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（一）抗拉屈服强度和抗拉极限强度
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➢比例弹性阶段（O→p） ➢非比例弹性阶段（p→e） ➢弹塑性阶段（e→s） ➢塑性阶段或屈服阶段(s→s/) ➢应力强化阶段（s/→b） ➢颈缩破坏阶段（b→f）
低碳钢单轴拉伸应力－应变示意图
比例极限 σp、弹性极限σe、屈服强度σs、极限强度σb
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➢屈服强度（σs）是确定允许应力的主 要依据
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二、钢材
（一）按化学成分分
非合金钢（碳素钢） 低合金钢 合金钢
（二） 按含碳量分
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%)
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（三） 按主要性能及使用特性分
➢ 结构钢(包括机械结构用钢及工程结构用钢)： 包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高 强度结构钢及合金结构钢等
Akv —— 试件冲断时吸收的冲击能（J）
A ——试件槽口处最小横截面积（cm2）
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温度对钢材冲击韧性影响很大
冲击韧性骤然 下降而成脆性 （冷脆性）
钢的脆性转变温度
负温条件下使用的结构，设计时必须考虑钢材的低温冲击韧性
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二、工艺性能
（一） 可焊性
在焊接过程，由于高温及焊后急冷，会使焊缝 及附件区域的钢材发生组织构造变化，产生局部变 形，内应力和局部变硬脆等，甚至在焊缝周围产生 裂缝，降低了钢材质量
➢ 工具钢：主要用于刀具，模具等各种工具，含 碳量一般较高，便于进行热处理
➢ 特殊性能钢及专门用途钢：主要有桥梁钢、 铁道用钢、船舶用钢、压力容器用钢等
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(四) 按质量分
普通质量钢 优质钢 特殊优质钢
(五) 按其加工工艺分
压钢 锻钢 铸钢
(六) 按冶炼方法分
转炉法 平炉法 电炉法
(六) 按钢脱氧程度分
碳素钢可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)和半镇 静钢(b)及特殊镇静钢(TZ)
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工字钢 光圆钢筋
花纹钢板
压型钢板
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角钢
槽钢
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三、建筑钢材的应用
钢铁材料是应用最广、产量最大的金属材料， 也是建筑工程中主要材料之一
（1）用型钢制作厂房、桥梁、闸门及高压管 道等，安全性强、质量轻，适于大跨度及多、高层 结构
（2）用钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土结构， 强度高、耐久性好，适用范围广
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钢结构厂房
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北京2008年奥运会“鸟巢”工程
总用钢量11万吨
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钢筋
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武汉长江大桥
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巴黎艾菲尔铁塔
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第二节 建筑钢材的力学性能 和工艺性能
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一、力学性能
建筑钢材的力学性能主要有：抗拉性能、硬 度和冲击韧性等
过剩的Mn固溶于钢内，形成含Mn的合金铁 素体和合金渗碳体，能提高钢的屈服强度和抗拉 强度
负作用是使钢的伸长率略有下降，当锰的含 量较高时，还会显著降低可焊性
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四、磷
使钢的屈服点和抗拉强度提高 塑性降低、韧性显著下降 增加钢的冷脆性（韧性随温度下降而急剧恶化 的现象），对于承受冲击荷载或低温下使用的钢 材是有害的 使钢的冷弯性能急剧下降，可焊性变差 普通碳素钢中磷的含量最多不得超过0.045％
➢ 硬度增大
➢ C=0.8％左右抗拉 强度最高
➢ 冷弯性能、焊接 性能和抗腐蚀性能下 降
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二、硅
使钢的硬度、强度提高 含量超过1.0％时，钢的塑性和冲击韧性显著 降低，冷脆性增加，焊接性能变差
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三、锰
炼钢过程中，锰可形成MnO及MnS，成为钢 渣而排出，故Mn起着脱氧去硫作用，能消除钢的 热脆性改善热加工性
可焊性好的钢材，没有质量显著降低的现象， 所得焊接牢固
焊接性能通过拉伸 (拉伸、冷弯) 试验检测
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（二） 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受静力弯曲时所 容许的变形能力
冷弯性能合格是指钢材试件在收到规定的弯曲 角度和弯芯直径条件下，弯曲试件的外拱面不发生 裂缝、断裂或起层现象
钢材含C、P较高，或曾经过不正常冷热处理， 则其冷弯性能往往不合格
➢通常取L0=5 d，或L0=10 d，伸长率分别为δ5和δ10 ➢相同钢材，δ5≥δ10
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（三）硬度
➢钢材抵抗硬物压入表面的能力 ➢常用的硬度指标为布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）
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（四）冲击韧性
钢材抵抗冲击荷载的能力。用冲击韧性 kv 表示
v
Akv A
kv ——冲击韧性（J/cm2）
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七、氮
可提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度 使钢材的塑性和冲击韧性显著下降 增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，使钢的 焊接性能和冷弯性能变差 尽量减少钢中氮的含量
➢中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象， 规范以0.2%残余变形所对应的应力值作 为名义屈服强度，用σr0.2表示
➢屈强比（σs/σb）愈小，结构愈安全。 过小则造成浪费，一般碳素钢为0.58～ 0.63，合金钢为0.65～0.75
硬钢的屈服点
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（二）伸长率δ
δ L1L0 100% L0
L1 拉断后标距部分长度mm； L0 原标距长度mm；
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五、硫
在钢材热加工过程中产生晶粒的分离，引起 钢的断裂，即所谓热脆现象
硫的存在也降低了钢的冲击韧性、疲劳强度、 可焊性和抗腐蚀性
硫为钢的有害成分，其含量受严格控制，普 通碳素钢中最高含量不得大于0.055％
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六、氧
氧也是钢中的有害杂质 使钢材强度下降 热脆性增加，冷弯性能变差 热加工性能和焊接性能下降
冷弯性能通过冷弯试验检测
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冷弯试验
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➢在更苛刻的条件下检验钢材的塑性 ➢以试验时的弯曲角度和弯心直径作为指标来表示 ➢弯曲角度愈大，弯心直径愈小，表示对冷弯性能要求愈高 ➢冷弯性能合格：弯曲处无裂纹、断裂及起层等现象
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第三节 化学元素对钢材性能的影响
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一、碳
随着含C量的增加：
➢ 钢的伸长率，断 面收缩率和冲击韧性 逐渐下降
第八章 建筑钢材
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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第一节 概述
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一、金属材料
➢重金属和轻金属。重金属的密度大于4.5 g/cm3，轻 金属的密度小于4.5 g/cm3 ➢冶金工业上还常常把金属分为黑色金属和有色金属 ➢黑色金属有三种：铁、锰、铬。表面常有灰黑色的 氧化物 ➢有色金属：铁、锰、铬以外的金属 ➢西欧、美国等：黑色金属是指铁和铁的合金，有色 金属又称非铁金属