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建筑钢材

第七章建筑钢材

本章提要：

本章重点讲述建筑钢材的重要性能、种类、技术标准和应用；介绍冶炼方法、化学成分、冷加工和热处理对钢材性能的影响，介绍钢的两大主要缺点及其防护措施。

通过学习，应掌握碳素结构钢和低合金结构钢的性质、技术标准及选用原则，并掌握建筑结构钢材和钢筋混凝土用钢材的种类、特点和应用。

建筑钢材是指用于建筑工程中的各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等。

钢材是在严格的技术控制条件下生产的，与非金属材料相比：

优点：

品质均匀致密、强度高、塑性和韧性好、能经受冲击和振动荷载等优点；钢材还具有优良的加工性能，可以锻压、焊接、铆接和切割，便于装配。

缺点：

以锈蚀和耐火性差。

　　采用各种型钢和钢板制作的钢结构，具有强度高、自重轻等特点，适用于大跨度结构、多层及高层结构、受动力荷载的结构和重型工业厂房结构等。

所以钢材已成为最重要的建筑结构材料。

第一节钢的冶炼和分类

一、钢的冶炼：

钢：

是含碳量为0.06%～2.0%，并含有某些其它元素的铁碳合金。

生铁：

是含碳量为2.11%～6.67%，且杂质含量较多的铁碳合金。

生铁性质脆硬，建筑上难以应用。

工业纯铁：

含碳量小于0.04%的铁碳合金。

钢的生产分为以下两步：

冶炼

l、炼铁铁矿石铁水＋矿渣

冶炼

2、炼钢铁水或铁块、废钢钢水＋钢渣

高炉炼铁是现代炼铁生产的主要方法，全世界95%以上的生铁由高炉冶炼而成。

现在能进行大规模炼钢的方法主要由转炉炼钢法、平炉炼钢法和电弧炉炼钢法三种。

它们的特点和用途见P66页表7-1。

目前氧气转炉炼钢法是最主要的炼钢方法。

而平炉炼钢法已基本淘汰。

二、钢的分类：

钢的分类方法很多，通常有以下几种分类方法。

（一）、按冶炼时脱氧程度分类：

1．沸腾钢。

炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。

这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液冷却时呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。

　　沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。

但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程的建筑结构中。

　　2．镇静钢。

炼钢时一般用硅脱氧，也可采用锰铁、硅铁和铝锭等作为脱氧剂，脱氧完全。

这种钢液铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称为镇静钢，代号为“Z”。

　　镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。

但成本高。

适用于预应力混凝土等承受冲击荷载的重要结构工程。

　　3．半镇静钢。

用少量的硅进行脱氧，脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，钢液浇筑后有微弱沸腾现象。

故称为半镇静钢。

代号为“b”。

　　半镇静钢是质量较好的钢。

　　4．特殊镇静钢。

比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。

　　特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。

（二）、按化学成分分类：

　　1．碳素钢。

化学成分主要是铁，其次是碳，故也称碳钢或铁碳合金，其含碳量为0.02%～2.06%。

碳素钢除了铁、碳外还含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。

碳素钢按含碳量不同又可分为：

（1）低碳钢：

含碳量小于0.25%；

（2）中碳钢：

含碳量为0.25%～0.60%；

　　（3）高碳钢：

含碳量大于0.6%。

　　低碳钢在土木工程中应用最广泛。

　　2．合金钢。

合金钢是在炼钢过程中，为改善钢材的性能，特意加入某些合金元素而制得的一种钢。

常用合金元素有：

硅、锰、钛、钒、铌、铬等。

按合金元素总含量不同，合金钢又可分为：

（1）低合金钢：

合金元素总含量小于5%；

（2）中合金钢：

合金元素总含量为5%～10%；

　　（3）高合金钢：

合金元素总含量大于10%。

　　低合金钢为土木工程中常用的主要钢种。

（三）、按有害杂质含量分类：

　　按钢中有害杂质磷（P）和硫（S）含量的多少，钢材可分为以下四类：

　　1．普通钢：

磷含量不大于0.045%，硫含量不大于0.050%；

　　2．优质钢：

磷含量不大于0.035%，硫含量不大于0.035%；

　　3．高级优质钢：

磷含量不大于0.025%，硫含量不大于0.025%；

　　4．特级优质钢：

磷含量不大于0.025%，硫含量不大于0.015%。

（四）、按用途分类：

　　钢材按用途不同可分为：

　　1．结构钢：

主要用于工程结构及机械零件的钢，一般为低、中碳钢。

　　2．工具钢：

主要用于各种刀具、量具及模具的钢，一般为高碳钢。

　　3．特殊钢：

具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。

工程上常用的钢种是普通碳素结构钢（低碳钢）、普通低合金结构钢。

　　钢材的产品一般分为型材、板材、线材和管材等。

型材包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨、钢板桩等。

板材包括用于建造房屋、桥梁及建筑机械的中、厚钢板，用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板。

