课件 第2章 建筑金属材料课件 2-2
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第二章建筑装饰材料的基本性质
2.50～2.70 2.70～3.0 2.48～2.76 2.50～2.60 1.95～2.40 1.55～1.60 2.8～3.1 2.45～2.55 2.7～2.9
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
第二章 金属材料的凝固与固态相变
1.合金的使用性能与相图的关系 溶质的溶入量越多，晶格畸变越大，则 合金的强度、硬度越高，电阻越大。
两相组织合金的力学和物理性能与成分 呈直线关系变化。
2 .合金的工艺性能与相图的关系 铸造性能：纯组元和共晶成分的合金的流动 性最好，缩孔集中，铸造性能好。 锻造性能：单相合金的锻造性能好。单相组 织时变形抗力小，变形均匀，因而变形能力 大。双相组织的合金变形能力差些，特别是 组织中存在有较多的化合物相时。
固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充 分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
2 .共晶相图
(1)相图分析 在共晶合金相图中，acb为液相线，adceb为固相线，合金系有 三种相，相图中有三个单相区（L、α 、β ）；三个两相区（L+α 、 L+β 、α +β ）；一条三相(L+α +β )共存线（水平线dce）。 dce为共晶线（ c点为共晶点）。 Lc → α d+ β
2.2.3 铸锭(件)的凝固
把金属熔化注入铸模，冷却后获得一定形状的铸件的工艺叫做 铸造。 1.铸锭（件）结晶组织 最典型的铸造结构，整 个铸锭明显地分为三个各具 特征的晶区。 ⑴细等轴晶区 在铸锭的 表层形成的一层厚度不大、 晶粒很细的区域。
⑵柱状晶区
⑶粗等轴晶区
2.3 铁碳合金 2.3.1 Fe-Fe3C相图
2.3.2 铁碳合金在平衡状态下的相变
根据Fe—Fe3C相图，铁碳合金可分为三类： 1)工业纯铁[wc ≤0.0218%] 2)钢[0.0218%< wc ≤2.11%
3)白口铸铁[2.11%< wc <6.69%]
工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。由于其强 度低、硬度低、不宜用作结构材料。
两相组织合金的力学和物理性能与成分 呈直线关系变化。
2 .合金的工艺性能与相图的关系 铸造性能：纯组元和共晶成分的合金的流动 性最好，缩孔集中，铸造性能好。 锻造性能：单相合金的锻造性能好。单相组 织时变形抗力小，变形均匀，因而变形能力 大。双相组织的合金变形能力差些，特别是 组织中存在有较多的化合物相时。
固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充 分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
2 .共晶相图
(1)相图分析 在共晶合金相图中，acb为液相线，adceb为固相线，合金系有 三种相，相图中有三个单相区（L、α 、β ）；三个两相区（L+α 、 L+β 、α +β ）；一条三相(L+α +β )共存线（水平线dce）。 dce为共晶线（ c点为共晶点）。 Lc → α d+ β
2.2.3 铸锭(件)的凝固
把金属熔化注入铸模，冷却后获得一定形状的铸件的工艺叫做 铸造。 1.铸锭（件）结晶组织 最典型的铸造结构，整 个铸锭明显地分为三个各具 特征的晶区。 ⑴细等轴晶区 在铸锭的 表层形成的一层厚度不大、 晶粒很细的区域。
⑵柱状晶区
⑶粗等轴晶区
2.3 铁碳合金 2.3.1 Fe-Fe3C相图
2.3.2 铁碳合金在平衡状态下的相变
根据Fe—Fe3C相图，铁碳合金可分为三类： 1)工业纯铁[wc ≤0.0218%] 2)钢[0.0218%< wc ≤2.11%
3)白口铸铁[2.11%< wc <6.69%]
工业纯铁的室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。由于其强 度低、硬度低、不宜用作结构材料。
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。
《金属材料》PPT(第一课时)演示课件
常温下一般为气 体或固体（溴为 液体）。
性质
有良好的导电性、导 导电性、导热性较
热性、延展性。
差，无延展性。
现有一种单质，要分辨它是金属还是非金属，你可 以用到哪些方法？ 1.放在光照下，根据颜色光泽可分辨 2.手拿单质在火边烤，根据导热性可分辨 3.用硬物重击单质，可根据可锻性来分辨 4.用作标准)
铬铁银铜 金铝铅
(大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 (小)
你能区别金属与非金属了吗？二者的区别 是什么？
4.金属与非金属的区别
颜色
金属
有光泽，一般为银白 色或灰色。
非金属
无光泽， 外表暗淡。
状态
常温下一般为固体 （汞为液体）。
常见金属的用途与物理性质间有什么关系？ 的人总把目光集中别人的缺点上，人无完人，课堂上，每个学生都是不同的，表现的状态也会有差异，老师的智慧就体现在发现他们
