第六章 钢材与铝合金(建筑材料)
铝合金与钢的强度对比
铝合金与钢的强度对比引言：铝合金与钢是两种常见的金属材料，在工程和制造领域广泛应用。
它们在强度方面有着不同的特点和优势。
本文将就铝合金与钢的强度对比进行详细探讨。
一、铝合金的强度特点：铝合金是一种轻质金属材料，具有较高的强度与优异的机械性能。
相对于钢材来说，铝合金的密度较低，约为钢材的三分之一，因此在相同重量条件下，铝合金的强度相对较高。
铝合金的拉伸强度通常可以达到200MPa以上，属于中等强度材料。
另外，铝合金还具备良好的耐腐蚀性，能够在恶劣环境下保持稳定的性能。
二、钢的强度特点：钢是一种强度较高的金属材料，具有优异的机械性能和较高的强度。
钢的密度相对较高，约为铝合金的三倍，但钢的拉伸强度通常可以达到400MPa以上，是一种高强度材料。
钢材具有良好的可塑性和可焊性，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
三、强度对比：从整体来看，钢的强度相对于铝合金更高。
钢的高强度使其在承受重载或高压力的工程中具有明显的优势。
例如，在建筑结构中，由于需要承受巨大的重量和力量，通常选择使用钢材作为主要结构材料。
而铝合金的强度相对较低，适用于对重量要求较轻的场合，如航空航天领域的飞机和航天器结构。
然而，在某些特定情况下，铝合金的优势也是不可忽视的。
首先，铝合金的密度较低，轻量化的特性使其成为汽车制造业中的理想材料。
汽车使用铝合金可以减轻车身重量，提高燃油效率和行驶性能。
其次，铝合金具备良好的导热性能，可以广泛应用于热交换器和散热器等领域。
此外，铝合金还具有良好的导电性和可塑性，适合制造电子产品和薄壁结构。
四、结论：铝合金和钢材在强度方面具有不同的特点和优势。
钢材具有较高的强度和可靠性，适用于承受重载和高压力的工程领域。
而铝合金由于其轻质化和特殊的物理性能，在汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的材料，以满足工程要求和经济效益。
参考文献：1. 钢材的强度及其分类. [引用日期：2022年12月1日]. https://www.***.com/article/12345。
钢结构第六章
钢结构
（三） 复合防火保护
采用复合防火保护时应符合下列要求：
必须根据构件形状和所处部位进行包裹构造设计，在满足耐火要求的条 件下充分考虑安装的牢固稳定； 在包裹构造设计时，应充分考虑外层包裹施工不应对内层防火层在成结 构破坏或损伤。
采用柔性毡状隔热材料进行防火保护时应符合下
列要求：
仅适用于平时不宜受损且不受水湿的部位； 包裹构造的外层应设金属保护壳。金属保护壳应固定在支承构件上，支 承构件应固定在钢构件上。支承构件应为不燃材料； 在材料自重作用下，毡状材料不应发生体积压缩不均的现象。
a) 刷涂法 应用较广泛，适宜于油性基料刷涂。因为油性基料虽 干燥得慢，但渗透性大，流平性好，不论面积大小，刷起来都会 平滑流畅。一些形状复杂的构件，使用刷涂法也比较方便。
b) 喷涂法 施工工效高，适合于大面积施工，对于快干和挥发性 强的涂料尤为适合。喷涂的漆膜较薄，为了达到设计要求的厚度 ，有时需要增加喷涂的次数。喷涂施工比刷涂施工涂料损耗大， 一般要增加20%左右。
钢结构
钢结构防火涂料品种的选用，应符合下列规定：
高层建筑结构和单、多层钢结构的室内隐蔽构件，当规定其耐火极限在 1.5h以上时，应选用非膨胀型钢结构防火涂料 ； 室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定其耐 火极限在1.5h及以下时，可选用膨胀型钢结构防火涂料； 耐火极限要求不低于1.5h的钢结构和室外的钢结构工程，不宜选用膨胀型 防火涂料。 露天钢结构应选用适合外用的钢结构防火涂料，且至少应经过一年以上 室外钢结构工程的应用验证，涂层性能无明显变化； 复层涂料应相互配套，底层涂料应能同普通的防锈漆配合使用，或者底 层涂料自身具有防锈功能； 膨胀型防火涂料的保护层厚度应通过实际的耐火试验确定。