线材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝和钢绞线等。

管材包括钢桁架和供水、供气（汽）管线等。

第二节建筑钢材的主要技术性能

钢材的技术性质主要包括力学性能和工艺性能两个方面。

一、力学性能：

　　力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能。

在建筑结构中，对承受静荷载作用的钢材，要求具有一定的力学强度，并要求所产生的变形不致影响到结构的正常工作和安全使用。

对承受动荷载作用的钢材，还要求具有较高的韧性而不致发生断裂。

（一）、强度：

在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。

测定钢材强度的方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相应的产生应变。

应力－应变的关系反映出钢材的主要力学特征。

因此，抗拉性能是钢材最重要的技术性质。

根据低碳钢受拉时的应力－应变曲线（如图6-1），可了解到抗拉性能的下列特征指标。

　　1、弹性模量和比例极限：

钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数，称为弹性模量即E=σ/ε。

这个阶段的最大应力（P点的对应值）称为比例极限σp。

E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E值越大，材料发生的弹性变形量越小。

一些对变形要求严格的构件，为了把弹性变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。

2、弹性极限：

应力超过比例极限后，应力-应变曲线略有弯曲，应力与应变不再成正比例关系，但卸去外力时，试件变形仍能立即消失，此阶段产生的变形是弹性变形。

不产生残留塑性变形的最大应力（e点对应值）称为弹性极限σe。

事实上，σp和σe相当接近。

3、屈服强度：

屈服强度：

钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。

在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称为屈服上限；锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限。

屈服上限与试验过程中的许多因素有关。

屈服下限比较稳定，容易测试，所以规范规定以屈服下限的应力值作为钢材的屈服强度，用σs表示。

图6-1低碳钢受拉时的应力一应变曲线

　　中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象，规范规定以0.2%残余变形所对应的应力值作为条件屈服强度，用σ0.2表示。

　屈服强度对钢材使用意义重大，一方面，当构件的实际应力超过屈服强度时，将产生不可恢复的永久变形；另一方面，当应力超过屈服强度时，受力较高部位的应力不再提高，而自动将荷载重新分配给某些应力较低部位。

因此，屈服强度是确定容许应力的主要依据。

　4、抗拉强度（极限强度）：

当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形的能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达到最大值。

此后钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大塑性变形，此处试件界面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。

抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时，钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。

抗拉强度用σb表示。

　　抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值，即“屈强比”（σs/σb）对工程应用有较大意义。

屈强比愈小，反映钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大，因而结构愈安全。

但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。

常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75。

　　5、疲劳强度：

受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象。

称为疲劳破坏。

疲劳破坏首先是从局部缺陷处形成细小裂纹，由于裂纹尖端处的应力集中使其逐渐扩展，直至最后断裂。

疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。

在一定条件下，钢材疲劳破坏的应力值随应力循环次数的增加而降低。

钢材在无数次交变荷载作用下而不致引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳强度极限。

实际测量市场以2×106此应力循环为基准。

钢材的疲劳强度与很多因素有关，如组织结构、表面状态、合金成分、夹杂物和应力几种情况等。

（二）、塑性：

塑性表示钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。

它是钢材的一个重要指标。

钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面缩减率来表示。

1．伸长率：

伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是衡量钢材塑性的重要技术指标。

伸长率是以试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分率来表示。

伸长率按下式计算：

式中：

L1——试件拉断后标距部分的长度（mm）；

L0——试件的原标距长度（mm）；

n——长或短试件的标志，长试件n=10，短试件n=5。

钢材拉伸时塑性变形在试件标距内的分布是不均匀的，颈缩处的伸长较大，故试件原始标距（L0）与直径（d0）之比愈大，颈缩处的伸长值在总伸长值中所占比例愈小，计算所得伸长率也愈小。

