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第七章 建筑钢材
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当钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为碳时，则称为碳素钢；
当钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为其他合金元素时，则称为合金钢。
(1)碳素钢——根据含碳量多表示。冷弯性能是将钢材试件（圆形或板形）置于冷弯机上弯曲至规定角度（90°或180°）观察其弯曲部位是否有裂纹、起层或断裂现象，如无，则为合格。弯曲角度越大，弯心直径对试件厚度（直径）比值越小，则表示钢材的冷弯性能越好。
钢材的冷弯示意图：
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2. 焊接性能
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过％时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有关规定。
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建筑钢材的的晶体组织和化学成分
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钢的组织及其对钢性能的影响
钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性的基础。原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不同的晶格，如体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；面心立方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和六个面的中心而构成的空间格子。铁和碳两种元素可以不同的形态存在，这种形态称为晶体组织。
体心立方体
面心立方体
纯铁的晶格（即原子的有序排列）以下二种类型：体心立方体、面心立方体。
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纯铁的同素异构晶体转变
某些金属结晶之后，当温度改变时，它的晶格类型还会随之变化。这种变化称为同素异晶转变。晶格发生转变的温度称为临界温度。转变的产物称为同素异构体。
纯铁在冷却或加热过程中会依次形成如下三种不同的同素异构晶体。
δ铁：温度下降到1535℃直接由液态铁凝固而成，为体心立方晶格；
γ铁：温度下降到1394℃时，由体心立方晶格转变为面心立方晶格；
α铁：温度下降到912℃时，由面心立方晶格转变为体心立方晶格。
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纯铁的同素异晶转变
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钢的基本晶体组织
碳素钢冶炼时在钢水冷却过程中，其Fe和Ｃ有以下三种结合形式：
固溶体——铁（Fe）中固溶着微量的碳(C)；
化合物——铁和碳结合成化合物Fe3Ｃ；
机械混合物——固溶体和化合物的混合物。
以上三种形式的Fe—Ｃ合金，于一定条件下能形成具有一定形态的聚合体，称为钢的组织，在显微镜下能观察到它们的微观形貌图像，故也称显微组织。
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钢的基本组织的种类及对钢性能的影响：
（１）铁素体
钢材中的铁素体为Ｃ在α一Fe中的固溶体，由于α一Fe体心立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，故铁素体含Ｃ量很少（小于％），由此决定其塑性、韧性很好，但强度、硬度很低。
（２）奥氏体
奥氏体为Ｃ在γ一Fe中的固溶体，溶碳能力较强，高温时含碳量可达％，低温时下降至％。其强度、硬度不高，但塑性好，在高温下易于轧制成型。
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（３）渗碳体
渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C ，其含Ｃ量高（达％），晶体结构复杂，塑性差，性硬脆，抗拉强度低。
（４）珠光体
珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，含Ｃ量较低（％），层状结构，塑性较好，强度和硬度较高。
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钢的化学成分对钢材性能的影响
（1）碳：土木工程用钢材含碳量不大于％。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低，碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。
（2）硅：当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。
（３）锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%～２％范围内，它的作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。
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（４）硫：硫是很有害元素。呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。
（５）磷：为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大，磷在钢中的偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
（６）氧：为有害元素。主要存在于非金属夹杂物内，可降低钢的机械性能，特别