常见类型的金属建设材料有哪些
常见的金属建筑材料主要是建筑钢材和铝合金。
建筑钢材又可分为钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢和建筑材料装饰用钢材制品。
目前的金属材料广泛应用于建筑领域，那在我们的日常生活中建筑领域有哪些金属材料呢?常用的建筑钢材（一）钢结构用钢钢结构用钢主要有型钢、钢板和钢索等，其中型钢是钢结构中采用的主要钢材，型钢又分热轧型钢和冷弯薄壁型钢，常用热轧型钢主要有工字钢、H型钢、T型钢、槽钢，等边角钢、不等边角钢等。
薄壁型钢是用薄钢板经模压或冷弯而制成，其截面形式多样，壁厚一般为1．5～5mm，能充分利用钢材的强度，节约钢材。
薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。
钢板规格表示方法为“宽度X厚度X 长度”（单位为mm）。
钢板分厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度不大于4mm）两种。
厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。
在钢结构中，单块钢板一般较少使用，而是用几块板组合成工字形、箱形等结构形式来承受荷载。
（二）钢筋混凝土结构用钢钢筋混凝土结构用钢主要品种有热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢较线等。
热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混土结构和预应力钢筋混土结构的配筋。
（三）建筑装饰用钢材制品现代建筑装饰工程中，钢材制品得到广泛应用。
常用的主要有不锈钢钢板和钢管、彩色不锈钢板、彩色涂层钢板和彩色涂层压型钢板，以及镀锌钢卷帘门板及轻钢龙骨等1．不锈钢及其制品不锈钢是指含铬量在12％以上的铁基合金钢。
铬的含量越高，钢的抗腐蚀性越好。
建筑装饰工程中使用的是要求具有较好的耐大气和水蒸气侵蚀性的普通不锈钢。
用于建筑装饰的不锈钢材主要有薄板（厚度小于2mm）和用薄板加工制成的管材、型材等。
2．轻钢龙骨轻钢龙骨是以镀锌钢带或薄钢板由特制轧机经多道工艺轧制面成，断面有U形、C形、T 形和L形。
主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸声板等，用作室内隔墙和吊顶的龙骨支架。
建筑脚手架的材料与结构
建筑脚手架的材料与结构建筑脚手架是一种用于支撑、搭建和保护施工工人在施工现场进行高空作业的临时结构。
它起到承载和分散施工荷载的作用，为施工人员提供安全稳定的工作平台。
本文将介绍建筑脚手架常用的材料和结构。
材料1.钢材：脚手架的主要材料之一是钢材，常用的有Q235钢和Q345钢。
钢材具有高强度、耐久性好的特点，能够承受较大的荷载。
同时，钢材具有可塑性，可以根据需要加工成各种形状和尺寸。
2.铝合金：铝合金是另一种常用的脚手架材料。
与钢材相比，铝合金更轻巧、耐腐蚀性更好，并且具有优异的导热性能。
铝合金制成的脚手架适用于一些对重量要求较高的施工场所。
3.木材：在一些特定情况下，木材也可以作为建筑脚手架的材料。
木材具有良好的隔音和绝缘性能，且成本相对较低。
然而，木材的耐久性和承载能力较钢材和铝合金有所不及，因此一般只在临时性较强的施工中使用。
结构1.梯形结构：梯形结构是建筑脚手架最常见的结构类型之一。
它由立柱、横梁和纵横斜撑组成，形状呈梯形。
梯形结构通过多个水平的横梁和纵向的立柱进行支撑，使整个脚手架具有较高的稳定性。
2.门型结构：门型结构是另一种常用的建筑脚手架结构。
它由上下两个门型梁和立柱组成，形状呈门型。
门型结构由于具有较大的刚性，能够承受更大的荷载，因此在高层建筑和大型工程中应用广泛。
