土木工程材料第11章建筑钢材

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1、建筑钢材土木工程材料建筑工程学院刘静教学目标通过本章的学习，（1）了解铁和钢的概念、钢的分类、钢的冶炼加工及其对钢质量的影响；（2）掌握建筑钢材的主要技术性质（力学性质、工艺性能）及其对钢材性能的影响；（3）掌握主要建筑钢材的性质及应用；（4）了解钢的锈蚀、钢材防锈的要点。本章内容11.1建筑钢材基本知识11.1.1建筑钢材概述11.1.2钢的冶炼加工及其对钢材质量的影响11.1.3钢的分类11.1.4钢材的加工11.2建筑钢材的主要技术性能11.2.1力学性能11.2.2工艺性能11.3建筑钢材的技术标准及应用11.3.1碳素结构钢11.3.2优质碳素结构

2、钢11.3.3低合金高强度结构钢11.4常用建筑钢材课堂练习复习思考题211.1.1概述定义：建筑钢材主要是指用于钢结构中各种型材（如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等）、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝、钢绞线等。性能及应用：建筑钢材有较高的强度，有良好的塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载，易于加工和装配，可以焊接或者铆接，便于装配广泛应用于建筑工程中。缺点：易锈蚀，耐火性差。11.1建筑钢材基本知识345611.1.2钢的冶炼加工及其对钢材质量的影响冶炼原理：将生铁在1700℃左右熔融，进行氧化，使碳的含量降低到一定的限度，同时把其他杂质含量降低到

3、允许范围内。碳素钢——含碳量在0.02%～2.06%，含有害杂质较少的铁碳合金。生铁硬而脆，无塑性和韧性，不能进行焊接、锻造、轧制等加工，在建筑中很少应用。炼钢方法：大规模的炼钢方法主要有转炉法、平炉炼钢法和电弧炼钢法三种。钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号做出标志，脱氧状态也是钢质标志的内容之一。789顶吹氧气转炉1011.1.3钢的分类按化学成分分类碳素钢：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％合金钢：低合金钢：合金元素总含量<5.0％中合金钢：合金元素总含量为5.0％～10％　高合金钢

4、：合金元素总含量>10％按质量（杂质含量）分类普通钢：含硫量≤0.055％～0.065％；含磷量≤0.045％优质钢：含硫量≤0.03％～0.045％；含磷量≤0.035％高级优质钢：含硫量≤0.02％～0.03％；含磷量≤0.027％按用途分类结构钢：建筑工程用结构钢、机械制造用结构钢工具钢：用于制作道具、量具、模具等特殊钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。11根据脱氧程度不同，浇铸的钢锭可分为:沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。名称脱氧程度质量沸腾钢（F）不完全组织不够致密，气泡多，化学偏

5、析大，成分不均匀，硫、磷杂质较多质量较差，成本较低。广泛用于一般建筑工程。镇静钢（Z）充分组织致密，成分均匀，机械性能好，质量较好，成本较高。适用于预应力混凝土等重要结构工程。半镇静钢（b）均介于上二者之间脱氧程度不同的三种钢锭的比较12建筑钢材的产品一般分为型材、板材、线材和管材等几类。型材包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢等。线材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝和钢铰线等。板材包括用于水利水电工程金属结构、房屋、桥梁及建筑机械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板。管材主要用于钢桁架和供水、供气（汽）管线等。1311.1.4钢材

6、的加工冶炼生产的钢，除极少量直接用作铸件外，绝大部分都是先浇铸成钢锭，然后再加工制成各种钢材。将钢锭加热到1150～1300℃后进行热轧，所得的产品为热轧钢材。将钢锭先热轧，经冷却至室温后再进行冷轧的产品为冷轧钢材。一般建筑钢材以热轧为主。钢管是用钢板加工焊制而成的。无缝钢管是对实心钢坯进行穿孔，经热轧、挤压、冷轧、冷拔等工艺而制得。14钢材热轧具有良好的塑性，容易成型。成型后钢材没有内应力，便于工序加工。如建筑用的钢筋，用来进行冲压的钢板，要进行机械加工和热处理的钢材。钢材冷轧具有冷加工硬化的特性，由于冷轧具有较好的机械性能，很多直接使用的钢材都使用冷轧钢

7、材。如冷轧钢丝，冷轧钢板，冷轧扭钢筋。15161718192021以下为沸腾钢（A）与镇静钢（B）两钢锭的纵剖面，请观察其结构差别，讨论其性能差异。观察与讨论讨论(B)镇静钢(A)沸腾钢(A)沸腾钢(B)镇静钢(A)沸腾钢22讨论：从图中可见，沸腾钢的气泡明显多于镇静钢，沸腾钢是脱氧不完全的钢，浇铸后在钢液冷却时有大量一氧化碳气体外逸，引起钢液剧烈沸腾。沸腾钢内部杂质和夹杂物多，化学成分和力学性能不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差，但生产成本低，可用于一般地建筑结构。而镇静钢是指在浇铸时，钢液平静地冷却凝固，基本无一氧化碳气泡产生,是脱氧较完全的钢。钢质均

8、匀密实，品质好，但成本高。镇静钢可用于承受冲击荷载地