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1、10 10 建筑钢材建筑钢材 10.1 10.1 冶炼与分类冶炼与分类铁矿石铁矿石焦炭焦炭熔剂熔剂(石灰石石灰石)生铁生铁高炉高炉C、S、P、Si、Mn等杂质含量高，导等杂质含量高，导致硬而脆，塑性很致硬而脆，塑性很差，差，ft低低C 2.06%S、P 至一定范围至一定范围高温氧化高温氧化除除C、S、P钢水钢水脱氧处理脱氧处理加入加入Si、Mn、Al等氧化剂等氧化剂氧化气氛氧化气氛FeO FeO+CCO+Fe，CO，在凝在凝固钢锭中形成气孔，固钢锭中形成气孔，P ，f ；FeO本身为有害杂质，呈脆性。本身为有害杂质，呈脆性。故须脱氧处理。故须脱氧处理。钢水钢水铸锭铸锭先凝固，S、P含量低 后凝
2、固，S、P含量高(一一)按化学成分按化学成分1 1、碳素钢：、碳素钢：Fe-CFe-C合金，含合金，含C C 0.020.022.06%2.06%，尚含少量尚含少量SiSi、MnMn及微量及微量S S、P P等。等。低碳钢低碳钢(C0.25%)(C0.60%)(C0.60%)2 2、合金钢：、合金钢：加加SiMnTiNbVCrSiMnTiNbVCr等，等，改善钢材性能；改善钢材性能；低合金钢低合金钢(5%)(10%)(10%)分类分类(二二)按脱氧程度分按脱氧程度分沸腾钢沸腾钢 F F 镇静钢镇静钢 Z Z 半镇静钢半镇静钢 b b 特殊镇静钢特殊镇静钢 TZTZ(三三)按有害杂质按有害杂质S
3、 S、P P含量分含量分普通钢：普通钢：P0.045%S0.050%P0.045%S0.050%优质钢：优质钢：P0.035%S0.035%P0.035%S0.035%高级优质钢：高级优质钢：P0.025 S0.025P0.025 S0.025特级优质钢：特级优质钢：P0.025 S0.015P0.025 S0.015(四四)按用途分按用途分结构钢结构钢工具钢工具钢特殊钢特殊钢10.2 10.2 技术性能技术性能10.2.1 10.2.1 力学性能力学性能10.2.1.1 10.2.1.1 拉伸性能拉伸性能材料力学上标准试件：哑铃形，标距材料力学上标准试件：哑铃形，标距建筑钢材建筑钢材(线材线
4、材)试件：打点机，间隔试件：打点机，间隔1 1cmcm。-曲线曲线 (1)(1)弹性阶段：弹性阶段：线弹性线弹性 比例极限比例极限 p p非线弹性非线弹性 弹性极限弹性极限 e e两者较接近，一般认为两者较接近，一般认为p pe eE=/E=/常用低碳钢：常用低碳钢：E=(2.0E=(2.02.1)2.1)10105 5MPaMPa，e e=180=180200MPa200MPa。(2)(2)屈服阶段屈服阶段屈服上限屈服上限上上，屈服下限屈服下限下下。下下较稳定，易测，以较稳定，易测，以下下对应的应力对应的应力作为屈服点，即屈服强度。作为屈服点，即屈服强度。常用低碳钢：常用低碳钢：s s=18
5、5=185235MPa235MPa。设计时以设计时以s s为取值依据。为取值依据。(3)(3)强化阶段强化阶段抗拉强度抗拉强度b b；常用低碳钢常用低碳钢b b=375=375500MPa500MPa；屈强比：屈强比：s s/b b，愈小，结构愈安全，但太小，不经济，愈小，结构愈安全，但太小，不经济，合理屈强比：合理屈强比：0.600.600.750.75常用碳素钢常用碳素钢=0.58=0.580.630.63，合金钢：合金钢：0.650.650.750.75(4)(4)颈缩阶段颈缩阶段断面急剧缩小，塑性变形迅速增加，至最终断裂；断面急剧缩小，塑性变形迅速增加，至最终断裂；断后伸长率断后伸长率