3.单杆结构：单杆结构是一种简单的建筑脚手架结构。
它由立柱和横梁组成，横梁只连接在一侧的立柱上。
单杆结构适用于一些对支撑要求不高的场所，但在稳定性和承载能力上相对较弱。
注意事项在搭建建筑脚手架时，需要注意以下事项：1.设计合理：脚手架的搭建需要根据具体的施工要求进行设计，包括选择合适的材料和结构类型。
设计要合理、稳固，并且能够承受预计的施工荷载。
2.定期检查：搭建好的脚手架需要定期进行检查和维护，确保其在使用过程中的安全性和稳定性。
检查内容包括螺栓连接、支撑立柱的稳固性、横梁的完整性等。
3.使用安全：在使用脚手架时，工人需要戴好安全帽、系好安全绳，并遵守操作规程和安全操作指南。
光伏支架钢材与铝材的比较和选择
光伏支架钢材与铝材的比较和选择一．材料强度方面支架一般采用Q235B钢材与铝合金挤压型材6063 T6，两者设计强度对比见下表：表1：强度对比表（N/mm2）强度方面，6063 T6铝合金大概为Q235 B钢材的68%-69%，所以一般在强风地区、跨度比较大等情况下钢材优于铝合金型材。
二．挠度变形方面结构的挠度变形与型材的形状尺寸、弹性模量（材料固有的一个参数）有关系，与材料的强度没有直接联系。
表2：在同等的截面条件下两者的综合对比在同等条件下，铝合金型材变形量是钢材的2.9倍，重量是钢材的35%，造价方面在同等重量下，铝材是钢材的3倍。
所以一般在强风地区、跨度比较大、造价方面等条件钢材优于铝合金型材。
三．防腐蚀方面目前光伏支架主要的防腐蚀方式钢材采用热浸镀锌55-80μm，铝合金采用阳极氧化5-10μm。
铝合金在大气环境下，处于钝化区，其表面形成一层致密的氧化膜，阻碍了活性铝基体表面与周围大气相接触，故具有非常好的耐腐蚀性，且腐蚀速率随时间的延长而减小。
钢材在普通条件下（C1-C4类环境），80μm镀锌厚度能保证使用20年以上，但在高湿度工业区或高盐度海滨甚至温带海水里则腐蚀速度加快，镀锌量需要100μm，以上并且需要每年定期维护。
在防腐蚀方面铝合金远远优异于钢材。
四．其他方面对比防腐蚀方面（1）外观：铝合金型材有很多种表面处理方式，如阳极氧化、化学抛光、氟碳喷涂、电泳涂漆等。
外表美观并能适应各种强腐蚀作用的环境。
钢材则一般采用热浸镀锌、表面喷涂、油漆涂层等方式。
外观差于铝合金型材。
在防腐蚀方面也差于铝型材。
（2）截面多样性：铝合金型材一般加工方式有挤压、铸造、折弯、冲压等方式。
挤压生产是目前主流生产方式，通过开挤压模的方式，可以达到生产出任意任意截面型材，并且生产速度比较快。
钢材则一般采用辊压、铸造、折弯、冲压等方式。
目前辊压是生产冷弯型钢的主流生产方式。
截面则需要通过辊压轮组来调节，但一般机器定型后只能生产同类产品，尺寸方面调节，而截面形状无法改变，如C型钢、Z型钢等截面。
铝合金结构与钢结构对比分析
铝合金结构与钢结构对比分析比较内容比较项目钢结构铝合金结构组合形式以钢网架、桁架或其它形式作为主体结构，主要采用工厂预制，现场焊接的方式连接。
平方耗材量大，自重较重。
以单层铝合金网架为主体结构，主要采用工厂精密加工，现场螺栓连接的方式组装。
平方耗材量大概是钢结构的1/2-1/3，自重轻。
结构对比1、结构用钢量较大2、大部分节点须采用现场焊接连接3、钢的密度为7850KG/m31、结构用量约为18KG/㎡2、全部采用不锈钢螺栓连接3、铝合金密度为2780KG/m3跨度依目前技术水平单层结构最大跨度在100M左右。
（屋面凸出部分跨度大，矢高9米，钢结构很难一次性跨过，须在下部金属屋面上做大量密集的支撑，对下部钢结构荷载及屋面的防水影响极大，支撑用量大。
依目前技术水平单层结构最大跨度在300M左右。
（铝合金结构只需在四周适当位置设立支撑，可一次性跨过，这样减少了屋面大量的钢结构支撑，既减少了对金属屋面的破坏，减轻了下部钢结构的荷载，同时大大增加了建筑美观度。
安装形式需要大型机械配合吊装，道路场地要求高，施工半径大。
