土木工程材料-建筑钢材资料讲解
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土木工程材料-钢材
二、工艺性能
2 焊接性能: 焊接：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。 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。
钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。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。
αk值与试验温度有关。有些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏 时呈现韧性破坏特征。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度
下降。
钢材的冷脆性：材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称
为钢材的冷脆性
脆性转变温度
一、力学性能
4、硬度：钢材表面局部体积内抵抗变形的能力 测定方法：以硬物压入钢材表面，根据压力大小和压痕面积或压入深度评定。 常用指标：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA或HRC） 布氏法——压痕直径：用一定的压力把淬火的钢球压入钢材表面，将压力除以压
铁水+矿渣
生铁：含碳量2.11-6.67%，脆硬
钢与生铁的 主要区别： 含碳量不同
（2）炼钢：
铁水、铁块或废钢 冶炼 钢水+钢渣
钢: 含碳量0.06%--2.0%
炼钢的原理就是把熔融的生铁进行加工，使其中碳的含量 降到2.0%以下，其它杂质含量也控制在相应规定范围之内。
钢的冶炼方法主要有三种： 氧气转炉法；平炉法；电炉法。 氧气转炉钢——用纯氧吹入铁液中使碳和杂质氧化脱离
后加“E”
4、按照用途： （1）结构钢：主要用于工程构件和机械零件,一般为中、低碳钢 （2）工具钢：主要用于各种刀具，量具和磨具,一般为高碳钢 （3）特殊钢：用于特殊场合，如不锈钢，耐热钢，磁性钢，耐 酸钢等，一般为合金钢
建筑钢材基础知识讲解
（5）、 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， 是建筑钢材的重要工艺性能。
钢材的冷弯性能指标是用弯曲角度和弯心直径对试件 厚度(直径)的比值来衡量的。试验时采用的弯曲角度愈 大，弯心直径对试件厚度(直径)的比值愈小，表示对冷 弯性能的要求愈高。 钢材的冷弯性能和伸长率都是塑性变形能力的反映。
生铁有炼钢生铁和铸造生铁之分。 钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量 降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之 内。
（1） 概 述
（1）钢材的定义： ? 钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在 2% 以下，
并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰 Mn) 的材料； （2）钢材的优点以及缺点： ? 优点： （1）抗拉、抗压、抗冲击性能好； （2）可加工性能好，可切割、可焊接和铆接，装配方便； 缺点：易锈蚀；
冷拔模孔
例题：何谓钢的冷加工强化及时效处理？冷拉 并时效处理后的钢筋性能有何变化？
?解：在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形， 以提高其屈服强度的过程称为冷加工强化。机械加工方法 主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。
?时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放15～20 天，或者加热到100～200ｏＣ，并保持2小时以内，这个过 程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为 人工时效。
（2）、 冲击韧性
冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。它是用试验机 摆锤冲击带有V形缺口的标准试件的背面，将其折断后试 件单位截面积上所消耗的功，作为钢材的冲击韧性指标， 值越大，表明钢材的冲击韧性愈好。
影响钢材冲击韧性的因素很多，钢的化学成分、组织状态， 以及冶炼、轧制质量都会影响冲击韧性。
图 冲击韧性试验图
建筑材料-钢材-钢材基本性能
3）疲劳破坏是在低应力状态下突然发
生的，所以危害极大，往往造成灾难性 的事故。
钢材疲劳曲线示意图
4）疲劳影响因素
疲劳受内部组织和表面质量双重那个影 响。
2.2.1.4 钢材的硬度
1）定义：
硬度是指钢材抵抗硬物体压入钢材的表面的能 力。是材料弹性、塑性、变形强化率、强度和 韧性等参数的综合指标。
布氏法
2.2.1.2 冲击韧性
4）影响冲击韧性的因素
硫、磷含量高，存在化学偏析，
含非金属夹杂物，焊接形成裂纹， 温度降低等，均会降低冲击韧性。
内部组织缺陷、冶金和轧制焊接
质量等关系大。
失效敏感性越大钢材，时效后冲
击韧性和强度降低迅速。
对于承受冲击荷载和振动荷载部
位的钢材，必须考虑冲击韧性。
冲击荷载 钢板 脆断 塑性变形
土木工程材料 第二章 建筑钢材
学习目标
通过本章的学习： （ 1）掌握钢材力学 性能的几个指标参 数：抗拉、冷弯、 冲击韧性、耐疲劳 和硬度等；
本章内容
