建筑钢材的主要技术性能

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1、建筑钢材概述金属材料一般包括黑色金属和有色金属两大类。在建筑工程中应用最多的钢材属于黑色金属。建筑钢材包括钢结构用型钢（如钢板、型钢、钢管等）各钢筋混凝土用钢筋（如钢筋、钢丝等）。钢材是在严格的技术控制条件下生产的，与非金属材料相比，具有品质均匀稳定、强度高、塑性韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大。一、钢材的冶炼钢是由生铁冶炼而成。生铁的冶炼过程是；将铁矿石、熔剂（石灰石）、燃料（焦炭）置于高炉中，约在1750℃高温下，石灰石志铁矿石中的硅、锰、硫、磷等经过化学反应，生成铁渣，浮于铁水表面。铁渣和铁

2、水分别从出渣口和出铁口排出，铁渣排出时用水急冷得水淬矿渣；排出生铁中含有碳、硫、磷、锰等杂质。生铁又分为炼钢生铁（白口铁）和铸造生铁（灰口铁）。生铁硬而脆、无塑性和韧性，不能焊接、锻造、轧制。炼钢就是将生铁进行精练。炼钢过程中，在提供足够氧气的条件下，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中被除去，从而使碳的含量降低到一定的限度，同时把其他杂质的含量也降低到允许范围内。所以，在理论上凡是含碳量在2%以下，含有害杂质较少的Fe-C合金都可称为钢。根据炼钢设备的不同，常用的炼钢方法有空气转炉法、氧气转炉法、平

3、炉法、电炉法。二、钢材的分类钢材的品种繁多，分类方法很多，通常有按化学成分、质量、用途等几种分类方法。钢的分类见表一，目前，在建筑工程中常用的钢种是普通碳素钢和普通低合金结构钢。钢的分类表一分类方法类别特性按化学成分分类碳素钢低碳钢含碳量<0.25%中碳钢含碳量0.25%-0.60%高碳钢含碳量>0.60%、>2%合金钢低合金钢合金元素总含量<5%中合金钢合金元素总含量5%-10%高合金钢合金元素总含量>10%按脱氧程度分类沸腾钢脱氧不完全，硫、磷等杂质偏析较严重，代号为“F”镇静钢脱氧完全，同时去硫，代号为“Z”半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间

4、，代号为“B”特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度还要充分彻底，代号为“TZ”按质量分类普通钢含硫量≤0.055%-0.065%，含磷量≤0.045%-0.085%优质铁钢含硫量≤0.03%-0.045%，含磷量≤0.035%-0.045%高级优质钢含硫量≤0.02%-0.03%，含磷量≤0.027%-0.035%按用途分类结构铁钢工程结构构件用钢、机械制造用钢工具钢各种刀具、量具及模具用钢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、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等建筑钢材的主要技术性能钢材的技术性质主要包括力学性能（抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳和硬度等）和

5、工艺性能（冷弯和焊接）两个方面。一、力学性能1.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的钢材的重要指标。将低碳钢（软钢）制成一定规格的试件，放在材料试验机上进行拉伸试验，可以绘出如图一所示的应力—应变关系曲线。从图中可以看出，低碳钢受拉至拉断，经历了4个阶段；弹性阶段（O-A）、屈服阶段（A-B）、强化阶段（B-C）和颈缩阶段（C-D）。1)弹性阶段（O-A）曲线中O-A段是一条直线，应力与应变成正比。如卸去外力，试件能恢复原来的形状，这种性质即为弹性，此阶段的变形为弹性变形。与A点对就的应力称为弹性极限，以σp表示。应

6、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，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。弹性模量的大小反映抵抗变形的能力。2)屈服阶段（A-B）应力超过A点后，应力、应变不再成正比关系，开始出现塑性变形。应力的增长滞后于应变的增长，当应力达B上点后（上屈服点），瞬时下降至B下点（下屈服点），变形迅速增加，而此时外力则大致在恒定的位置上波动，直到B点。这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而屈服，所以AB段称为屈服阶段。与B下点（此点较稳定、易测定）对应的应力称为屈服点（屈服强度），用σs表示。钢材受力大于屈

7、服点后，会出现较大的塑性变形，已不能满足使用要求，因此屈服强度是设计上钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个参数。结构计算是以屈服强度为依据。3)强化创优（B-C）当应力超过屈服强度后，由于钢材内部组织中的晶格发生了畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得强化，所以钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高，B-C呈上升曲线，称为强化阶段。对应于最高点C的应力值（σb）称为极限抗拉强度，简称抗拉强度。显然，σb是钢材受拉时所能承受的最大应力值。屈服强度和抗拉强度之比（即屈强比=σs/σb）能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强越小，其结构的安全可靠程度

8、越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构合理的屈强比一般为0.6