《建筑钢材》PPT课件教学教材

优点：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。
缺点：易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大.
钢的冶炼
➢ 钢主要用三种方法冶炼：
➢氧气转炉钢 用纯氧吹入铁液中是碳和杂质氧化
➢电炉钢 主要用废钢返回熔炼活动各种特殊钢
➢平炉钢 以煤气或重油作燃料，原料为铁液、废 钢铁和适量的铁矿石，利用空气或氧气和铁矿石 中的氧使碳和杂质氧化
❖《建筑钢材》PPT课件
钢结构用钢
建筑钢材
钢筋混凝土用钢
17世纪70年代人类开始大量应用生铁作建筑材料， 到19世纪初发展到用熟铁、软钢建造桥梁和房屋。 19世纪中叶起，钢材的品种、规格、生产规模大幅 度增长，钢材的强度不断提高，相应地其连接工艺 技术也大为发展，为建筑结构向大跨重载方向发展 奠定了重要基础。与此同时，钢筋混凝土的问世和 20世纪30年代预应力混凝土的诞生，使近代建筑结 构的型式和规模发生了飞跃性进展,随着钢的冶炼和 加工技术的进步以及新型建筑结构对材料提出更高 性能的要求，促使高强耐蚀的合金钢产量从60年代 初开始大幅度增长。钢材及其与混凝土复合的钢筋 混凝土和预应力混凝土，已成为现代建筑结构的主 体材料。
试题
３、(多选).建筑工程中常用的钢是( ) A.高级优质钢 B.优质碳素钢 C. 普通碳素钢
D. 低合金钢 E.中高合金钢 答案：Ｃ、Ｄ
➢ 化学成分对钢性能的影响
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入一 些的其他元素。这些成分可分为两类：一类能改善优化钢 材的性能称为合金元素，主要有Si、Mn、Ti、V、Nb等； 另一类能劣化钢材的性能，其中硅、锰、钛、钒、铌等为 合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下， 在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊 接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材 的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高， 钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25％时， 可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生 热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有 关规定。
钢材的冷弯性能和其伸长率一样，也是表明钢 材在静荷下的塑性，而且冷弯是在苛刻条件下对钢 材塑性的严格检验，它能揭示钢材内部组织是否均 匀，是否存在内应力及夹杂物等缺陷。在工程中， 冷弯试验还被用作对钢材焊接质量进行严格检验的 一种手段。
焊接性能
焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分 迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。它 是钢结构的主要连接形式。
属钢材的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。这些成分 含量少，但对钢的性能影响很大。
化学元素 强度 硬度 塑性 韧性 可焊性
碳（C）<0.8% ↑
↑
↑
↓
↓
↓
硅（Si）>1%↑
↓ ↓↓
↓
锰（Mn） ↑ ↑
↑
↑
钛（Ti） ↑ ↑↑
↓↑
钒（V) ↑ ↑
磷（P） ↑
↑
↓↓
↓
氮（N） ↑
↑
↓ ↓↓
↓
硫（S） ↑
↓
钢的分类 低碳钢
碳素钢 中碳钢
一、按化学成
高碳钢
分
合金钢 低合金钢
中合金钢
普通钢
高合金钢
优质钢 二、按质量分 高级优质钢
特级优质钢
三、按用途分
结构钢 工具钢 特殊性能钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等
四、按冶炼方法分
按炉的种类
平炉钢 转炉钢 电炉钢
按脱氧程度
沸腾钢（F） 镇静钢（z） 半镇静钢（b）
❖ 焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈 熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。它是钢结构 的主要连接形式。
在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接 后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强 度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高， 钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25％时，可 焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂 纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有关规定
❖ 土木工程钢材的基本知识 ❖ 土木工程常用钢材 ❖ 其他金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 铸铁
❖ 钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小于 2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％的铁 碳合金称为生铁。
❖ 土木工程钢材是指用于钢结构的各种型钢、钢板、 钢管和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。
D. 耐疲劳性下降 E.耐蚀性上升 答案：Ａ、Ｂ
试题
4（多选）.下列能使钢材发生冷脆的化学成分是( ) A.碳 B. 磷 C.氧 D.硫 答案：Ｂ
钢材的力学性能
钢材的力学性能主要有抗拉性能、冲击韧性、耐疲 劳和硬度等。
抗拉性能
抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。建筑钢材 的抗拉性能，可用低碳钢受拉时的应力一应变图来 阐明，图中明显地分为以下四个阶段：
↓
氧（O） ↑
↓化学元素对钢材性能↓ 的影响↓
其他
冷脆性↑
冷脆性↑ 脱氧、硫剂 强脱氧剂
时效↓ 偏析、冷脆↑↑
冷脆性↑ 热脆性↑
试题
1(多选).钢材化学成分中的有害成分是( ) A.碳 B. 磷 C.硅 D.锰 E. 氧 F. 硫 答案：Ｂ、Ｆ、Ｅ
2(多选).钢材中S含量的提高会导致( ) A. 热脆提高 B. 可焊性下降 C.韧性提高
钢筋的应力-应变关系 Stress-Strain Relation
A B
C D
❖o
➢弹性阶段(OA段)：弹性模量
➢屈服阶段(AB段)：屈服强度 ➢强化阶段（BC段)：抗拉强度 ➢颈缩阶段（CD段)：伸长率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
钢材的工艺性能
➢ 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力， 为钢材的重要工艺性质。钢材的冷弯性能是以试验 时的弯曲角度(a)和弯心直径(d)为指标表示。钢材 冷弯试验是通过直径(或厚度)为a的试件，采用标准 规定的弯心直径d(d=na)，弯曲到规定的角度(180或 90)时，检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象， 若无则认为冷弯性能合格。钢材冷弯时的弯曲角度 愈大，弯心直径愈小，则表示其冷弯性能愈好。
建筑用钢主要用普通碳素结构钢中的低碳钢和低合金钢
承受动荷载的重要焊接结构，只能使用镇静钢
❖ 焊接结构，不得使用沸腾钢
试题
1.脱氧不完全,有害杂质磷、硫的偏析较严重的是( ). A. 沸腾钢 B.半镇静钢 C. 镇静钢 D.低碳钢
答案：Ａ
2.钢的含碳量为( ) A.>2.06% B.<0.04% C.0.02~0.03% D. 0.04~2.06% 答案：Ｄ