的优势，调动他们的情绪，给他们以恰当的肯定和激励，让他们充满自信，课堂就是自我展示的殿堂，有很多教育工作者和教育专家 做了大量实践和研究，学会发现别人身上的长处，并给予开发与提升，你收获的就一定会是丰硕的果实，学习如此，工作亦然，无论 是管理者还是被管理者，把握好自己的位置，履行好自己的职责就是一种知人善任，诸葛亮的智慧就在于他深刻理解人性，是值得我 们学习的地方。 对他来说，简直就是希望和救星，他找到监狱长，救他，说这是他可以翻案的机会，只要找到那名犯人，再加上他的学生做证，他就 可以重见天日。可惜他太异想天开了，社会是黑暗的，监狱里更黑暗，监狱长制造一次越狱的假象，将唯一可以做证的，他最抱希望
铝 银白色固体
密度2.7×103千克/米3，质轻、延展性（ 铝箔）、导电性、导热性好
《金属工艺学(第2版)》教学讲义 第2章金属材料的性能
课题名称：金属的力学性能（强度、塑性）授课时数：2教学目的、要求：1．掌握力学性能的概念2．熟悉拉伸试验和低碳钢拉伸曲线3．掌握强度、塑性主要指标、符号、单位、物理意义与试验方法教学重点、难点：重点、难点：强度、塑性等力学性能指标的含义教学过程：（一）复习提问1．课程的性质、任务、要求、学习方法2．炼铁的原料、过程、产品、实质3．炼钢的方法、分类、浇注方法、钢材种类（二）导入新课、授新课第2章金属材料的性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面。
使用性能——指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）、力学性能等。
工艺性能——指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。
2.1 金属的力学性能一、基本概念力学性能——金属在力或能的作用下，材料所表现出来的性能。
载荷——金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
载荷按其作用性质不同可分为以下三种：⑴静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
⑵冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
⑶交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。
根据作用形式不同，载荷可分为——拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等，如图2-2所示。
变形——分为弹性变形和塑性变形两种。
弹性变形——材料在载荷作用下发生变形，而当载荷卸除后，变形也完全消失。
塑性变形——当作用在材料上的载荷超过某一限度，此时若卸除载荷，大部分变形随之消失（弹性变形部分），但还是留下了不能消失的部分变形，也称为永久变形。
内力——材料受外力作用时，为保持自身形状尺寸不变，在材料内部作用着与外力相对抗的力。
应力——单位面积上的内力。
金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面积上的应力按下式计算：S F =σ式中 σ——应力（MPa ）；F ——外力（N ）； S ——横截面积（mm 2）。
《金属材料》优质课件2
硅谷 silicon valley
“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业 中 心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣 克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里 的长条形地带上。由于它集中了全世界90％以上的著名 半导体公司，而半导体的基本（2)不稳定性：
△
H2SiO3 == SiO2 + 2H2O
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
无用 开光 刀导 手纤 术维
做
现代通信用光缆
光 学 纤 维 胃 镜
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
光导纤维手术头灯
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
物质的性质决定用途，SiO2有哪些用途呢？
（1）光导纤维： （2）石英：耐高温化学仪器、石英电子表
硅 _____
构成了地壳中大部分的岩石、沙子 和土壤的主要成份是什么？
硅的氧化物及硅酸盐
硅的存在与分布的特点
（1）含量多 （2）化合态
达26.3% 硅的氧化物和硅酸盐
（3）分布广 岩石、沙子和土壤
自然界中有没有游离态的硅？
没有游离态，硅是一种亲氧元素，在自然界
中它总是与氧相互化合的(与碳不同)
由下列结构示意图你能得到什么结论？
与水反应
不反应
CO2+H2O==H2CO3
化 学
与碱反应
SiO2+2NaOH =Na2SiO3+Ｈ2O
CO2+2NaOH =Na2CO3+Ｈ2O
性 与碱性氧
高温
高温
质 化物反应 SiO2+Na2O==Na2SiO3 CO2+Na2O==Na2CO3
“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业 中 心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣 克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里 的长条形地带上。由于它集中了全世界90％以上的著名 半导体公司，而半导体的基本（2)不稳定性：
△
H2SiO3 == SiO2 + 2H2O
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
