1建筑材料2第七章建筑鋼材鋼材是建筑工程中的重要材料，具有許多優(yōu)良的特性。鋼材的組織結構均勻密實，性能穩(wěn)定，并且強度高，塑性、韌性好，可以冷彎、焊接或鉚接，易于加工和裝配。鋼材也存在著能耗大，成本高，易銹蝕，維護費用高，耐火性差等缺點。37.1鋼的冶煉及分類7.1.1鋼的冶煉及其對質量的影響1．鋼的冶煉鋼由生鐵冶煉而成。鋼的冶煉將生鐵在熔融狀態(tài)下進行氧化，將含碳量降低到2.06%以下，使磷、硫等其他雜質也減少到某一規(guī)定數(shù)值，再加入脫氧劑（錳鐵、硅鐵、鋁等）進行脫氧冶煉而成的。4生鐵是將將鐵礦石、焦碳及熔劑（石灰石）在煉鐵爐中，經高溫冶煉，鐵礦石內氧化鐵還原成碳鐵合金，其中碳的含量為2.06~6.67%，磷、硫等雜質的含量也較高。生鐵按斷口顏色分為白口鐵和灰口鐵。白口鐵用于煉鋼，也稱煉鋼生鐵；灰口鐵也稱鑄鐵，用于鑄造承受靜荷載的次要構件（管材、機座）等。5常用的煉鋼方法（1）轉爐煉鋼法轉爐煉鋼法又分空氣轉爐煉鋼法和氧氣轉爐煉鋼法兩種?？諝廪D爐法：由轉爐底部或側面吹入高壓熱空氣至熔融狀態(tài)的鐵水中，鐵水中的雜質與空氣中的氧起氧化作用而被除去?？諝廪D爐法已淘汰，逐漸被氧氣轉爐法所取代。6氧氣轉爐法：以純氧代替空氣吹入煉鋼爐內鐵水中，克服了空氣轉爐法的一些缺點，能有效地除去磷、硫等雜質，使鋼的質量顯著提高，可以煉制優(yōu)質的碳素鋼和合金鋼。氧氣轉爐法是現(xiàn)代煉鋼的主流方法。7（2）平爐煉鋼法平爐鋼的冶煉：以固體或液體生鐵、廢鋼鐵或鐵礦石作原料，用煤氣或重油為燃料在平爐中加熱冶煉，雜質靠鐵礦石或廢鋼中的氧起氧化作用而除去。平爐熔煉時間長，有利于化學成分的精確控制，雜質含量少，成品質量高，可用來煉制優(yōu)質碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專用鋼。缺點是能耗大、冶煉時間長、成本高。8（3）電爐煉鋼法以生鐵和廢鋼為原料，用電力作能源的冶煉方法。其熔煉溫度高，溫度可以控制，清除雜質容易徹底。電爐鋼的質量最好，但成本高。它適合產冶煉優(yōu)質特殊質量的特種鋼。92．脫氧和偏析對鋼材質量的影響鋼水脫氧后澆鑄成鋼錠，在鋼錠冷卻過程中，由于鋼內某些元素在鐵的液相中的溶解度高于固相，使這些元素向凝固較遲的鋼錠中心集中，導致化學成分在鋼錠截面上分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為化學偏析。其中尤以磷、硫等的偏析最為嚴重，偏析現(xiàn)象對鋼的質量影響很大。10根據(jù)脫氧程度不同，澆鑄的鋼錠可分為：沸騰鋼（F）：脫氧不完全的鋼，澆鑄后在鋼液冷卻時有大量一氧化碳氣體逸出，引起鋼液劇烈沸騰，稱為沸騰鋼。此種鋼的碳和有害雜質磷、硫等的偏析較嚴重，鋼的致密程度較差，故沖擊韌性和焊接性能較差，特別是低溫沖擊韌性的降低更顯著。沸騰鋼成本低，被廣泛應用于建筑結構。其代號為“F”。11鎮(zhèn)靜鋼（Z）：澆鑄時，鋼液平靜地冷卻凝固，是脫氧較完全的鋼。鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的組織致密度大，氣泡少，偏析程度小，各種力學性能比沸騰鋼優(yōu)越，用于承受沖擊荷載或其他重要結構。代號為“Z”。半鎮(zhèn)靜鋼（b）：指脫氧程度和質量介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼。其質量較好。代號為“b”。12特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）：比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的鋼，其質量最好。適用于特別重要的結構工程。代號為“TZ”。137.1.2鋼的分類1．按照化學成分分類（1）碳素鋼低碳鋼：含碳量小于0.25%。中碳鋼：含碳量在0.25%~0.60%之間。高碳鋼：含碳量大于0.60%。優(yōu)質碳素結構鋼：保證鋼的化學成分和力學性能。14（2）合金鋼低合金鋼：合金元素總含量小于5%。中合金鋼：合金元素總含量在5%~10%之間。高合金鋼：合金元素總含量在10%以上。152．按照質量分類普通碳素鋼：含硫量≤0.045%~0.050%；含磷量≤0.045%。優(yōu)質碳素鋼：含硫量≤0.035%；含磷量≤0.035%。高級優(yōu)質鋼：含硫量≤0.025%，高級優(yōu)質鋼的鋼號后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025%。特級優(yōu)質鋼：含硫量≤0.015%，特級優(yōu)質鋼后加“E”；含磷量≤0.025%。建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強度結構鋼。167.2建筑鋼材的技術性能7.2.1鋼材的力學性能

