建筑钢材

土木工程材料--建筑钢材，汇总了钢的冶炼、钢材生产方法、钢的分类、防护措施P189、建筑钢材的技术性质、化学成分对钢材性能的影响的知识。

建筑钢材

• 钢的冶炼
• 钢材生产方法
  • 轧制
    • 将金属坯料通过一对旋转轧棍的间隙(各种形状)，受轧辗压缩而使材料截面减小、长度增加的压力加工方法。
    • 它是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。
  • 锻造
    • 利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。
    • 它常用作生产大型材等截面尺寸较大的材料。
  • 拉拔
    • 是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法。
    • 它大多用作冷加工。
  • 挤压
    • 是将金属放在密闭的挤压筒内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到不同形状和尺寸的成品的加工方法。
    • 它多用于生产有色金属材料。
• 钢的分类
  • 按化学成分分类
    • 碳素钢
      • 低碳钢
        • C＜0.25%
      • 中碳钢
        • C=0.25%～0.60%
      • 高碳钢
        • C=0.60%～2%
      • ¯强度提高、塑性、韧性降低
    • 合金钢
      • 低合金钢
        • 合金总含量<5%
      • 中合金钢
        • 5%～10%
      • 高合金钢
        • >10%
  • 按用途分
    • 结构钢
      • 建筑用钢
      • 机械用钢
    • 工具钢
      • 碳素工具钢
      • 合金工具钢
      • 高级工具钢
    • 特殊性能钢
      • 不锈钢、耐酸钢、磁钢等
  • 按冶炼方法分类
    • 按冶炼方法分类
      • 平炉钢
      • 转炉钢
      • 电炉钢
      • 按炉衬材料分为 酸性钢和碱性钢
    • 按脱氧程度分
      • 沸腾钢
      • 半镇静钢（×）已取消
      • 镇静钢
      • 特殊镇静钢
  • 按质量分 硫、磷含量划分
    • 普通钢
      • S:不大于0.055%~0.065% P:不大于0.045%~0.085%
    • 优质钢
      • S:不大于0.03%~0.055% P:不大于0.035%~0.045%
    • 高级优质钢
      • S:不大于0.02%~0.03% P:不大于0.027%~0.035%
• 防护措施P189
  • 保护层法
    • 非金属保护层
      • 在钢结构表面刷漆
    • 金属保护层
      • 钢材表面进行电镀处理
  • 制成合金
  • 阴极保护法
• 建筑钢材的技术性质
  • 钢材的力学性质
    • 拉伸性能
      • 屈服强度
        • 在钢结构设计时，屈服强度是确定钢材强度取值的依据。
        • • 低碳钢:以下屈服点对应的应力作为屈服强度。
          • 中碳钢与高碳钢:以使其产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服强度(即条件屈服点s0.2)。
      • 抗拉强度
      • 屈强比
        • 屈强比是指屈服强度与抗拉强度之比，它是反映钢材强度的利用率和结构的安全可靠程度的重要指标。
        • 屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高，反之亦然 屈强比过小，说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费
        • 屈强比越大，其钢材利用率越高，反之亦然
        • 建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60~0.75
    • 塑性
      • 伸长率
        • 伸长率d是衡量钢材塑性的一个重要指标，d越大→钢材塑性越好。
        • d5是表示钢材L0=5d。(即原标距L0与直径d0之比为5)时的伸长率。
      • 钢材的塑性通常用伸长率和断面收缩率表示。
      • 下列测试中，用于检验钢材塑性的是冷弯和伸长率
    • 冲击韧性
      • 是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。
      • 同一种钢材的冲击韧性常随温度下降而降低。(具有冷脆性)
      • 钢材的化学成分、内部组织状况等对冲击韧性有很大影响。
    • 耐疲劳性
      • 钢材在交变荷载的反复作用下，往往在最大应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳性。
    • 硬度
      • 是指金属材料在表面局部体积内，抵抗硬物压入表面的能力。
  • 钢材的工艺性能
    • 冷弯性能
      • 是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力
      • 冷弯试验的指标:弯心直径d与试件(直径)的比值d/a;弯曲角度(90°或180°); 试样弯曲处未出现裂纹、断裂或起皮,则冷弯性能合格。
    • 可焊性:是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。钢材的可焊性受化学成分及含量的影响。
    • 含碳量高、含硫量高、含磷量高等，均会降低可焊性。 含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。
  • 冷加工性能及时效处理
    • 1.冷加工强化处理
      • 冷加工强化处理:就是将钢材在常温下进行诸如冷拉、冷拔或冷轧等的冷加工， 使之产生塑性变形，从而提高屈服强度，但钢材的塑性、韧性及弹性模量则会降低的过程。
      • 经冷拉、冷拔等处理后，使钢材的塑性及韧性降低 但屈服强度、抗拉强度得以提高，从而节约钢材用量，
      • 需进行冷拉处理的钢筋，其焊接应在冷拉之前进行。
    • 2.时效
      • 钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d或加热至100～200℃保持2h左右, 其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性有所降低,这种现象称为时效。 前者称为自然时效,后者称为人工时效。
• 化学成分对钢材性能的影响
  • 碳
    • 碳是决定钢材性能的最重要元素
    • 当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;
    • 但是，当含碳量在1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。
    • 随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差，冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
    • 冷脆性——指金属材料在低温下呈现的冲击值明显降低的现象。
    • 热脆性——指某些钢材在400～500℃温度区间长期停留后，室温下的冲击值有明显下降的现象。
  • 硅√
    • 硅是钢中的有益元素。控制其含量<1.0%时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
  • 锰√
    • 锰作为钢中的有益元素，是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
    • 锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。
  • 硫×
    • 硫是钢中有害元素。
    • 硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
  • 磷×
    • 磷是钢中有害元素。
    • 随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。显著加大钢材的冷脆性。
    • 磷也使钢材的可焊性显著降低。
    • 但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性。
  • 氧×
    • 氧是钢中的有害元素。
    • 随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高,但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。
    • 氧的存在会造成钢材的热脆性。
  • 氮
    • 随着氮含量增加，可使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧。
  • 钛
    • 钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。
  • 钒
    • 加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但也会增加焊接脆硬倾向。