无用 开光 刀导 手纤 术维
做
现代通信用光缆
光 学 纤 维 胃 镜
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
光导纤维手术头灯
人教版化学必修一4.1无机非金属材料 的主角 ——硅
物质的性质决定用途，SiO2有哪些用途呢？
（1）光导纤维： （2）石英：耐高温化学仪器、石英电子表
硅 _____
构成了地壳中大部分的岩石、沙子 和土壤的主要成份是什么？
硅的氧化物及硅酸盐
硅的存在与分布的特点
（1）含量多 （2）化合态
达26.3% 硅的氧化物和硅酸盐
（3）分布广 岩石、沙子和土壤
自然界中有没有游离态的硅？
没有游离态，硅是一种亲氧元素，在自然界
中它总是与氧相互化合的(与碳不同)
由下列结构示意图你能得到什么结论？
与水反应
不反应
CO2+H2O==H2CO3
化 学
与碱反应
SiO2+2NaOH =Na2SiO3+Ｈ2O
CO2+2NaOH =Na2CO3+Ｈ2O
性 与碱性氧
高温
高温
质 化物反应 SiO2+Na2O==Na2SiO3 CO2+Na2O==Na2CO3
建筑材料PPT幻灯片课件
用 工程、预应力 砼结构，受反 有抗硫酸盐侵 且有抗渗要求 中大体积砼
范
及地下工程 复冻融结构、
蚀要求的
的砼
蒸汽构件
围
拌制高强混凝 地上、下一般 有硫酸盐侵蚀 有硫酸盐侵蚀
土
结构
要求一般工程 要求一般工程
硅酸盐水泥 普通水泥
矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥
不
大体积砼
大体积砼 早期要求强度 处于干燥环境 有抗碳化要求
有机材料：植物材料、沥青材与合成高分子卷材 复合材料：两种及两种以上不同性能的材料，经恰当组合为一体的材料。
(玻璃纤维增强塑料、水泥石棉制品、钢筋混凝土）
四、材料检验标准 国家标准、 行业标准、 地方标准、 企业标准
GB
JC/YB
DB
QB
第二章、 气硬性胶凝材料
概念：在空气中硬化成为具有一定强度的胶结料。
骨料：石子和砂子起骨架作用。 混凝土缺点：自重大、抗拉强度低、热导快、需要养护等。 按用途分为：普通混凝土和特种混凝土 按稠度：干硬性、塑性、高流态混凝土。 按表观密度：分为轻混凝土、重混凝土和特重混凝土。
一、混凝土基本要求
和易性、强度、耐久性、经济性四个方面 和易性三指标：流动性、粘聚性、保水性 P42-43 混凝土强度：包含抗压强度、抗剪强度、抗折强度。主要考虑的 是抗压强度，取其极限抗压强度泛指混凝土强度。 标准试件为150*150*150mm 项目常用100*100*100 折算系数参照表4-2 普通混凝土 C15-C80 14个等级
硅酸盐水泥和普通水泥为红色。 矿渣水泥为绿色。 火山灰质水泥、粉煤灰水泥、复合水泥采用黑色或蓝色。 散装的水泥也应提供相同袋装标志内容卡片。 国家规定采用胶砂法来测定水泥3d及28d的抗压强度和抗折强度，根 据测定结果来确定水泥的强度等级。
02建筑钢材
斜率称为弹性模量，用E表示，E=σ/ε=tanα。
★E越大说明：应力一定，产生的弹性变形越小。 ★它是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。
第2章 建筑钢材
2、强度 （1）屈服强度
屈服过弹性极限σp后，应力在B上至B下小范围内波动，
而应变迅速增长。应力与应变不再成比例，如果卸去外力已出现塑性变 形。
★ 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0．65～0．75。
第2章 建筑钢材
2、强度
（3）疲劳强度
★ 钢材在交变应力（荷载）的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉 强度时就发生破坏，这种现象称为疲劳破坏。
（1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢；
第2章 建筑钢材
2.1.6
钢材按用途分为三大类：
（1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构钢 和低合金高强度结构钢； （2）工具钢：用于各种切削工具的钢；
（3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、不 锈钢等；
第2章 建筑钢材
2.1.7 建筑钢材按用途分为两大类：
第2章 建筑钢材
（2）镇静钢：
定义：
用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧而得 到的钢；
名称的由来：
由于钢水脱氧充分，在浇注钢水的时候钢水能够平静 凝固，因此叫做镇静钢；
镇静钢的特点： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种， 但是产品率低，且成本较高；
第2章 建筑钢材
（3）半镇静钢：
第2章 建筑钢材
2.1.1 按冶炼方式分为三大类 （1）转炉钢；（2）平炉钢；（3）电炉钢 （2）平炉钢：
★E越大说明：应力一定，产生的弹性变形越小。 ★它是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。
第2章 建筑钢材
2、强度 （1）屈服强度
屈服过弹性极限σp后，应力在B上至B下小范围内波动，
而应变迅速增长。应力与应变不再成比例，如果卸去外力已出现塑性变 形。
★ 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0．65～0．75。
第2章 建筑钢材
2、强度
（3）疲劳强度
