第9章建筑钢材（课件）- 《建筑材料》同步教学（西安电子科技·2017）

第9章 建筑钢材 9.1 概述 9.2 钢材的主要性能 9.3 建筑钢材的标准与分类 9.4 钢材的锈蚀与维护 第9章 建筑钢材 9.1　概　　述 　　1.按化学成分分 　　(1)碳素钢。碳素钢的主要化学成分是铁，其次是碳，此外还含有少量的硅、锰、磷、硫、氧、氮等微量元素。碳素钢根据含碳量的高低，分为低碳钢(含碳量<0.25％)、中碳钢(含碳量为0.25％~0.60％)、高碳钢(含碳量＞0.60％)。 　　(2)合金钢。合金钢是在碳素钢的基础上加入一种或多种改善钢材性能的合金元素，如锰、硅、钒、钛等。合金钢根据合金元素的总含量，又分为低合金钢(合金元素总量＜5％)、中合金钢(合金元素总量为5％~10％)、高合金钢(合金元素总量＞10％)。 第9章 建筑钢材 　　2.按冶炼时脱氧程度分 　　在炼钢过程中，钢水中尚含有大量以FeO形式存在的氧，FeO与碳作用生成CO从而在凝固的钢锭内形成许多气泡，降低了钢材的性能。为了除去钢中的氧，必须加入脱氧剂锰铁、硅铁及铝锭等，使之与FeO反应生成MnO、SiO2、Al2O3等钢渣而被除去，这—过程称为“脱氧”。根据脱氧程度的不同，钢可分为镇静钢、沸腾钢、半镇静钢和特殊镇静钢。 　　(1)镇静钢。镇静钢是脱氧较完全的钢，钢液浇注后平静地冷却凝固，基本无CO气泡产生。镇静钢均匀密实，各种力学性能优于沸腾钢，用于承受冲击荷载或其他重要结构。其代号为“Z”。 第9章 建筑钢材 　　(2)沸腾钢。沸腾钢脱氧很不完全，钢液冷却凝固时有大量CO气体外逸，引起钢液剧烈沸腾，故称为沸腾钢，其代号为“F”。沸腾钢内部气泡和杂质较多，致密程度较差，化学成分和力学性能不均匀，因此钢的质量较差。但因其成本低、产量高，被广泛应用于一般的建筑结构中。 　　(3)半镇静钢。半镇静钢用少量的硅进行脱氧，钢的脱氧程度和性能介于镇静钢和沸腾钢之间,其代号为“B”。 　　(4)特殊镇静钢。比镇静钢脱氧程度更彻底的钢，称为特殊镇静钢。特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的建筑工程中，其代号为“TZ”。 第9章 建筑钢材 　　3.按品质(杂质含量)分 　　(1)普通钢。含硫量≤0.050％，含磷量≤0.045％。 　　(2)优质钢。含硫量≤0.035％，含磷量≤0.035％。 　　(3)高级优质钢。含硫量≤0.025％，含磷量≤0.025％，高级优质钢的钢号后加“高”或“A”。 　　(4)特级优质钢。含硫量≤0.015％，含磷量≤0.025％，特级优质钢的钢号后加“E”。 第9章 建筑钢材 　　4.按用途分类 　　(1)结构钢。主要用于建筑构件及机械零件，一般属于低碳钢或中碳钢。 　　(2)工具钢。主要用于各种刀具、量具及磨具，一般属于高碳钢。 　　(3)特殊钢。具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等，一般为合金钢。 　　建筑钢材一般分为型材、板材、线材和管材等几类。型材有钢结构用的角钢、槽钢、工字钢、方钢、钢板桩等。线材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝与钢绞线等。板材包括用于桥梁、房屋和建筑机械的中厚钢板以及屋面、墙面、楼板中适用的薄钢板。管材主要用于钢构架及供水、供气管线等。 　　建筑上常用的钢种主要是普通碳素钢中的低碳钢和普通合金钢中的低合金钢。 第9章 建筑钢材 9.2　钢材的主要性能 9.2.1　力学性能 　　1.抗拉性能 　　拉伸是建筑钢材的主要受力形式，因而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。低碳钢拉伸时的应力-应变曲线如图9.1所示，低碳钢从受拉开始至断裂经历了4个阶段。 第9章 建筑钢材 　　1)弹性阶段 　　曲线上的OA段应力应变呈线性关系，在此阶段内，若去除外力，试件恢复原状。应力应变呈比例的最高点(A点)所对应的应力称为比例极限，用σp表示。在OA段应力与应变的比值为常数，即弹性模量E（E＝σ/ε）。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材重要的力学指标。建筑工程中常用钢材的弹性模量为(2.0~2.1)×105MPa。 第9章 建筑钢材 图9.1　低碳钢拉伸应力—应变图 第9章 建筑钢材 　　2)屈服阶段 　　应力超过弹性极限后，材料开始出现塑性变形，材料暂时失去了对变形的抵抗能力，应变增长很快而应力变化很小，这种现象称为屈服。 　　屈服阶段的B上点、B下点分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点比较稳定且容易测定，因此，工程上采用下屈服点的应力作为钢材的屈服极限，用σs表示。由于钢材受力达到屈服极限后已不能满足正常使用要求，因此结构设计中以屈服强度作为钢材强度取值的依据。 第9章 建筑钢材 　　3)强化阶段 　　过了屈服阶段材料恢复了对变形的抵抗能力，应