通常钢材拉伸试件取L0=5d，或L0=10d，其伸长率分别以δ5和δ10表示。

对于相同钢材，δ5大于δ10。

　　通常，钢材是在弹性范围内使用的，但在应力集中处，其应力可能超过屈服强度，此时产生一定的塑性变形，可使结构中的应力产生重分布，从而使结构免遭破坏。

2、断面缩减率：

断面缩减率按下式计算：

式中：

A0——试件原始截面积；

A1——试件拉断后颈缩处的截面积。

伸长率和断面缩减率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。

伸长率越大或断面缩减率越高，说明钢材塑性越大。

钢材塑性大，不仅便于进行各种加工，而且能保证钢材在建筑上的安全使用。

因为钢材的塑性变形能调整局部高峰应力，使之趋于平缓，以免引起建筑结构的局部破坏及其所导致的整个结构的破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和较长的变形持续时间，便于人们发现和补救。

（三）、冲击韧性：

　　冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。

钢材的冲击韧性用试件冲断时单位面积上所吸收的能量来表示（或用摆锤冲断V型缺口试件时单位面积上所消耗的功J/cm2来表示）。

冲击韧性按式（6-2）计算：

式中：

αk——冲击韧性（J/cm2）；

H、h——摆锤冲击前后的高度，m；

A——试件槽口处最小横截面积（cm2）。

P——摆锤的重量，N。

　　影响钢材冲击韧性的主要因素有：

化学成分、冶炼质量、冷作及时效、环境温度等。

αK越大，表示冲断试件消耗的能量越大，钢材的冲击韧性越好，即其抵抗冲击作用的能力越强，脆性破坏的危险性越小。

对于重要的结构物以及承受动荷载作用的结构，特别是处于低温条件下，为了防止钢材的脆性破坏，应保证钢材具有一定的冲击韧性。

　　钢材的冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：

开始冲击韧性随温度的降低而缓慢下降，但当温度降至一定的范围（狭窄的温度区间）时，钢材的冲击韧性骤然下降很多而呈脆性，即冷脆性，这时的温度称为脆性转变温度，见图6-2。

脆性转变温度越低，表明钢材的低温冲击韧性越好。

为此，在负温下使用的结构，设计时必须考虑钢材的冷脆性，应选用脆性转变温度低于最低使用温度的钢材，并满足规范规定的-20℃或-40℃条件下冲击韧性指标的要求。

材料在实际使用过程中，可能承受多次重复的小量冲击荷载，因此冲击试验所得的一次冲击破坏的冲击韧性与这种情况不相符合。

材料承受多次小量重复冲击荷载的能力，主要取决于其强度的高低，而不是其冲击韧性值的大小。

图6-2钢的脆性转变温度　

（四）、硬度：

　　硬度是指钢材抵抗硬物压入表面的能力。

即表示钢材表面局部体积内抵抗变形的能力。

它是衡量钢材软硬程度的一个指标。

硬度值与钢材的力学性能之间有着一定的相关性。

　　我国现行标准测定金属硬度的方法有：

布氏硬度法、洛氏硬度法和维氏硬度法等三种。

常用的硬度指标为布氏硬度和洛氏硬度。

　　1、布氏硬度

　　布氏硬度试验是按规定选择一个直径为D（mm）的淬硬钢球或硬质合金球，以一定荷载P（N）将其压入试件表面，持续至规定时间后卸去荷载，测定试件表面上的压痕直径d（mm），根据计算或查表确定单位面积上所承受的平均应力值（或以压力除以压痕面积即得布氏硬度值），其值作为硬度指标（无量纲），称为布氏硬度，代号为HB。

布氏硬度值越大表示钢材越硬。

　　布氏硬度法比较准确，但压痕较大，不宜用于成品检验。

　　2、洛氏硬度

　　洛氏硬度试验是将金刚石圆锥体或钢球等压头，按一定试验力压入试件表面，以压头压入试件的深度来表示硬度值（无量纲），称为洛氏硬度，代号为HR。

　　洛氏硬度法的压痕小，所以常用于判断工件的热处理效果。

二、工艺性能：

工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为。

良好的工艺性能是钢制品或构件的质量保证，而且可以提高成品率，降低成本。

1、冷弯性能：

　　冷弯性能是钢材在常温条件下，承受弯曲变形而不破裂的能力，是反映钢材缺陷的一种重要工艺性能。

　　钢材的冷弯性能以试验时的弯曲角度和弯心直径作为指标来表示。

　　钢材冷弯时弯曲角度愈大，弯心直径愈小，则表示对冷弯性能的要求愈高。

试件弯曲处若无裂纹、断裂及起层等现象，则认为其冷弯性能合格。

　　钢材的冷弯性能与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性，而且冷弯是在更苛刻的条件下对钢材塑性的严格检验，它能反映钢材内部组织是否均匀、是否存在内应力及夹杂物等缺陷。