1．抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材的重要性能。由拉力試驗測得的屈服點、抗拉強度和伸長率是鋼材的重要技術指標。17建筑鋼材的抗拉性能，見軟鋼受拉的應力~應變圖（見圖7.1）。軟鋼拉伸發(fā)展的全過程可分為四個階段：（Ⅰ）彈性階段（Ⅱ）屈服階段（Ⅲ）強化階段（Ⅳ）頸縮階段。每個階段都各有其特點。圖7.1低碳鋼受拉時應力應變曲線圖18圖7.1中的B上點是這一階段的最高點，稱為屈服上限（σs上）；B下點相應的應力稱為屈服下限（σs下），又稱屈服點或屈服強度，用σs表示。伸長率δ19伸長率δ是衡量鋼材塑性的一個指標，它的數(shù)值愈大，表示鋼材塑性愈好。伸長率與標距有關。通常鋼材拉伸試驗標距取l0=10d0和l0=5d0，伸長率分別以δ10和δ5表示。對同一鋼材δ5大于δ10。2．沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載而不破壞的能力。是以試樣缺口處單位橫截面所吸收的功（J/cm2）來表示，即沖擊韌性值，其符號為αk。20沖擊韌性的金屬夏比試驗21沖擊韌性值αK：沖擊吸收功除以試樣缺口底部處橫截面面積所得的商。單位為焦耳/

厘米2（J/cm2）。即

αK=AK/A式中A——試樣缺口處的截面積，cm2。

AK——沖擊吸收功，具有一定形狀和尺寸的金屬試樣，在沖擊負荷作用下折斷時所吸收的功。單位為焦耳（J）。AK（或αK）值越大，表示沖斷時所吸收的功愈多，鋼材的沖擊韌性愈好。22沖擊韌性還隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩慢，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，稱為鋼材的冷脆性。這時的溫度稱為脆性臨界溫度。它的數(shù)值愈低，鋼材耐低溫沖擊性能愈好。由于脆性臨界溫度的測定工作較復雜，規(guī)范中通常規(guī)定－20℃或－40℃