6、衡量塑性的重要指标，衡量塑性的重要指标，塑性塑性 。同一钢材，同一钢材，与标距有关，因颈缩处变形较大，与标距有关，因颈缩处变形较大，故故5 51010。注：一般钢材在弹性范围内使用，但在应力集中注：一般钢材在弹性范围内使用，但在应力集中处，其应力可能超过处，其应力可能超过s s，则产生一定塑性变形，则产生一定塑性变形，可使应力重分布，使结构免遭破坏。可使应力重分布，使结构免遭破坏。%100001lll高碳钢高碳钢10.2.1.2 冲击韧性冲击韧性在冲击或振动荷载以及拉力作用下，能吸收较多能量，同时产生在冲击或振动荷载以及拉力作用下，能吸收较多能量，同时产生较大的塑性变形而不破坏的性质。较大的塑
7、性变形而不破坏的性质。表示方法：冲击韧性指标，表示方法：冲击韧性指标，AAkkAk冲击吸收功，冲击吸收功，A受力净截面积受力净截面积)(hHmgAk影响因素影响因素(1)化学成分：化学成分：S、P ，k(2)冶炼质量：脱氧不完全，存在偏析现象时，冶炼质量：脱氧不完全，存在偏析现象时，k小。小。(3)冷加工及时效：冷加工及时效后，冷加工及时效：冷加工及时效后，k 。时效，通常需数十年，但时效，通常需数十年，但当承受振动或反复荷载作用时，时效迅速发展。当承受振动或反复荷载作用时，时效迅速发展。4、环境、环境T：T ，k ，至脆性转变温度时，呈脆性，至脆性转变温度时，呈脆性，T越小，表明低越小，表明
8、低温冲击韧性越好。温冲击韧性越好。冷脆性：由冷脆性：由P引起；引起；10.2.1.3 硬度硬度 抵抗硬物压入的能力抵抗硬物压入的能力测定方法：测定方法：(1)(1)布氏法布氏法(HB450)(HB1390，体心立方，体心立方，Fe；9101390，面心立方，面心立方，Fe，V ；910，体心立方，体心立方，Fe，V 2、缺陷、缺陷(1)点缺陷点缺陷空位、间隙原子，空位空位、间隙原子，空位 ，f ，间隙原子间隙原子 ，f ，但但k 。(2)线缺陷线缺陷刃型位错，使金属晶体成为非完全弹性体，亦使杂刃型位错，使金属晶体成为非完全弹性体，亦使杂质易于扩散；质易于扩散；(3)面缺陷面缺陷晶界面上原子排列
9、紊乱，使晶界面上原子排列紊乱，使f 。(二二)基本组织基本组织 FeC合金，结合形式三种：合金，结合形式三种：固溶体固溶体Fe中固溶微量中固溶微量C；化合物化合物Fe3C；机械混合物机械混合物固溶体与化合物的混合物。固溶体与化合物的混合物。显微组织：一定条件下形成的具一定形态的聚合体，主要有以下几种：显微组织：一定条件下形成的具一定形态的聚合体，主要有以下几种：铁素体：铁素体：C在在 Fe中的固溶体，中的固溶体，Fe原子间空隙小，溶原子间空隙小，溶C能力较差，故能力较差，故含含C少，少，C4mm)、薄板花纹钢板：压型钢板：彩色涂层钢板：10.5 腐蚀与防护腐蚀与防护 2.6.1 锈蚀1、化学锈蚀2、电化学锈蚀阳极Fe Fe-2eFe2+阴极C O2+2H2O+4e4OHFe2+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,V,最大可达6倍。为钢筋锈蚀的主要形式。(二二)防锈措施防锈措施 对钢结构对钢结构：保护层法：喷镀金属保护层(镀锌、镀锡)涂非金属保护层(防锈涂料、塑料、搪瓷)合金法：使用合金钢对钢筋砼结构对钢筋砼结构：保证密实度(Cmin、加强振捣)；保证足够保护层厚度、防止碳化至钢筋表面；限制Cl盐含量；合理选用水泥品种，保证足够碱度；掺用阻锈剂。
