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第2章建筑钢材一.钢材的优点2.强度、硬度高。

适合于制作各种承载较大的构件和结构，以及钢轨和机械加工用的切割工具。3.塑性、韧性好。

常温下能承受较大的塑性变形，便于冷拉、冷拔、冷轧等各种工冷加工；良好的韧性，使得钢材在常温下可以承受较大的冲击作用，适合于制作吊车梁等承受动荷载的结构和构件。二.钢材的缺点建筑钢材的常见种类钢结构网架角钢带肋钢筋第一节钢材的化学成分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。
1.钢材的分类：
按化学成分分
低碳钢（含碳量小于0.25％）
碳素钢中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）
高碳钢（含碳量大于0.6％）
低合金钢（合金元素小于5％）

合金钢中合金钢（合金元素5％～10％）
高合金钢（合金元素大于10％）建筑工程中，钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢，主要使用非合金钢中的低碳钢，及低合金钢加工成的产品。合金钢亦有少量应用。按品质（杂质含量）分类(1)普通钢：含硫量≤0.045％～0.050％；含磷量≤0.045％。(2)优质钢：含硫量≤0.035％；含磷量≤0.035％。(3)高级优质钢：含硫量≤0.025％，高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025％。(4)特级优质钢：含硫量≤0.015％，特级优质钢后加“E”；含磷量≤0.025％。
钢材的成分对性能的影响其中硅、锰、钛、钒、铌等为合金元素。磷、氮、硫、氧等为杂质。硅、锰大部分溶于铁素体中，当硅含量小于1％时，可提高钢材的强度，对塑性、韧性影响不大；锰一般含量在1％～2％之间，除强化外，能消弱硫和氧引起的热脆性，且改善钢材的热加工性。硅、锰是我国低合金钢的主要合金元素。钛是强脱氧剂，钒、铌是碳化物和氮化物的形成元素，三者皆能细化晶粒，增加强度，在建筑常用的低合金钢中，三者为常用合金元素。磷主要溶于铁素体中起强化作用，同时可提高钢材的耐磨、耐蚀性，但塑性、韧性显著降低，当温度很低时，对后二者影响更大，磷的偏析倾向强烈。氮溶于铁素体中或呈氮化物形式存在，对钢材性质影响与C、P相似。二者在低合金钢中可配合其它元素作为合金元素。硫、氧主要存在于非金属夹杂物中，降低各种力学性能，硫化物造成的低熔点使钢材在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性，且有强烈的偏析作用；氧有促进时效倾向的作用，氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。化学元素对钢材性能的影响第二节钢材的力学性质
抗拉性能
冷弯性能
冲击性能
耐疲劳性能
硬度一.抗拉性能
1.主要测试指标：
屈服强度
抗拉强度
伸长率（断面收缩率）等
2.钢材（低碳钢）的抗拉过程主要包括：
弹性阶段
屈服阶段
强化阶段
颈缩阶段3.相关知识点回顾
（1）应力

（2）应变

（3）弹性与弹性变形
（4）塑性与塑性变形低碳钢的受拉过程分为四个阶段24屈服阶段AB:一条波动的曲
线，应力增加很小，而应变增加
很大。所能承受的拉力增加
很小，而塑性变形迅速增加，似
乎钢材不能承受外力
——屈服。

屈服强度（也叫屈服点）
点对应的应力。
强化阶段BC

一段上升的曲线。
抵抗塑性变形的能力又重新
提高——
抗拉强度

颈缩阶段CD

一段下降的曲线。
变形迅速发展，在有杂质或
缺陷处，断面急剧缩小——
，直到断裂。
伸长率δ：

29三个重要的指标
屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力
屈强比

屈强比，利用率，安全可靠程度
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。
伸长率δ
衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好

4．断面收缩率二.冷弯性能第二节钢材的力学性能第二节钢材的力学性能3.冷弯的意义：钢材的冷弯性能和伸长率均是塑性变形能力的反映，但伸长率是在试件轴向均匀变形条件下测定的，而冷弯性能则是在更严格条件下钢材局部变形的能力，它可揭示钢材内部结构是否均匀，是否存在内应力和夹杂物等缺陷，还经常用冷弯来检验焊缝接头。三.冲击韧性冲击试验冲击实验3.冷脆性：钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。试验表明，冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种脆性称为钢材的冷脆性。发生冷脆时的温度称为临界温度，其数值愈低，说明钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度为低的钢材。第二节钢材的力学性能四.耐疲劳性2.疲劳破坏的原因：钢材的疲劳破坏是拉应力引起的，首先在局部开始形成微细裂纹，其后由于裂纹尖端处产生应力集中而使裂纹逐渐扩展直至疲劳断裂。钢材内部的晶体结构、成分偏析以及最大应力处的表面光洁程度等因素均会明显影响疲劳强度。五.硬度随时间的延长而表现出