2.1 建筑钢材基本知识 2.1.1 建筑钢材概述
2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢
材质量的影响 2.1.3 钢的分类 2.1.4 钢材的加工 2.2 建筑钢材的主要技术性能 2.2.1 力学性能 2.2.2 工艺性能
长度与原来长度的百分比，伸长率 按试棒长度的不同分为：试棒的标 距等于5倍直径，短试棒求得的伸长 率，代号为 δ5 ；试棒的标距等于 10 倍直径，长试棒求得的伸长率，代 号为δ10。伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能力。
l1 l0 1000 0 l0
δ——试件的伸长率，%； l0——拉伸前的标距长度； l1——拉断后的标距长度； l0——拉伸前的标距长度； l1——拉断后的标距长度。
土木工程材料-建筑钢材
土木工程材料-建筑钢材土木工程材料建筑钢材在土木工程领域中，建筑钢材是一种至关重要的材料，其性能和应用对建筑结构的安全性、稳定性和耐久性起着决定性的作用。
建筑钢材具有许多优异的性能。
首先，它具备高强度。
与其他常见的建筑材料相比，钢材能够承受较大的荷载，这使得在相同的承载要求下，可以使用更少的材料，从而减轻结构的自重。
其次，钢材具有良好的塑性和韧性。
塑性使得钢材在受力超过屈服点后仍能产生较大的变形而不立即断裂，韧性则保证了在动荷载作用下结构的安全性。
再者，钢材的可焊性使其能够方便地连接成各种复杂的结构形式，增加了建筑设计的灵活性。
从化学成分上来看，建筑钢材主要包含铁和少量的碳，以及一些其他合金元素，如锰、硅、钒等。
碳含量的多少对钢材的性能影响显著。
低碳钢具有较好的塑性和韧性，但强度相对较低；中碳钢在强度和塑性之间取得了一定的平衡；高碳钢则强度较高，但塑性和韧性较差。
建筑钢材的种类繁多。
常见的有碳素结构钢、低合金高强度结构钢等。
碳素结构钢根据屈服强度的不同分为多个牌号，如 Q195、Q215、Q235 等。
Q235 钢由于其综合性能良好、价格适中，在建筑工程中应用广泛。
低合金高强度结构钢则通过添加少量的合金元素，显著提高了钢材的强度，并具有较好的塑性、韧性和焊接性能，常用于大跨度、高层建筑等对结构性能要求较高的场合。
在建筑工程中，建筑钢材的应用十分广泛。
钢结构建筑是其最直接的应用形式，如大型厂房、体育场馆、桥梁等。
在钢筋混凝土结构中，钢筋作为增强材料，与混凝土共同工作，承受拉力，提高了结构的承载能力和抗震性能。
此外，建筑钢材还用于制作各种构配件，如钢梁、钢柱、钢支撑等。
建筑钢材的质量直接关系到建筑结构的安全和使用寿命。
因此，在钢材的生产和使用过程中，需要进行严格的质量控制。
生产过程中，要控制化学成分、轧制工艺等，确保钢材的性能符合标准要求。
在使用前，要对钢材进行检验，包括外观检查、力学性能试验等。
建筑钢材在使用过程中也需要注意一些问题。
最新土木工程材料-建筑钢材ppt课件
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 按有害杂质含量分类
按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点 的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质 量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号 (F、b、Z、TZ)等四部分组成。
例如Q235-A.F，
表示：屈服点为235N／ｍｍ2的平炉或氧气转 炉冶炼的Ａ级沸腾碳素结构钢。
强度
韧性
塑性
C 增加 降 低
Si 增加 影响不大
Mn 增加 影响不大
P
稍有 增加
显著降低
S 降低 降 低
O 降低 降 低
N 提高 降 低
Ti 提高 改善 降低
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 按有害杂质含量分类
按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高， 塑性和韧性降低，可焊性变差。
碳素结构钢的牌号表示按顺序由代表屈服点 的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质 量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号 (F、b、Z、TZ)等四部分组成。
例如Q235-A.F，
表示：屈服点为235N／ｍｍ2的平炉或氧气转 炉冶炼的Ａ级沸腾碳素结构钢。
强度
韧性
塑性
C 增加 降 低
Si 增加 影响不大
Mn 增加 影响不大
P
稍有 增加
显著降低
S 降低 降 低
O 降低 降 低
N 提高 降 低
Ti 提高 改善 降低
建筑钢结构基础知识点总结
建筑钢结构基础知识点总结1. 钢材的种类和性质钢材是建筑钢结构的主要材料，它主要包括碳素钢、合金钢和不锈钢等。
碳素钢是最常用的钢材，它包括低碳钢、中碳钢和高碳钢。
合金钢是在碳素钢中加入其他合金元素的钢材，它具有较高的强度和硬度。
不锈钢是一种耐腐蚀的钢材，通常用于需要耐腐蚀性能的场合。
钢材的性质主要包括强度、韧性、延展性和焊接性等。
强度是材料抵抗外部力量的能力，韧性是材料在受到外部力量作用时的抗拉伸和抗压缩能力，延展性是材料在受到外部力量作用时的变形能力，焊接性是材料在焊接过程中的性能。
2. 钢结构构件建筑钢结构的构件主要包括梁、柱、梁柱节点、桁架和悬臂梁等。
梁是一种承受弯曲力的构件，通常用于支撑屋顶和地板。
柱是一种承受压力的构件，通常用于支撑建筑的重力荷载。
梁柱节点是连接梁和柱的构件，通常用螺栓连接或焊接连接。
桁架是由若干个直杆和连接节点组成的构件，通常用于支撑屋顶和天花板。
悬臂梁是一种悬挑于结构外侧的梁，通常用于悬挑屋盖和悬挑天花板。