现场焊接量大，耗时长，现场焊接工艺难以控制。
（会展场馆单体宽度为70米，在70米宽的屋面上安装钢结构需要大型的机械设备。
采用现场焊接，现场工作量大，工期长，品质难以控制。
）属高空散装、不需大型机械，对道路场地要求低，施工半径小。
现场全部采用螺栓连接。
（铝合金杆件单支重量轻，采用高空散装，螺栓连接，轻便，快速。
）施工工艺总体建筑约65000个节点，现场大量焊接、修改，施工管理及质量控制很复杂。
（曲面形状的钢结构节点焊接复杂，外观美观差。
）现场全部采用螺栓连接，由一家单位一次性施工完成。
施工环节单一，大大降低了施工管理及质量控制难度。
钢结构铝合金结构工期该网架是设立在铝镁锰屋面无大型机械，无现场焊接。
现场安上，只有当下部结构完成后方可施工，而钢结构需要大型机械参与施工，约束条件多，现场焊接量大，所以整体工期较长。
土木工程材料 土木工程用钢材及铝合金PPT课件
三、钢的分类
按质量分
• 普通钢 P≯0.045%,S≯0.05 5%
• 优质钢 P≯0.035-0.04%, S≯0.04%
按结构用途分
• 结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢
• 工具钢 刀具、模具
• 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
• 高级优质钢
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二、钢材的加工方法
• 大部分为压力加工，根据加工温度的不同分为冷加工和热加工。
➢ 轧制 ➢ 锻造 ➢ 拉拔 ➢ 挤压
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三、钢的分类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
2. 合金钢
低合金钢 <5% √
的应力—应变图来反映。 –屈服强度 –抗拉强度 –伸长率
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低碳钢单轴拉 伸试验
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σb σs' σs σp
σ
c
b' ab
0
低碳钢单轴拉伸应力-应变示意图
d 弹性阶段：oa 屈服阶段：ab 强化阶段：bc 颈缩阶段：cd
ε
弹性极限 σp、上屈服强度σs‘、下屈服强度σs、抗拉强度σb
肋钢筋，插于特制的钢套筒内，利用挤压机压 缩套筒，使之产生塑性变形，靠变形后的钢套 筒与带肋钢筋之间的紧密咬合来实现钢筋的连 接。 • 适用于钢筋直径为16~40mm的HRB335、 HRB400带肋钢筋的连接。
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（2）钢筋螺纹接头连接：适用于HR335、HR400钢 筋的连接。
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铝合金和合金钢
铝合金和合金钢一、介绍铝合金和合金钢都是常见的金属材料，在工业和日常生活中广泛应用。
本文将从不同角度对铝合金和合金钢进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、铝合金2.1 定义铝合金是以铝为基础，通过添加其他元素（例如铜、镁、锌等）形成一种具有特定性能和用途的合金材料。
2.2 特点铝合金具有以下特点： - 轻质高强度：铝合金的密度较低，重量轻，同时强度高，具有出色的机械性能； - 耐腐蚀性：铝合金具有良好的抗腐蚀性能，不易受氧化和腐蚀的影响； - 导热性好：铝合金具有良好的导热性，广泛应用于传热领域；- 可塑性强：铝合金可通过挤压、模锻等加工工艺成型，可制造出复杂形状的零件；- 可加工性好：铝合金易于加工，可进行切削、铆接、焊接等工艺； - 透明性强：部分铝合金具有良好的透射性，可用于制造具有装饰性的产品。