★ 钢材在交变应力（荷载）的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉 强度时就发生破坏，这种现象称为疲劳破坏。
（1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢；
第2章 建筑钢材
2.1.6
钢材按用途分为三大类：
（1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构钢 和低合金高强度结构钢； （2）工具钢：用于各种切削工具的钢；
（3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、不 锈钢等；
第2章 建筑钢材
2.1.7 建筑钢材按用途分为两大类：
第2章 建筑钢材
（2）镇静钢：
定义：
用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧而得 到的钢；
名称的由来：
由于钢水脱氧充分，在浇注钢水的时候钢水能够平静 凝固，因此叫做镇静钢；
镇静钢的特点： 结构致密，成分均匀，性能稳定，是质量较好的钢种， 但是产品率低，且成本较高；
第2章 建筑钢材
（3）半镇静钢：
第2章 建筑钢材
2.1.1 按冶炼方式分为三大类 （1）转炉钢；（2）平炉钢；（3）电炉钢 （2）平炉钢：
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铁碳合金的含碳量与晶体组织及性能之间的关系
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢Βιβλιοθήκη 含碳量对其组织和性能的影响讨论
建筑钢材的含碳量不大于0.8％， 即基本组织为铁素体和珠光体。从图可见，随含碳量 增加，珠光体含量增加，而铁素体则相应减少。故高 碳钢的强度较高，而塑性、韧性相应较低。
第2章2建.4筑金钢属材材料的强化与加工
基础知识
2.4.1 冷加工强化 2.4.2 时效处理 2.4.3 热处理
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.1 冷加工强化
将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑 性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个 过程称为冷加工强化处理。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(2) 钢材的晶体结构与性能
请观察下图，讨论钢材的实际强度与理论强度的关系。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(2) 钢材的晶体结构与性能
讨论
①钢材晶格中，有些平面上的原子较密集，结合力较 强。而面与面之间，则由于原子间距离较大，结合力 较弱。在外力作用下，晶格容易沿原子密集面产生相 对滑移，故建筑钢材塑性变形较大。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
碳素钢从液态变成固态晶体结构时，随着温度的降 低，其晶格要发生两次转变。
液态铁 －Fe －Fe －Fe 体心立方 面心立方 体心立方
1390℃以上 910℃ ~1390℃ 910℃以下
其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种 结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。 钢材的晶格并不都是完好无缺地规则排列，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。
奥氏体
0.8 碳在－Fe 中的固溶体 强度、硬度不高， 但塑性好
渗碳体
6.67 铁和碳的化合物Fe3C
抗拉强度低，塑性 差，性硬脆，耐磨
珠光体
0.8 铁素体和渗碳体的机械 塑性较好，强度和
混合物
硬度较高
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.2 钢材的基本晶体组织 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 图像(见下图)，故也称显微组织。主要有铁素体、渗 碳体、珠光体和奥氏体。
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中 引入一些其他元素。钢材的成分对性能有重要影响 。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，属钢材的杂质，主要 有氧、硫、氮、磷等。
第2章 建筑金属材料 >> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
原因分析
切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联国家 标准焊接结构所用CT·3号沸腾钢的碳硫含量规定。其中55％的 沸腾钢中碳平均含量超过0.22％的标准规定，破坏发生部位附 近含量达0.38％；32％的试样硫含量超过0.055 ％的标准规定 ，在折断部位达0.1％。
观察与讨论
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响 (2) 钢材的晶体结构与性能
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响