的負溫沖擊值作為指標。233．耐疲勞性鋼材在交變荷載反復多次作用下，可以在遠低于抗拉強度的情況下突然破壞。這種破壞稱為疲勞破壞。一般把鋼材在荷載交變107次時不破壞的最大應力定義為疲勞強度或疲勞極限。4．硬度鋼材硬度系指比其更堅硬的其他種材料壓入鋼材表面的性能。測定硬度的方法很多，按壓頭和壓力不同有布氏法和洛氏法。常用的是布氏法，其硬度指標為布氏硬度值。24布氏硬度試驗原理圖257.2.2鋼材的工藝性能1．冷彎性能冷彎性能，指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是建筑鋼材的重要工藝性能。建筑鋼材的冷彎，一般用彎曲角度（及彎心直徑d相對于鋼材厚度a的比值）來表示。試驗時采用的彎曲角度愈大，彎心直徑對試件厚度（或直徑）的比值愈小，表示對冷彎性能的要求愈高。26鋼材冷彎試驗（a）試件安裝（b）彎曲90°（c）彎曲180°（d）彎曲至兩面重合27鋼材冷彎試驗28按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進行試驗，試件的彎曲處不發(fā)生裂縫、裂斷或起層，即認為冷彎性能合格。2．焊接性能保證焊接質量，要求焊縫及附近過熱區(qū)不產生裂縫及變脆傾向，焊接后的力學性能，特別是強度不低于原鋼材的性能叫可焊性?？珊感耘c鋼材所含化學成分及含量有關，含碳量高，或含較多的硫，鋼材的可焊性都變差。293．鋼材的熱處理將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變其組織結構，從而獲得需要性能的加工工藝，總稱為鋼的熱處理。熱處理方法有：（1）淬火將鋼材加熱至基本組織轉變溫度（如當含碳量大于0.8％時，為723℃）以上30一50℃，保溫使組織完全轉變。隨即故人冷卻介質（鹽水、冷水或礦物油）中急冷的處理過程稱為淬火。淬火使鋼的硬度、強度、耐磨性提高。30（2）回火經淬火處理的鋼，再加熱、冷卻的處理過程稱為回火?；鼗鸬臏囟鹊陀?23℃?；鼗鹛幚砜上慊甬a生的內應力，適當降低淬火鋼件的硬度并提高其韌性。（3）退火將鋼材加熱至基本組織轉變溫度以上30一50℃，保溫后以適當?shù)乃俣染徛鋮s的處理過程稱為退火。退火可降低鋼材原有的硬度，改善其塑性及韌性。31（4）正火將鋼材加熱至基本組織轉變溫度以上30一50℃，保溫后在空氣中冷卻的處理過程稱為正火。正火后的鋼材，硬度較退火處理者高，塑性也差，但由于正火后鋼的結晶較韌且均勻，故強度有所提高。32（1）鋼材的冷加工及時效①冷加工強化處理鋼材在常溫下通過冷拉、冷拔、冷軋產生塑性變形，從而提高屈服強度和硬度，但塑性、韌性降低，這個過程稱為冷加工強化處理。冷拉：將熱軋后的小直徑鋼筋，用拉伸設備予以拉長，使之產生一定的塑性變形，使冷拉后的鋼筋屈服強度提高，鋼筋的長度增加（約4~10％），從而節(jié)約鋼材。33冷拔：將鋼筋或鋼管通過冷拔機上的孔模，拔成一定截面尺寸的鋼絲或細鋼管?？啄Ｓ糜操|合金鋼制成（圖7.4）。冷拔冷軋：將熱軋鋼筋或鋼板通過冷軋機，可以軋成一定規(guī)律變形的鋼筋或簿鋼板。34②時效冷加工后的鋼材，隨著時間的延長，鋼材的屈服強度、抗拉強度與硬度提高，塑性、韌性降低的現(xiàn)象稱為時效。時效處理有兩種方法。自然時效：將經冷加工的鋼材在常溫下放置15~20d，稱為自然時效，它適用于強度較低的鋼材。人工時效：對強度較高的鋼材，自然時效效果不明顯，可將經冷加工的鋼材后的鋼材加熱至100~200℃，保持1~2h，這稱為人工時效。35

鋼筋冷拉前后應力-應變圖的變化367.2.3鋼的化學成分對鋼材性能的影響①碳（C）：當含碳量小于0.8%

的碳素鋼，隨著含碳量的增加，鋼的抗拉強度（σb）和硬度（HB）增加，而塑性和韌性則相應降低。當含碳量大于0.8%

時（如高碳鋼），隨著含碳量的增加，鋼的抗拉強度（σb）反而下降。37②硅（Si）：煉鋼時為了脫氧去硫而加入硅，少量的硅對鋼是有益的。當含硅量小于1%時，能顯著提高鋼的強度，對塑性和韌性影響不大，還可提高抗腐蝕能力，改善鋼的質量。當硅含量大于1%時，可焊性變差，冷脆性增加。38③錳（Mn）：錳加入鋼中起脫氧和去硫作用，加入錳能顯著提高鋼材的強度和硬度，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性，幾乎不降低塑性和韌性。但含錳量大于1.0％時，將降低鋼的塑性、韌性和可焊性。39④磷（P）：磷是鋼中的有害元素。對鋼材起強化作用，可使鋼的屈服點和抗拉強度提高，但塑性和韌性顯著降低，特別在低溫下的增大鋼的冷脆性，并降低可焊性。磷的含量應嚴格控制，一般不超過0.085%。⑤硫（S）：硫也是鋼中的有害元素。硫使鋼材在熱加工過程中引起斷裂，形成熱脆現(xiàn)象，稱為熱脆性，硫將大大降低鋼的熱加工性、可焊性、沖擊韌性、疲勞強度和抗腐蝕性。硫是極有害的雜質，含量應嚴格控制，一般不得超過0.065%。40⑥氧（O）：氧常以FeO

