屈强比（ζ s/ζ b）
定义 ζ s/ζ b反映了钢材的可利用率和安全性的 大小 意义 屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是 重要的。(表7.3.1, 图7.3.3) 合理屈强比： 碳素钢 0.58—0.63 低碳合金结构钢 0.65—0.75
ζ
ζb ζs2 ζs1
图7.3.3 屈强比的意义
重点
建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能 常用建筑钢材的标准及选用
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§7.1 概 述
定义 分类 特点 应用 意义
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概 述
定义
指用于工程建设的各种钢材，包括： 型钢 钢板 钢丝 钢筋 钢板 钢筋
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型钢
钢丝
分类
按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属
有色金属 金属材料 铜、铝及合金
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过程
建筑钢材 钢锭
高炉 熔融 生铁
铸锭 精炼 钢 氧化 还原
图7.2.1 钢材的冶炼过程
炉种的影响及氧化程度
炉种的影响及氧化程度见表7.2.1 和表7.2.2。 表7.2.1
炉型 氧气 转炉 原料 吹入 气体 氧气
炉种的影响
冶炼 时间 15-30 分钟 钢材 质量 好 成本 应用 优质碳素钢及 合金钢
钢种 沸腾钢 脱氧程度 不充分 冷却情况 浇筑时有大量 CO 逸出 钢材质量 差
半镇静钢 镇静钢
特殊镇静钢
介于二者之间 充分
好
平静冷却，无CO 组织致密、成分均 逸出 匀、机械性能好
最充分 最好
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分 类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
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§7.2 基本知识
钢材的冶炼过程及其对钢材质量的影响 冶炼原理 炉种的影响 分类 按化学成份分 按质量分 按结构用途分
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钢材的冶炼过程 及其对钢材质量的影响
冶炼原理
将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢 炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或 变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质 的含量。
拉伸性能录像
低碳钢的应力应变图见 图7.3.1 ζ C D ζb B A ε
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ζSU ζSL ζP 0
图7.3.1 低碳钢的应力应变图
δ
屈服强度
定义 屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵抗 能力,并开始产生大量变形的能力。 意义 是弹性变形转变为塑性的转折点 当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变 形，钢材内部的应力自动分配至低应力部 位 所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值 的依据
钢 结 构
黑色金属
钢 筋 生铁 (c>2.06%)
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特点
优点
比强度高 塑性好、韧性好 能承受冲击和振动荷载 加工性好
缺点
易锈蚀 维护费用大
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应用
建筑钢材可用于: 大跨度结构 多层及高层结构 受动荷载作用的工业厂房
钢桥
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意义
建筑钢材是建筑中常用的材 料 钢材的品种多，性质差别大， 为了掌握钢材的合理使用， 应对钢材的生产、组成、性 质和用途等知识有一定的了 解。 本章的重点是钢材的技术性 质（主要是抗拉性能）、技 术标准和选用。
2. 合金钢
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 >10%
表7.2.3 碳素结构钢的化学成分 （GB700—88）
化学成分 % 牌号 等级 C 0.06~0.12 A 0.09~0.15 0.25~0.55 Mn Si S ≤ Q195 Q215 0.30 0.30 0.050 0.050 0.045 0.045 0.045 F、b、Z F、b、Z P 脱氧方法
第七章
建筑钢材
目 录
基本要求 7.1 概述 7.2 基本知识 7.3 技术性质 7.4 冷加工和时效 7.5 技术标准及选用
基本要求
本章学时
讲课3 实验0.5
主要内容
建筑钢材的特点、分类及应用 建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能
基本要求
建筑钢材的冷加工及时效强化 常用建筑钢材的标准及选用
B A
0.14~0.22 0.12~0.20 ≤0.18
≤0.17
0.30~0.65 0.30~0.70 0.35-0.80
0.30
0.050 0.045 0.040
0.035 0.050
Q235
B C
D A
0.045
F、b、Z
0.040
0.035
Z
TZ
Q255 B Q275
0.18~0.28
0.40~0.70
ε
表7.3.1 钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系 ζ s/ ζ b低 可利用率 安全性 小 大 ζ s/ ζ b高 大 小
0.30 0.045
0.045
Z
0.20~0.38
0.50~0.80
0.35
0.050
0.045
Z
分 类
按质量分
普通钢 P≧0.045%,S≧0.055% 优质钢 P≧0.035-0.04%, S≧0.04% 高级优质钢 P≧0.025%,S≧0.025%
按结构用途分
结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢 工具钢 刀具、模具 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
屈服强度
公式
Fs s A0
ζ
σs－屈服强度 Fs－屈服应力 Ao－试件截面积
对屈服不明显的钢, 规定以产生0.2%残 余变形时的应力f02 作为屈服强度ζ 02， 见图7.2.3
O
ε
0.2% 图7.3.2 低碳钢的应力应变图
拉Байду номын сангаас强度
定义 ζ b 是指钢材能承受的最大拉应力. 意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对 变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中不能应用
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§7.3 建筑钢材的技术性质 拉伸性能 低碳钢的应力－应变图 强度 塑性 冲击韧性 冷弯性能
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工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的 钢材的基本性能有：
机械性能 拉伸性能 冲击韧性 疲劳强度 工艺性能 冷弯性能 焊接性能
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拉伸性能
拉伸性能是建筑钢材的主要性能 钢材受拉后的技术性能指标可以用低碳钢 的应力—应变图来反映。 屈服强度 抗拉强度 伸长率
熔融铁水
低
生铁、铁 平炉 矿石等 废钢、 电炉 生铁
空气
空气
5-12小 时
短
好
最好
高
高
同上及特殊用 途的钢
同上
脱氧程度的影响
冶炼中为除去杂质而进行的氧化 部分铁不可避免的被氧化 使钢锭内生成许多气泡 降低了钢的质量 为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢的 后阶段必须脱氧。
表7.2.2 脱氧程度及钢材质量