2.3 应用领域铝合金广泛应用于以下领域： 1. 航空航天领域：铝合金具有轻质高强的特点，被广泛应用于飞机、航天器等领域； 2. 汽车工业：铝合金制造的汽车零部件比传统钢材更轻，能减轻整车质量，提高燃油经济性； 3. 建筑领域：铝合金具有优良的耐腐蚀性和装饰性，主要应用于门窗、幕墙、屋面等建筑物部件； 4. 电子领域：铝合金具有良好的导电性和散热性能，广泛应用于电子器件、散热器等产品； 5. 包装领域：铝合金具有优异的密封性能和屏障性能，常用于制造食品、药品等包装材料。
三、合金钢3.1 定义合金钢是在碳钢的基础上加入其他合金元素（例如铬、钼、镍等），以提高钢的硬度、强度和耐磨性的金属材料。
3.2 特点合金钢具有以下特点： - 高强度：合金钢通常具有较高的屈服强度、抗拉强度和硬度； - 耐腐蚀性：合金元素的添加可以增强合金钢的耐腐蚀性，减少使用过程中的氧化和腐蚀； - 耐磨性：合金钢通常具有较高的硬度和耐磨性，适合用于制作耐磨部件； - 高温性能：合金钢的高温强度和抗氧化性能较好，可用于高温工作环境； - 可焊性：合金钢在一定条件下可以进行焊接； - 易切削性：合金钢通常易于切削和加工。
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钢的生产、 第一节 钢的生产、分类与晶体组织 第二节 钢材的技术性质 化学成分、热处理、 第三节 化学成分、热处理、加工硬化与时效对钢性质的影响 第四节 建筑钢材的标准与选用 第五节 建筑钢材的锈蚀与防止 第六节 铝及铝合金 建筑钢材与非金属材料相比有以下优点：强度高， 建筑钢材与非金属材料相比有以下优点：强度高，比强度高 ,品质
冷加工包括冷拉、冷拔、冷轧
冷加工与时效对钢性质的影响
时效 冷加工
第四节 建筑钢材的标准与选用
• 一、钢结构用钢(碳素结构钢、优质碳素钢和低合金钢结构 ) • （一）碳素结构钢 1．碳素结构钢的牌号
• GB700-88规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、 质量等级符号、脱氧程度4部分组成。其中“Q”代表屈服点； 碳素结构钢按照其屈服点分5个牌号，即Q195、Q215、 Q235、Q255和Q275；按照质量等级（硫、磷杂质含量由 多到少）分为A、B、C、D共4个质量等级。按照脱氧程度 分为4种，即沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、 特种镇静钢（TZ）。镇静钢和特殊镇静钢在钢牌号中Z和TZ 予以省略。例如Q235—A.F，表示屈服点为235Mpa质量等 级为A级的沸腾钢；Q235—C，表示屈服点为235Mpa质量 等级为C级的镇静钢。
30
7850
0
0
P
750
1765
20~25
30~40
图6-4 铁碳合金的含碳量、晶体组 织与性能之间的关系
共析钢 分类 项目 晶体组织 相对含量 /% 工业 纯铁 亚共析钢 铁素体 过共析钢 渗碳体 珠光体
性能变化
强
度
硬度
塑性、 韧性
含 碳 量 /% 0 0 .0 2 0 .7 7 2 .1 1
第二节
表6-2 碳素结构钢的化学成分 化学成分（%） 牌 号 等 级 — A B A B C D Q255 Q275 A B — C 0.06~0.12 0.09~0.15 0.14~0.22 0.12~0.20 ≤0.18 ≤0.17 0.18~0.28 0.20~0.38 0.35~0.80 Mn 0.25~0.50 0.25~0.55 0.30~0.65
工作温度低于-20℃时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以 及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。③工作温度等于或低于-30℃的 所有承重结构。 （2） 非焊接结构:工作温度等于或低于-20℃的直接承受动力荷载且需要验算 疲劳的结构。