在工程中，冷弯试验还被用作对钢材焊接质量进行严格检验的一种手段。

2、焊接性能（可焊性）：

焊接是把两块金属局部加热并使其接缝处迅速呈熔融或半熔融状态，从而使之更牢固的连接起来。

焊接性能是指钢材在通常的焊接方法与工艺条件下获得良好焊接接头的性能。

可焊性好的钢材易于用一般焊接方法和工艺施焊，焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母材的力学性能。

在建筑工程中，焊接结构应用广泛，如钢结构构件的连接、钢筋混凝土的钢筋骨架、接头及预埋件、连接件等。

这就要求钢材要有良好的焊接性能。

低碳钢有优良的可焊接性，高碳钢的焊接性能较差。

　　第三节钢的组织与化学成分对钢材性能的影响

一、钢的组织及其对钢性能的影响：

钢材是由无数微细晶粒所构成，碳与铁结合的方式不同，可形成不同的晶体组织，使钢材的性能产生显著差异。

1、钢的基本组织：

纯铁在不同温度下有不同的晶体结构：

钢中碳原子与铁原子的三种基本结合形式为：

固融体、化合物和机械混合物。

下表列出了钢的四种基本组织及其性能。

钢的基本晶体组织

名称

含碳量，%

结构特征

性能

铁素体

≤0.02

碳溶于α-铁中的固溶体

强度、硬度很低,塑性好,冲击韧性很好

奥氏体

0.8

碳溶于γ-铁中的固溶体

强度、硬度不高，塑性大

渗碳体

6.67

化合物Fe3C

抗拉强度很低，硬脆，很耐磨，塑性几乎为零

珠光体

0.8

铁素体与Fe3C的机械混合物

强度较高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体之间

2、晶体组织对钢材性能的影响：

碳素钢的含碳量不大于0.8%时，其基本组织为铁素体和珠光体；含碳量增大时，珠光体的含量增大，铁素体则相应减少，因而强度、硬度随之提高，但塑性和冲击韧性则相应下降。

二、钢的化学成分对钢性能的影响：

钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：

　　1．碳。

碳是决定钢材性能的最重要元素。

碳对钢材性能的影响如图6-3所示：

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（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。

图6-3含碳量对碳素钢性能的影响

—抗拉强度；

—冲击韧性；

—伸长率；

—断面收缩率；HB—硬度。

一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。

　　2．硅。

硅是作为脱氧剂而残留于钢中，是钢中的有益元素。

硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度和硬度以及耐蚀性，而对塑性和韧性无明显影响。

但当硅含量超过1.0%时，将显著降低钢材的塑性和韧性，增大冷脆性实效敏感性，并降低可焊性。

　　3．锰。

锰是炼钢时用来脱氧去硫而残留于钢中的，是钢中的有益元素。

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，但塑性和韧性略有降低。

但钢材中含锰量太高，则会降低钢材的塑性、韧性和可焊性。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

　　4．磷。

磷是钢中很有害的元素。

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。

特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，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，故在经过合理的冶金工艺之后，低合金钢中也将磷可配合其他元素作为合金元素使用。