的形式存在于鋼中，它將降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能以及強度，并顯著降低疲勞強度，增加熱脆性。氧是鋼中有害雜質，在鋼中其一般不得超過0.05%。但氧有促進時效性的作用。⑦氮（N）：氮雖可以提高鋼的屈服點、抗拉強度和硬度，但使塑性，特別是韌性顯著下降，并增大鋼的時效敏感性和冷脆性，降低焊接性能，冷彎性能。故鋼的含氮量不應超過0.008％。41⑧鈦（Ti）、釩（V）：都是較強的脫氧劑。是加入鋼中的合金元素，可改善組織結構，使晶體細化，顯著提高鋼的強度，改善鋼的韌性。427.3建筑常用的鋼及鋼材7.3.1鋼結構用鋼材1．普通碳素結構鋼普通碳素結構鋼簡稱為普通碳素鋼，包括一般結構鋼和工程用熱軋用型鋼、鋼板、鋼帶。建筑鋼材可分為鋼結構用鋼材和鋼筋混凝土結構用鋼筋、鋼絲等，水工鋼結構主要有鋼閘門和壓力管道等。43（1）牌號的表示方法普通碳素結構鋼的牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成。Q是鋼材屈服點“屈”字漢語拼音首位字母；其中屈服點數(shù)值共分195、215、235、255和275（MPa）共五種；質量等級按有害成分硫、磷含量由多到少的規(guī)律，分別由A、B、C、D四個質量等級由低到高表示，A最差，D等級質量最好；按脫氧程度不同分為：沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。牌號中Z、TZ可以省略。44普通碳素結構鋼的牌號表示：

Q屈服點等級—質量等級·脫氧程度例：Q215—Bb表示屈服點為215Mpa的B級半鎮(zhèn)靜鋼。Q235—A表示屈服點為235Mpa的A級鎮(zhèn)靜鋼。45牌號等級化學成分（%）脫氧方法CMnSiSP≤Q195—0.06~0.120.25~0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09~0.150.25~0.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.14~0.220.30~0.65①0.0350.0500.045F、b、ZB0.12~0.200.30~0.70②0.045C≤0.180.35~0.800.0400.040ZD≤0.170.035TZQ255A0.18~0.280.40~0.700.300.0500.045ZB0.045Q275—0.20~0.380.50~0.800.350.0500.045Z碳素結構鋼的牌號、等級和化學成分462．低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼是在普通碳素鋼的基礎上加入含量一般不超過5%的一種或多種合金元素經氧氣轉爐、平爐、電爐煉制成的鎮(zhèn)靜鋼。其添加的合金元素有硅、錳、釩、鈦、鈮、鉻、鎳等，用以提高鋼的強度、耐腐蝕性、耐磨性或耐低溫沖擊韌性，并便于大量生產和應用。47（1）牌號的表示方法低合金高強度結構鋼的牌號表示方法與普通碳素結構鋼相似。牌號也是由代表屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成。與普通碳素結構鋼牌號不同的是：屈服點數(shù)值共分295、345、390、420、460（MPa）共五種；質量等級按有害成分硫、磷含量由多到少的規(guī)律，分別由A、B、C、D、E五個質量等級由低到高表示；低合金高強度結構鋼均為鎮(zhèn)靜鋼。48低合金高強度結構鋼的牌號表示：