3. 钢结构设计钢结构的设计包括结构分析、构件设计和连接设计等内容。
结构分析是确定结构的受力情况和变形情况，通常采用有限元分析和弹性分析等方法。
构件设计是确定构件的尺寸和材料规格，通常采用材料力学和结构力学等方法。
连接设计是确定构件之间的连接方式和连接件的尺寸和规格，通常采用焊接、螺栓连接和铆接等方法。
4. 钢结构施工钢结构的施工包括制作、运输、安装和验收等过程。
制作是指在工厂生产构件，通常采用切割、弯曲、焊接和装配等工艺。
运输是指将构件运输到工地，通常采用汽车运输或船运输等方式。
安装是指将构件安装在工地上，通常采用吊装和组装等方法。
验收是指检查构件的质量和连接的可靠性，通常采用检测和试验等方式。
5. 钢结构的应用建筑钢结构广泛应用于工业厂房、商业建筑、公共建筑和特殊建筑等领域。
工业厂房通常采用钢结构，因为它具有重量轻、施工速度快和成本低等优点。
商业建筑和公共建筑通常采用钢结构，因为它具有设计灵活、结构美观和使用寿命长等优点。
单元2--建筑钢材ppt课件(全)
单元2 建筑钢材
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
土木工程材料第八章建筑钢材详解
➢ 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
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
制成型。
➢ 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。
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。
强化阶段(BC段)：当荷载超过屈服点以后，由了试件
内部组织结构发生变化，抵抗变形能力又重新提高， 故称为强化阶段。对应于最高点C的应力，称为抗拉 强度。
工程上使用的钢材，不仅希望具有高的屈服强度 ，还希望具有一定的屈强比。屈强比越小，钢材在受 力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构愈安全。
但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成 浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为 0．6～0．75。
钢晶格的两种构架
钢材的晶格并不都是完好无缺的规则排列，而是存 在许多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是 钢材的实际强度远比理论强度小的根本原因。其主 要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
➢ 钢的基本晶体组织
钢是以铁（Fe）为主的 Fe-C合金。Fe-C合金于 一定条件下能形成具有 一定形态的聚合体，称 为钢的组织，在显微镜 下能观察到它们的微观 形貌图象，故也称显微 组织。
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
制成型。
➢ 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。
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。
强化阶段(BC段)：当荷载超过屈服点以后，由了试件
内部组织结构发生变化，抵抗变形能力又重新提高， 故称为强化阶段。对应于最高点C的应力，称为抗拉 强度。
工程上使用的钢材，不仅希望具有高的屈服强度 ，还希望具有一定的屈强比。屈强比越小，钢材在受 力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构愈安全。
但如果屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成 浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为 0．6～0．75。
钢晶格的两种构架
钢材的晶格并不都是完好无缺的规则排列，而是存 在许多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是 钢材的实际强度远比理论强度小的根本原因。其主 要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。
➢ 钢的基本晶体组织
钢是以铁（Fe）为主的 Fe-C合金。Fe-C合金于 一定条件下能形成具有 一定形态的聚合体，称 为钢的组织，在显微镜 下能观察到它们的微观 形貌图象，故也称显微 组织。
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屈服强度（ σs） 表示钢材开始发生明显塑性变形 的抗力，是钢结构设计的依据。
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能
抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗 拉强度和伸长率。
强度指标
弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 按有害杂质含量分类
按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
（2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好、抗Fra bibliotek冲击
能
力
强
