建筑钢材22-4

土木工程，分享了钢的冶炼加工和分类、钢材的组织和化学成分对性能的影响、钢材的腐蚀与防止、建筑钢材的标准与选用、建筑钢材的主要技术性能的知识。

建筑钢材

• 钢的冶炼加工和分类
  • 化学成分
    • 碳素钢
      • 低碳钢 含碳量<0.25％
      • 中碳钢 含碳量0.25％~0.6％
      • 高碳钢 含碳量>0.6%
    • 合金钢
      • 低合金 合金元素<5%
      • 中合金 合金元素5%~10%
      • 高合金 合金元素>10%
  • 脱氧成分
    • 沸腾钢
      • 加锰铁脱氧不完全co逸出
      • 特点
        • 易加工，成本价低，内部不致密不均匀 耐腐抗冲击性可焊性较差（低温显著）
    • 镇静钢
      • 加锰铁，铝铁，硅铁脱氧完全
      • 特点
        • 组织致密，成分均匀，偏析程度小 用于受冲击荷载的结构或其他工程结构
    • 特殊镇静钢
      • 脱氧程度很高
      • 特点
        • 品质优良，适用于特别重要结构工程
• 钢材的组织和化学成分对性能的影响
  • 钢的基本组织
    • 钢和其他金属材料一样为晶体结构
      • 纯钢在不同温度情况有不同的晶体结构
        • 液态钢
        • 体心立方晶体
        • 面心立方晶体
  • 钢材的化学成分对性能的影响
    • 碳
      • 随着碳含量的增加，钢的强度、硬度增加， 塑形、韧性下降
    • 硅
      • 有益元素 脱氧去硫
    • 锰
      • 能削减硫和氧引起的热脆性
    • 磷
      • 有害元素 冷脆性
    • 硫
      • 有害元素 热脆性
    • 氧，氮
      • 有害元素 氧还使热脆性增加 氮使冷脆性及敏感性增加
• 钢材的腐蚀与防止
  • 钢材的腐蚀
    • 腐蚀原因：钢材要与周围介质发生作用引起破坏的现象
    • 化学腐蚀
      • 钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物
    • 电化学腐蚀
      • 主要的锈蚀形式
      • 钢材与电解质接触而产生电流，形成微电池而引起锈蚀
  • 钢材的防护
    • 防腐
      • 采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖和混凝土用钢筋的防锈
    • 防火
      • 采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量
• 建筑钢材的标准与选用
  • 碳素结构钢
    • 号牌的划分： 屈服字母Q＋屈服点数值（195、215、235、275）＋质量等级（A~D）＋脱氧程度（F、Z、TZ）
      • eg:Q235—A·F: 屈服点为235MPa的A级沸腾钢。 eg2：Q235—C： 屈服点为235MPa的C级镇静钢或者特殊镇静钢。 注： 镇静钢（Z）和特殊镇静钢（TZ）可省略
  • 普通合金钢高强度结构钢
    • 屈服点字母Q+屈服点数值+交货状态代号+质量等级（B~F）
      • 应用原因：具有良好的综合性能，强度高，硬度大， 塑性，韧性，耐磨性，耐蚀性，耐低温性好，抗冲击性强。 使用寿命长，具有较好的可焊接及冷加工性，冶炼方便，成本低，并可减轻自重，节约钢材。
  • 钢筋混凝土用热轧钢筋
• 建筑钢材的主要技术性能
  • 低碳钢拉伸的应力应变曲线
    • 弹性阶段
      • 应力与应变成正比，钢材产生弹性变形
    • 屈服阶段
      • 应力的增长滞后于应变的增长，弹性形变降低
    • 强化阶段
      • 一段上升的曲线，抵抗塑性变形的能力得到重新提高
    • 颈缩阶段
      • 一段下降曲线，变形迅速增大，断面减小，产生“颈缩”
    • 概要
  • 钢的技术性能
    • 力学性能
      • 抗拉性能
      • 冲击韧性
      • 耐疲劳性
      • 硬度
    • 工艺性能
      • 冷弯性能
      • 冷加工性能及时效处理
      • 焊接性能
      • 钢材的热处理
  • 强屈比
    • 强屈比增大钢材受力超过屈服点工作时的可能性增大结构愈安全。 但如果强区比太大，则钢材有效利用率会偏低，完成浪费
  • 脆性临界温度
    • 冲击韧性随温度下降而减小，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，这种性质称为钢材的冷脆性。 故而这时的温度称为脆性临界温度
    • 负温结构选材方式
      • 负温条件下应选用脆性临界温度低于使用温度的钢材。
  • 脆性临界温度冷弯性能
    • 钢材在常温下承受弯曲变形的能力
      • 刚才冷弯时的弯曲角度越大，弯心直径对世界厚度的比值越小，冷弯性能越好。
  • 钢材的冷加工和时效
    • 冷加工:像刚才在常温下进行冷加工（如冷拉，冷拔，冷轧） 从而产生塑性变形，从而提高屈服强度的过程。称之为冷加工
    • 时效性：刚才随放置时间延长，表现出强度，硬度的提高，塑性和韧性的下降。
    • 强化处理后屈服强度和硬度，提高塑性和韧性下降。 由于刚才在塑性变形中产生了耐应力，故钢材弹性模量下降。