•
优质碳素结构钢对有害杂质含量控制更严格（S<0.035%，P<0.035%）、 质量更稳定，性能优于普通碳素结构钢。
均匀致密、结构可靠性高 ,具有良好的塑性和韧性，能经受冲击和振动荷载 , 具有良好的加工性能，可以锻压、焊接、铆接和切割，便于装配
钢结构的主要缺点是： 钢结构的主要缺点是：耐腐蚀性差，在使用环境中，应注意
对结构的防锈等防护；耐火性差，温度达到300℃以上，钢材的 强度明显下降，在火灾中，钢结构的耐火时间只有20~30分钟，
法与工艺的性能。可焊性好的钢材焊接时，硬脆倾向小，不 易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接后仍能保持与母材基 本相同的性质。)
化学成分、热处理、 第三节 化学成分、热处理、加工 硬化与时效对钢性质的影响
• 一、化学成分对钢性质的影响 • 1．碳(C) 碳是决定钢材性能的主要元素。 • 2．硅(Si) 硅是作为脱氧剂而加入于钢中的，大部分熔于铁 素体中形成固溶体，能提高钢材的硬度、强度。硅含量较低 （小于1.0%）时，对塑性和韧性影响不大。 • 3．锰(Mn) 锰是炼钢时用来脱氧去硫而加入钢中的。 • 4．硫(S) 硫是钢中有害的元素。硫多数以FeS的形式存在于 钢中。FeS与Fe形成共晶溶点很低（985℃） • 5．磷(P) 钢中有害元素。 • 6．氧(O) 氧是钢中的有害元素。 • 7．氮(N) 多数熔于铁素体中形成固溶体，氮虽能提高钢的 强度和硬度提高，但却显著降低钢的塑性和韧性，增加钢的 时效敏感性和冷脆性。 • 8．钛(Ti)、钒(V) 钛是强脱氧剂，钒是弱脱氧剂。二者能显 著提高强度，细化晶粒，改善韧性。
钢的脱氧和铸锭
二、钢的分类
• • • • • • • • • （一）按照化学成分钢分为碳素钢和合金钢两种 1．碳素钢 （1）低碳钢 C<0.25% （2）中碳钢 C=0.25%~0.60%； （3）高碳钢 C>0.60%. 根据硫（S）、磷（P）杂质含量的多少，又可分为 （1）普通碳素钢 S≤0.050%,P≤0.045% （2）优质碳素钢 S≤0.035%,P≤0.035% （3）高级优质碳素钢 S≤0.025%,P≤0.025% （4）特优质碳素钢 S≤0.015%,P≤0.025%
钢材的技术性质
• 一、钢材的力学性能(钢材的力学性能包括弹性、塑
性、强度、冲击韧性、硬度与疲劳强度等。)
• （一）钢材的弹性、塑性和强度
1．弹性阶段（OA段)屈 服强 σs , σ0.2 2. 屈服阶段（AB段）强 度极限σb 3. 强化阶段（BC段）屈 强比 σs/σb 4. 颈缩阶段（CD段）伸
①
Si 0.30 0.30
S 不大于 0.050 0.050 0.045 0.050
P 0.045 0.045
脱氧方法
Q195 Q215
F、b、Z F、b、Z
0.30~0.70
①
0.045 0.035 0.045 0.040 0.035 0.30 0.35 0.050 0.045 0.050 0.040 TZ 0.045 0.045
• 2．合金钢 常用合金钢元素有：硅、锰、钛、钒、铌、 铬等。按合金元素总含量不同，合金钢可分为：
（1）低合金钢 合金元素总量小于5%； （2）中合金钢 合金元素总含量为5%~10%； （3）高合金钢 合金元素含量大于10%。
（二）按用途分类
1．结构钢 主要用于建筑结构及机械零件的钢，一般为低、中碳 钢。 2．工具钢 主要用各种刀具、量具及模具等工具的钢，一般为高 碳钢。 3．特殊钢 具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、 耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。 4．专用钢 为满足特殊的使用环境条件下或使用荷载下专用钢材。 如桥梁专用钢，钢轨专用钢等。