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大厦
钢材的缺陷
容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
耐火性差
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼 钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌， 往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效 应”，最后导致整座大楼坍塌。
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉
生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
2.钢的加工
热轧（压力热加工） 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） 热处理 时效
有 对
建筑钢材的用途？
建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
钢材的分类
1. 按化学成分分类 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
4.根据性能及使用特性分类
结构钢 工具钢 特殊性能钢 专门用途钢
主要建筑钢材
建筑上所用的主要是： 属于碳素结构钢的低碳钢； 属于普通钢的低合金结构钢。
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
氧化 还原
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO
钢中的晶体组织与性能
铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
（２）抗拉强度与屈强比
对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用σb表示。 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有 一定意义。
屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性 愈大，因而结构的安全性愈高；
建筑材料
第八章 建筑钢材
第一节 概述
什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
建筑钢材的特点？
强度高； 韧性、塑性好； 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于 冷加工； 质量均匀，性能可靠； 易锈蚀； 高温时易丧失强度。
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
2. 按冶炼时脱氧程度分类
（１）沸腾钢。
（２）镇静钢。
（３）半镇静钢。 （４）特殊镇静钢。
脱氧
沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)
条件屈服强度0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，则 规定以产生残余变形为0.2%时的应力。
强度极限(抗拉强度σb ) 表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
（１）屈服点
当对试件的拉伸进入塑性 变形的屈服阶段ＢＣ时， 称屈服下限Ｃ下所对应的应 力为屈服强度或屈服点， 记做σs。 设计时一般以σs作为强度 取值的依据。对屈服现象 不明显的钢材，规定以0.2 ％残余变形时的应力σ0.2作 为屈服强度。
奥氏体
碳溶于－Fe中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量 0.77％～2.11％，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材 在高温下热加工。
钢材的力学性能及工艺性能
一、力学性能 1. 抗拉性能
抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。 技术指标：由拉力试验测定的屈服点、抗 拉强度和伸长率。
强度指标
弹性极限（σe） 表示钢材保持弹性变形, 不产生塑 性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。
镇静钢：
脱氧充分，成分均匀纯净、杂质少、组织致密；冷脆性 和时效敏感性较低，疲劳强度和可焊性较好。(Z)
特殊镇静钢：
脱氧很充分，晶粒细化，质量与性能比镇静钢更好。(TZ)
3. 按有害杂质含量分类
按钢中有害杂质磷（Ｐ）和硫（S） 含量的多少，钢材可分为以下四类： （１）普通钢。 （２）优质钢。 （３）高级优质钢。 （４）特级优质钢。
（2）1.造钢渣的冶炼
钢渣
Si、Mn
SiO2 、MnO2
P、S 加石灰石
2FeO+2P+3CaO
5Fe+Ca3(PO4)2
FeS+CaO
FeO+CaS
（3）脱氧 由于 FeO 降低钢的质量，需加脱氧剂（还原剂）：
锰铁、硅铁或铝锭等。
根据炼钢设备的不同，炼钢方法有转炉、平炉和电 炉三种方法：
三种主要炼钢方法的特点
韧 性
明石海峡大桥
——20世纪最长的桥（主跨1990m）
好、抗Fra bibliotek冲击
能
力
强
强 度 高 、
韧 性 好
西尔斯大厦
钢材的缺陷
容易腐蚀：
措施：表面涂层，电镀，与混凝土复合
耐火性差
世贸中心 钢筋铁骨为何不堪一击?