Q屈服點等級—質量等級例：Q295—B表示屈服點為295Mpa的B級鎮(zhèn)靜鋼。Q390—E表示屈服點為390Mpa的E級鎮(zhèn)靜鋼。49（2）標準和選用低合金高強度結構鋼分五個牌號。具有較高的屈服點和抗拉強度、良好的塑性和沖擊韌性，具有耐銹蝕，耐低溫性能，綜合性能好。由于低合金高強度結構鋼冶煉成本也不高，廣泛用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中。低合金高強度結構鋼主要用于軋制各種型鋼（角鋼、槽鋼、工字鋼）、鋼板、鋼管及鋼筋），特別適用于各種重型、大跨度、大柱網(wǎng)、高層結構及橋梁工程等。503．水工鋼結構鋼材的選用（1）型鋼與鋼板常用的型鋼與鋼板都是由碳素結構鋼和低合金結構鋼軋制而成的。型鋼按其斷面形式可分為圓鋼、方鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼等，它們各有不同的鋼號、規(guī)格和技術條件，具體可參閱有關標準。鋼材按其厚度可分為薄板（0.35~4mm）、厚板（大于4mm），各具有規(guī)定的寬度和長度。鋼板的化學成分和力學性能、工藝性能應符合所用鋼的技術條件規(guī)定。在水工中，鋼板與各種型鋼組成鋼結構，如鋼閘門、橋梁和用于隧洞的襯砌或制作壓力管道等。51（2）水工鋼結構鋼材的選用根據(jù)《水利水電鋼閘門設計規(guī)范》（SL74－95），水工鋼閘門及埋件應按表7.6選用。使用條件計算溫度鋼號閘門1、大型工程的工作閘門、重要事故閘門、局部開啟的工作閘門－Q235－A16Mn、16Mnq（Q345－B~Q345－D）20℃Q235－B0℃Q235－C－20℃Q235－D2、中小型工程不作局部開啟的工作閘門、其他事故閘門＞－20℃Q235－AF或16Mn（Q345－D）≤－20℃Q235－A、Q235－B、Q235－C、Q235－D或16Mn、16Mnq（Q345－B~Q345－D）3、各類檢修閘門、攔污棚＞－30℃Q235－AF或16Mn埋件4、主要受力－Q235－AF5、按構造要求設置的埋件－Q195527.3.2鋼筋混凝土用用鋼材1．熱軋鋼筋熱軋鋼筋按軋制的外形分為熱軋光圓鋼筋和帶肋鋼筋。熱軋鋼筋按屈服點及抗拉強度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個等級，強度等級代號分別為HPB235、HRB335、HRB400、HRB500。HPB235為熱軋光圓鋼筋；HRB為熱軋帶肋鋼筋，其牌號由HRB和屈服點最小值構成。Ⅰ級鋼筋用碳素結構鋼軋制，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋用低合金結構鋼軋制。53鋼筋混凝土用熱軋鋼筋的力學性能與冷彎性能表面形狀鋼筋級別牌號公稱直徑（mm）屈服點σs

MPa抗拉強度σbMPa伸長率δ5%冷彎d－彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓IQ2358~2023537025180°d=a帶肋鋼筋月牙肋IIHRB3356~2533549016180°d=3a28~50d=4aIIIHRB4006~2540057014180°d=4a28~50d=4a等高肋IVHRB5006~2550063012180°d=6a28~50d=7a54月牙肋等高肋55表7.7鋼筋混凝土用熱軋鋼筋的力學性能與冷彎性能（GB/T701—1997、GB1499—1998）表面形狀鋼筋級別牌號公稱直徑（mm）屈服點σs