下图是碳素钢基本组织相对含量与含碳量的关 系。请分析低碳钢、中碳钢和高碳钢随着含碳量的增加，其基 本组织及性能如何变化。
②从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷，如 点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在，使 晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部原 子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低于 理论强度。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
现象
钢结构倒塌
工程实例分析
苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒塌。 经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处节点 附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头均未 破坏；全部断口和拉断处都很新鲜,未发黑、无锈迹 。所用钢材为苏联国家标准CT·3号沸腾钢。
碳对钢的性能有重要的影响。碳含量增加，钢强度、硬度增高 ，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性。而硫 多数以FeS形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力易引 起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊接不 利，偏析亦严重。由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温度较 低，这是导致工程质量事故的主要原因。
针状和块状铁素体（100倍） 片状珠光体（1000倍）
钢材的晶体组织
铁珠铁珠素光球素光体体状体体的的珠和与晶晶光珠渗体体体光碳组组体体织织
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
钢的基本晶体组织
名称 含碳量/%
结构特征
性能
铁素体 ≤0.02 碳在－Fe 中的固溶体 塑性、韧性好；但 强度、硬度低
土木工程材料
第2章 建筑金属材料
第2章2建.筑3 金钢属材材料的组成结构及对性能的影响
基础知识
2.3.1 钢材的晶体结构 2.3.2 钢材的基本晶体组织 2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.1 钢材的晶体结构
➢体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个 顶点钢而材构和成一的切空金间属格材子料；一样，也为晶体结构，它是铁碳➢合面金心晶立体方，体钢晶的格晶是格原有子两排种列构在架一，个即正体六心面立体方的晶各格个和顶面点心 立和方六晶个格面。的中心而构成的空间格子。
冷拉 • 将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生
一定的塑性变形称之为冷拉。 • 钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度,屈服点可提
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢Βιβλιοθήκη 含碳量对其组织和性能的影响讨论
建筑钢材的含碳量不大于0.8％， 即基本组织为铁素体和珠光体。从图可见，随含碳量 增加，珠光体含量增加，而铁素体则相应减少。故高 碳钢的强度较高，而塑性、韧性相应较低。
第2章2建.4筑金钢属材材料的强化与加工
基础知识
2.4.1 冷加工强化 2.4.2 时效处理 2.4.3 热处理
第2章 建筑金属材料>> 2.4 钢材的强化与加工
2.4.1 冷加工强化
将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑 性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个 过程称为冷加工强化处理。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(2) 钢材的晶体结构与性能
请观察下图，讨论钢材的实际强度与理论强度的关系。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(2) 钢材的晶体结构与性能
讨论
①钢材晶格中，有些平面上的原子较密集，结合力较 强。而面与面之间，则由于原子间距离较大，结合力 较弱。在外力作用下，晶格容易沿原子密集面产生相 对滑移，故建筑钢材塑性变形较大。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
碳素钢从液态变成固态晶体结构时，随着温度的降 低，其晶格要发生两次转变。
液态铁 －Fe －Fe －Fe 体心立方 面心立方 体心立方
1390℃以上 910℃ ~1390℃ 910℃以下
其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种 结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。 钢材的晶格并不都是完好无缺地规则排列，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。
