钢质好，目前最主要的方法； 平炉法(even furnace)：以生铁、废钢铁、适量铁矿石为原料，以煤油或重油为燃料，冶炼时间长，质量稳定，用于执照优质碳素钢、合金钢； 电炉法(electric cooker)：以废钢铁为原料，电加热，成本高。 氧气转炉法 1. 装料：温度为1200-1300℃熔融铁水; 2. 吹炼: 将炉子转到吹炼位置,降下喷枪吹氧,直至符合要求; 3. 出钢: 将钢水倒入钢锭，据钢水含氧量和钢种要求，向钢锭内加入锰钢、硅铁、铝锭等进行脱氧和调节成分。 　6.1.2 钢材的分类 　钢材的化学成分 按冶炼时脱氧程度分： 脱氧原因：炼钢过程中，部分铁重新被氧化成氧化铁，浇筑钢锭前须用铝、硅铁、锰铁等进行脱氧。 按化学成分分类 按质量（品质）分： 6.1.3 钢的基本晶体组织及其对钢材性能的影响 基本组织成分及力学性质 当碳的含量等于0.8％时，全部具有珠光体的钢称为共析钢；当碳的含量小于等于0.8％时，称为亚共析钢；当碳的含量大于0.8％时，称为过亚共析钢。 建筑钢材都是亚共析钢。钢材共析、含碳量与组织成分的关系见表。  共析钢与含碳量的关系 6.1.4 钢的化学成分及其对钢材性能的影响 P136 6.2.1 钢材的力学性能 1）抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。 屈强比 (Yield tensile ratio) 屈服强度和抗拉强度之比： 反映钢材的利用率和结构安全可靠程度： 屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高； 屈强比过小，钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。 建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60～0.75。 Q235钢材的屈强比为0.58～0.63 普通的合金钢的屈强比在0.67～0.75之间。 交变荷载反复作用下，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破坏的现象，称为疲劳破坏(fatigue failure )。 1）冷弯性能(Cold bending property) 常温下所能承受的弯曲程度。将试件弯曲至规定角度(90°或180°)观察其弯曲部位是否有裂纹、起层或断裂现象，如无，则为合格。 2）焊接性能(Welding property) 冷加工的效益： （1）钢筋屈服点可提高20%~25%，冷拔钢丝的屈服点可提高40%~60%。 （2） 减小结构设计截面，减少配筋数量，节约钢材。 （3）简化施工工序, 省去开盘和调直；冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成。 时效机理: 溶于α-Fe固溶体中的氮、碳原子析出，向晶格缺陷处移动、富集，造成晶格畸变(crystal lattice aberration)加剧，对位错运动的阻碍进一步增大，抵抗外力的能力增强。强度进一步提高，塑性和韧性降低，弹性模量则基本恢复。 按照一定制度将钢材加热至一定温度，保持一定时间，再以一定速度和方式冷却，使内部晶体组织和显微结构按要求改变，或者消除钢中的内应力，获得所需力学性能的过程。 基本方法： （1）正火——加热到723℃以上某一温度，并保持相当长时间，然后在空气中缓慢冷却，可得均匀细小的显微组织。钢材正火后强度和硬度提高，塑性降低。 （2）退火——加热至723℃以上某一温度，保持相当时间后，在退