MPa抗拉強度σbMPa伸長率δ5%冷彎d－彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓IQ2358~2023537025180°d=a帶肋鋼筋月牙肋IIHRB3356~2533549016180°d=3a28~50d=4aIIIHRB4006~2540057014180°d=4a28~50d=4a等高肋IVHRB5006~2550063012180°d=6a28~50d=7a562．預應力鋼筋混凝土用熱處理鋼筋按照（GB463—84）技術規(guī)定，熱處理鋼筋是用熱軋的螺紋鋼筋經淬火和回火調質熱處理而成，它具有高強度、高韌性及高粘結力，但塑性并不降低的優(yōu)點。按螺紋外形分為有縱肋和無縱肋兩種。573．冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋按抗拉強度分為5級，其代號為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、和CRB1170，，后面的數(shù)字表示鋼筋抗拉強度等級數(shù)值。冷軋帶肋鋼筋是近幾年發(fā)展起來的一種新型、高效節(jié)能建筑用鋼材。冷軋帶肋鋼筋主要尺寸為（4~10）mm。廣泛應用于多層和高層建筑的多孔樓板、現(xiàn)澆樓板、高速公路、機場跑道、水泥電桿、輸水管、橋梁、鐵路軌枕、水電站壩基及各種建筑工程。584．預應力混凝土用鋼絲和鋼絞線大型預應力混凝土構件，由于受力很大，常采用強度很高的預應力高強度鋼絲和鋼鉸線作為主要受力鋼筋。按外形預應力鋼絲分為光面鋼絲、刻痕鋼絲、螺旋肋鋼絲三種；按代號又分為冷拉鋼絲（RCD）、消除應力鋼絲（S）、消除應力刻痕（SI）、消除應力螺旋肋鋼絲（SH）四種。59二面刻痕鋼絲三面刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲60鋼絞線都具有強度高、柔性好，而且安全可靠、施工簡便等特點。對于鋼絞線還特別適用于需要曲線配筋的預應力鋼筋混凝土結構，如大跨度、重負荷的后張法預應力屋架、橋梁、薄腹梁等結構。鋼絲、鋼絞線的缺點是成本較高。617.4鋼材的銹蝕及防止7.4.1鋼材銹蝕1．化學銹蝕指鋼材與干燥氣體及非電解質液體的反應而產生的銹蝕，通常是由于氧化作用引起，使金屬形成體積疏松的氧化物而引起銹蝕。622．電化學銹蝕電化學銹蝕是指鋼材與電解質溶液相接觸而產生電流，形成原電池而產生的銹蝕，是最主要的鋼材銹蝕形式。鋼材銹蝕時，會體積膨脹，最嚴重的可達原體積的6倍，在鋼筋混凝土中會使周圍的混凝土脹裂。637.4.2防止銹蝕的方法1．保護層法保護層法是在鋼材的表面施加保護層，使鋼與周圍介質隔離，從而防止銹蝕，分金屬保護法和非金屬保護法。2．制成合金鋼在鋼中加入能提高抗銹蝕能力的元素，如將鎳、鉻加入到鐵合金中可制得不銹鋼等。這種方法最有效，但成本很高。643．陰極保護法陰極保護法是根據(jù)電化學原理進行保護的一種方法。這種方法可通過兩種途徑來實現(xiàn)。（1）犧牲陽極保護法位于水下的鋼結構，接上比鋼材更為活潑的金屬。在介質中形成原電池時，這些更為活潑的金屬成為陽極而遭到腐蝕，而鋼結構作為陰極得到保護。（2）外加電流法將廢鋼鐵或其它難熔金屬（高硅鐵、鉛銀合金等）放置在要保護的結構鋼的附近，外接直流電流，負極接在要保護的鋼結構上，正極接在廢鋼鐵或難熔金屬上，通電后作為廢鋼鐵的陽極被腐蝕，鋼結構成為陰極得到保護。65習題（七）66例7-1鋼材如何按化學成分分類？土木工程中常用什么鋼材？解鋼材按化學成分可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼可以分為：低碳鋼（含碳量小于0.25％）中碳鋼（合碳量0.25％～0.60％）高碳鋼（合碳量大于0.60％）67合金鋼可以分為：低合金鋼（合金元素總含量小于5.0％）中合金鋼（合金元素總含量5.0%～10.0%）高合金鋼（合金元素總含量大于10.0%）土木工程中常用的鋼材主要是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金鋼。[評注]碳素鋼在冶煉時不特意摻加合金，故又稱非合金鋼。