奥氏体
0.8 碳在－Fe 中的固溶体 强度、硬度不高， 但塑性好
渗碳体
6.67 铁和碳的化合物Fe3C
抗拉强度低，塑性 差，性硬脆，耐磨
珠光体
0.8 铁素体和渗碳体的机械 塑性较好，强度和
混合物
硬度较高
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.2 钢材的基本晶体组织 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 图像(见下图)，故也称显微组织。主要有铁素体、渗 碳体、珠光体和奥氏体。
除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中 引入一些其他元素。钢材的成分对性能有重要影响 。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，属钢材的杂质，主要 有氧、硫、氮、磷等。
第2章 建筑金属材料 >> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
原因分析
切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联国家 标准焊接结构所用CT·3号沸腾钢的碳硫含量规定。其中55％的 沸腾钢中碳平均含量超过0.22％的标准规定，破坏发生部位附 近含量达0.38％；32％的试样硫含量超过0.055 ％的标准规定 ，在折断部位达0.1％。
观察与讨论
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响 (2) 钢材的晶体结构与性能
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
(1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响
下图是碳素钢基本组织相对含量与含碳量的关 系。请分析低碳钢、中碳钢和高碳钢随着含碳量的增加，其基 本组织及性能如何变化。
②从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷，如 点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在，使 晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部原 子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低于 理论强度。
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
现象
钢结构倒塌
工程实例分析
苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒塌。 经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处节点 附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头均未 破坏；全部断口和拉断处都很新鲜,未发黑、无锈迹 。所用钢材为苏联国家标准CT·3号沸腾钢。
碳对钢的性能有重要的影响。碳含量增加，钢强度、硬度增高 ，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性。而硫 多数以FeS形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力易引 起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊接不 利，偏析亦严重。由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温度较 低，这是导致工程质量事故的主要原因。
针状和块状铁素体（100倍） 片状珠光体（1000倍）
钢材的晶体组织
铁珠铁珠素光球素光体体状体体的的珠和与晶晶光珠渗体体体光碳组组体体织织
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
钢的基本晶体组织
名称 含碳量/%
结构特征
性能
铁素体 ≤0.02 碳在－Fe 中的固溶体 塑性、韧性好；但 强度、硬度低
土木工程材料
第2章 建筑金属材料
第2章2建.筑3 金钢属材材料的组成结构及对性能的影响
基础知识
2.3.1 钢材的晶体结构 2.3.2 钢材的基本晶体组织 2.3.3 钢材的成分对性能的影响
第2章 建筑金属材料>> 2.3 钢材的组成结构及其对性能的影响
2.3.1 钢材的晶体结构
➢体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个 顶点钢而材构和成一的切空金间属格材子料；一样，也为晶体结构，它是铁碳➢合面金心晶立体方，体钢晶的格晶是格原有子两排种列构在架一，个即正体六心面立体方的晶各格个和顶面点心 立和方六晶个格面。的中心而构成的空间格子。
冷拉 • 将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生
一定的塑性变形称之为冷拉。 • 钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度,屈服点可提