几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼 钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌， 往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效 应”，最后导致整座大楼坍塌。
炉种 原料
特点
生产钢种
平炉 生铁、废钢 时间长，成分稳定 质量较好、成本较高
碳素钢 低合金钢
氧气转炉 铁水，废钢 可有效除去磷、硫杂质少， 碳素钢
效率高 质量好。
低合金钢
电炉
生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
2.钢的加工
热轧（压力热加工） 冷加工（常温冷拉、冷拔、冷轧） 热处理 时效
有 对
建筑钢材的用途？
建筑工程中作为结构材料
用型材作钢结构； 用钢筋作钢筋混凝土结构。
钢材的分类
1. 按化学成分分类 铁 （C>2%）：炼钢生铁；铸造生铁；合金生铁 钢 （C<2% ）
碳素钢 低碳钢（C<0.25%） 中碳钢（0.25～0.6%） 高碳钢（C>0.6%）
合金钢 低合金钢（合金<5%） 中合金钢（5～10%） 高合金钢（>10%）
4.根据性能及使用特性分类
结构钢 工具钢 特殊性能钢 专门用途钢
主要建筑钢材
建筑上所用的主要是： 属于碳素结构钢的低碳钢； 属于普通钢的低合金结构钢。
钢的冶炼、加工及 对钢材性能的影响
1.钢的冶炼
铁矿石
生铁
钢
去杂质（C 等）
除 C、P、S
炼钢：（1）除碳
氧化 还原
2Fe+O2 FeO+C
2FeO Fe+CO
钢中的晶体组织与性能
铁素体
碳溶于－Fe中的固溶体。 －Fe为体心结构，孔隙较 小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与 硬度较低。
渗碳体
塑铁性和和碳韧的性化几合乎物为Fe零3C，，硬含度碳高量。高达6.69％，故性质硬脆，
珠光体
铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体 中，含碳量0.77％，其性质介于二者之间。
双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重 锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固
谁能想象这栋曾被称为世 界建筑典范的双塔，却在 9/11当天，被飞机在82层 和96层撞击后，整栋大楼 以近乎完美的垂直方式自 我毁灭了呢？
大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑， 提示中心区有大火。
南塔在飞机 撞击后56分 钟，爆炸而 成巨大的粉 尘，各种碎 片向四周喷 射。
北塔完完全全地在 半空中化为粉末， 形成了与火山碎屑 流非常相似的尘雾 云，并迅速扩张到 原来建筑物的数倍 之大(四张照片分别 为开始倒塌后 7， 13.3， 14.5，22 秒)。
周完 围美 建地 筑塌 物陷 产在 生其 如边 何界 损内 坏， 。没
（２）抗拉强度与屈强比
对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用σb表示。 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有 一定意义。
屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性 愈大，因而结构的安全性愈高；
建筑材料
第八章 建筑钢材
第一节 概述
什么是建筑钢材？ 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定
型产品。
建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如
圆钢、角钢、工字钢等）、钢管、钢板和用 于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
建筑钢材的特点？
强度高； 韧性、塑性好； 抗冲击，能承受较大的塑性变形，便于 冷加工； 质量均匀，性能可靠； 易锈蚀； 高温时易丧失强度。
自然时效：冷拉后常温下放15~20天 人工时效：加热100~200℃，存放一段时
间
钢的晶体组织
金属的晶体结构
1、金属材料都是晶体结构，金属原子按几何形 状排列，形成体心立方、面心立方和密排六方 等三种晶格；
2、晶格节点上的金属原子互相以金属键相结合， 所有的价电子为自由电子；
3、钢材内部结构是由很多晶粒组成的多晶体， 各晶粒之间存在晶界。
轻 质 高 强 、 韧 性 好
埃菲尔铁塔
——铸铁
东京塔 ——钢材
2. 按冶炼时脱氧程度分类
（１）沸腾钢。
（２）镇静钢。
（３）半镇静钢。 （４）特殊镇静钢。
脱氧
沸腾钢：
碳、磷、硫等成分偏析严重，钢致密程度、焊接性能、 低温下的冲击韧性较差。(F)
半镇静钢：
脱氧程度与性能介于沸腾钢和镇静钢之间。(b)