68例7-2為什么說屈服點（σs）、抗拉強度（σb）和伸長率（δ）是建筑工程用鋼的重要技術性能指標？解屈服點（σs）是結構設計時取值的依據(jù)，表示鋼材在正常工作時承受應力不超過σs值；屈服點與抗拉強度的比值（σs／σb）稱為屈強比。它反映鋼材的利用率和使用中的安全可靠程度；69伸長率（δ）表示鋼材的塑性變形能力。鋼材在使用中，為避免正常受力時在缺陷處產生應力集中發(fā)生脆斷，要求其塑性良好，即具有一定的伸長率，可以使缺陷處應力超過σs時，隨著發(fā)生塑性變形使應力重分布，而避免結構物的破壞。[評注]常溫下將鋼材加工成一定形狀，也要求鋼材要具有一定塑性（伸長率）。但伸長率不能過大，否則會使鋼材在使用中發(fā)生超過允許的變形值。70例7-3什么是鋼材的冷彎性能？它的表示方法及實際意義是什么？解冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎性能，常用彎曲的角度、彎心直徑ｄ與試件直徑（或厚度a）的比值來表示。彎曲角度愈大，ｄ／ａ愈小，說明試件受彎程度愈高。當按規(guī)定的彎曲角度和ｄ／ａ值對試件進行冷彎時試件受彎處不發(fā)生裂縫、斷裂或起層，即認為冷彎性能合格。71冷彎性能表示鋼材在常溫下易于加工而不破壞的能力。其實質反映了鋼材內部組織狀態(tài)、含有內應力及雜質等缺陷的程度。因此，可以利用冷彎的方法，使焊口處受到不均勻變形，來檢驗建筑鋼材各種焊接接頭的焊接質量。[評注]鋼材的冷彎性能和伸長率均是塑性變形能力的反映。但伸長率是在試件軸向均勻變形條件下測定的，而冷彎性能則是在更嚴格條件下鋼材局部變形的能力。它可揭示鋼材內部結構是否均勻，是否存在內應力和夾雜物等缺陷。72例7-4低溫冷脆性、脆性轉變溫度、時效和時效敏感性的概念及其實際意義是什么？解鋼材的沖擊韌性隨環(huán)境溫度降低而下降，當達到某一溫度時，其沖擊韌性值顯著降低的現(xiàn)象稱為鋼材的低溫冷脆性。出現(xiàn)低溫冷脆性時的溫度（范圍），稱為脆性轉變溫度（范圍）。隨時間的推移，鋼材的機械強度提高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為時效。因時效作用導致鋼材性能改變的程度稱為鋼材的時效敏感性。73承受動荷載的結構，選用鋼材時，必須按規(guī)范要求測定其沖擊韌性值。處于低溫條件下的鋼結構要選用脆性臨界溫度低于環(huán)境最低溫度的鋼材。若在嚴寒地區(qū)，露天焊接鋼結構，受振動荷載作用時，要選用脆性臨界溫度低和時效敏感性小的鋼材。[評注]沖擊韌性是指在沖擊振動荷載作用下，鋼材吸收能量、抵抗破壞的能力。沖擊韌性以沖斷試件時單位面積所消耗的功，稱為沖擊功（值）來表示。

74例7-5簡述碳元素對鋼材基本組織和性能的影響規(guī)律。解：碳素鋼中基本組織的相對含量與其含Ｃ量關系密切，當含Ｃ量小于0.8％時，鋼的基本組織由鐵素體和珠光體組成，其間隨著含Ｃ量提高，鐵素體逐漸減少而珠光體逐漸增多，鋼材則隨之強度、硬度逐漸提高而塑性、韌性逐漸降低。當含C量為0.8％時，鋼的基本組織僅為珠光體。當含C量大于0.8％時，鋼的基本組織由珠光體和滲碳體組成，此后隨含Ｃ量增加，珠光體逐漸減少而滲碳體相對漸增，從而使鋼的硬度逐漸增大而塑性、韌性逐漸減小，且強度下降。75例7-6．碳素結構鋼是如何劃分牌號的？說明Q235—A·F和Q235—Ｄ號鋼在性能上有何區(qū)別？解碳素結構鋼的牌號按順序由代表屈服點的字母（Q）、屈服點數(shù)值（Ｎ/mm2）、質量等級符號(A、B、C、D)、脫氧程度符號(F、B、Z、TZ)等四部分組成。76Q235—A·F和Q235—D均為Ｑ235碳素結構鋼，是建筑中應用最多的碳素鋼。二者性能差別主要表現(xiàn)在質量等級和脫氧程度上。按硫、磷含量多少來衡量，Q235—D磷、硫含量均少于Q235—A·F,質量較好，按脫氧程度衡量Q235—D為ＴＺ震靜鋼，質量最好，Q235—A·F為沸騰鋼。Q235—A·F鋼，僅適用于承受間接動荷載的靜荷載的結構。而Q235—D可適用于動荷載作用或處在