　　5．硫。

硫是钢中很有害的元素。

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。

为消除硫的这些危害，可在钢中加入适量的锰。

　　6．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。

　　7．氮、氢。

氮对钢材性能的影响与碳、磷相似，随着氮含量的增加，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。

氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。

钢中溶有氢则会引起钢的白点（圆圈状的断裂面）和内部裂纹，断口有白点的钢一般不能用于建筑结构。

　　8．钛。

钛是强脱氧剂。

钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。

钛是常用的微量合金元素。

　　9．钒。

钒是弱脱氧剂。

钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。

第四节钢材的冷加工与热处理

一、钢材的冷加工

冷加工：

指钢材在再结晶温度下（一般为常温下）进行的机械加工。

　如：

冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。

（一）、冷加工强化：

钢材经冷加工后，产生一定的塑性变形，屈服点明显提高，即强度和硬度明显提高，但塑性和韧性有所降低，这种现象称为钢材的冷加工强化（或冷作强化）。

　　通常冷加工变形越大，则强化越明显，即屈服强度提高越多，而塑性与韧性降低也越大。

土木工程中对大量使用的钢筋，往往是冷加工和时效处理同时采用，常用的冷加工方法是冷拉和冷拔。

　　1．冷拉。

将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形称为冷拉。

冷拉后的钢筋不仅屈服强度提高20%～30%，同时还增加钢筋长度（4%～10%），因此冷拉是节约钢材（一般10%～20%）的一种措施。

　　钢材经冷拉后屈服阶段缩短，伸长率减小，材质变硬。

　　实际冷拉时，应通过试验确定冷拉控制参数。

冷拉参数的控制，直接关系到冷拉效果和钢材质量。

　　2．冷拔。

将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。

钢筋在冷拔过程中，不仅受拉，同时还受到挤压作用。

经过一次或多次冷拔后，钢筋的屈服强度可提高40%～60%，但塑性大大降低，具有硬钢的性质。

（二）、钢材的时效处理：

　　将经过冷加工后的钢材，在常温下存放15～20天，或加热至100～200℃并保持2h左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，伸长率和冲击韧性逐渐降低，弹性模量得以恢复的现象称为时效处理。

前者称为自然时效，后者称为人工时效。

图6-4钢筋冷拉时效后应力—应变曲线的变化

　钢材经冷加工和时效处理后，其性能变化规律在应力—应变图上明显地得到反映，如图6-4所示。

通常对强度较低的钢筋可采用自然时效，强度较高的钢筋则需采用人工时效。

图6-4中OBCD为未经冷拉和时效处理试件的

曲线。

当试件冷拉至超过屈服强度的任意一个K点时卸荷载，此时由于试件已产生塑性变形，曲线沿KO'下降，KO'大致与BO平行。

如果立即重新拉伸，则新的屈服点将提高至K点，以后的

曲线将与原来曲线KCD相似。

如果在K点卸荷载后不立即重新拉伸，而将试件进行自然时效或人工时效，然后再拉伸，则其屈服点又进一步提高至K1点，继续拉伸时曲线沿K1C1D1发展。

这表明钢筋经冷拉和时效处理后，屈服强度得到进一步提高，抗拉强度亦有所提高，塑性和韧性则相应降低。

二、钢材的热处理：

　　热处理是将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和显微结构组织，获得需要性能的一种综合工艺。

1、退火：

是将钢材加热到一定温度，保温后缓慢冷却（随炉冷却）的一种热处理工艺，按加热温度可分为重结晶退火和低结晶退火。

目的：

是细化晶粒，改善组织，降低硬度，提高塑性，消除组织缺陷和内应力，防止变形、开裂。

2、正火：

是退火的一种变态或特例，两者仅冷却速度不同，正火是在空气中冷却。

与退货相比，正火后钢的硬度、强度较高，而塑性减少。

目的：

是细化精力，消除组织缺陷等。

3、淬火：

是将钢材加热到相变临界点以上（一般为900℃以上），保温后放入水或油等冷却介质中快速冷却的一种热处理操作。

目的：

是得到高强度、高硬度的组织，为在随后的回火时获得具有高的综合力学性能的钢材。

淬火会使钢的塑性和韧性显著降低

4、回火：

是将钢材加热到相变温度以下，保温后在空气中冷却的热处理工艺。

目的：

是为消除淬火产生的很大内应力，降低脆性，改善机械性能等。

第五节建筑用钢

钢材可分为钢筋混凝土结构用钢和钢结构用钢两大类。

一、碳素结构钢（GB700—88）：

1．碳素结构钢的牌号及其表示方法：

根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）规定：

碳素结构钢分五个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。

（Q表示屈服点，数值为屈服强度值）

按其冲击韧性和硫、磷杂质含量由多到少分为A、B、C、D四个质量等级。

A级——不要求冲击韧性；

B级——要求+20℃冲击韧性；

C级——要求0℃冲击韧性；

D级——要求-20℃冲击韧性；

E级——要求-40℃冲击韧性（碳素结构钢无该等级）。

脱氧程度：

F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）。

牌号表示方法：

是由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D）、脱氧程度（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。

镇静钢和特殊镇静钢在钢的牌号中Z和TZ予以省略。

如Q235-A·F，表示此碳素结构钢是屈服点为235MPa的A级沸腾钢；Q235—C，表示此碳素结构钢是屈服点为235MPa的C级镇静钢。

2、技术性能：

按照国标《碳素结构钢》