珠光体 是铁素体和渗碳体组成的机 械混合物
铁素体
珠光体
表6-1 室温下钢中晶体组织的机械性能
σb/M HBW/Pa Pa ak/ （J·c m-2） 200
名称 符号
组合类型
δ/%
铁素 体
α
碳在α-Fe中的固溶体 （体心立方晶格）
230
785
50
渗碳 铁和碳的化合物（复 Fe3C 体 杂晶格） 珠光 体 铁素体与渗碳体的层 片状机械混合物
第一节 钢的生产、分类与晶体组 钢的生产、 织
• • • • • • • • • 生产方法对钢材性能的影响 （一）冶炼 氧气转炉法 (氧化过程) 平炉炼钢法 Fe3O4 电炉钢 （二）钢的脱氧和铸锭 1．沸腾钢 (还原过程) 2．镇静钢 Fe3O4 Fe +O2 3．半镇静钢半镇 静钢 4．特殊镇静钢 （三）钢的热加工
0 . 0 2 1 0 0 . 7 7
γ + F e 3C Ⅱ
2
Ⅱ
P + F e 3C
2 . 1 1 2 0 4 0 5 0 6 0
4 . 3 7 0 8 0 9 0
6 . 6 9 1 0 0
L— 态合金
γ—
α—
P—Βιβλιοθήκη Fe3C—Ld—• 3．钢中的晶体组织与性能 • （1）奥氏体 是碳在γ-Fe的固溶体 • （2）铁素体 是碳在α-Fe中的固溶体,含碳量0.02%， 由于溶碳量少且晶格滑移面较多，其性质极其柔软， 塑性和韧性很好，但强度和硬度较低。 • （3）渗碳体 是碳和铁形成的化合物Fe3C，其含碳 量高达6.69% ,外力作用下不易变形，故性质非常硬 脆，抗拉强度很低，塑性及韧性几乎等于零。 • （4）珠光体 是铁素体和渗碳体组成的机械混合物， 两成分相间成片状存在于同一晶粒内，含碳量为 0.77%，其性质介于铁素体和渗碳体之间，既有一 定的强度和硬度，也有一定的塑性和韧性。
洛氏硬度试验
• 2．洛氏硬度
• （四）疲劳强度 • 疲劳强度除了与材质有关外， 还与所受应力的种类（拉、 压或弯曲）、应力循环特征 值（）、应力循环次数（N） 及应力集中程度有关。一般 来说，钢材强度极限愈高， 其疲劳强度也高。
σ m ax
O
N
二、钢材的工艺性能
• （一）冷弯性能 • （二）可焊性 (可焊性是指钢材是否适用通常的焊接方
F −F L1 − L0 σ b L1 − L0 ψ = 0 1 × 100% δ gt = ( + ) × 100% δn = × 100% F0 L0 E L0 为反映钢材在达到最大破坏荷载前的变形状况，防止突然的脆断，定义钢筋在最大力下
的总伸长率用δgt表示
长率
• （二）、冲击韧性 • 冲击韧性是钢材低抗冲 • 击荷载的能力。
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2．碳素结构钢的技术要求 （1）化学成分 （2）力学性能 (屈服点σ ,抗拉强度σ ,伸长率δ ,冲击 韧性a ), 3．碳素结构钢的应用
S b 5 k
Q195和Q215钢 Q235是建筑工程中应用最广泛的碳素结构钢 Q255、Q275钢，强度高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易冷弯加工 下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢： Q235 （1） 焊接结构: ①直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。②
W ak = A
摆锤 读盘 55 8 10 10
55 10 8
10
30
试件
40
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（三）硬度 硬度是指钢材低抗硬物压入表面的能力。 1．布氏硬度 HB=P/A