学习情景2建筑钢结构用钢材 知识点： 本项目讲述了结构甩钢材的分类及其化学成分、 力学性能，建筑钢材的品种、规格以及材质的 检验和验收。 教学目标：通过学习，了解钢材的品种、熟悉钢材的性能、 掌握钢材的选用，能够根据施工的需要、设计 的要求合理选择钢材，以保证正常施工。 徐州建系绒菜状粥学完 http://www.xzcat.edu.cn
学习情景2 建筑钢结构用钢材 知识点： 本项目讲述了结构甩钢材的分类及其化学成分、 力学性能，建筑钢材的品种、规格以及材质的 检验和验收。 教学目标：通过学习，了解钢材的品种、熟悉钢材的性能、 掌握钢材的选用，能够根据施工的需要、设计 的要求合理选择钢材，以保证正常施工
钢材的治炼 从铁矿石开始到最终产品的钢材为止，钢材的生产大致 可分为炼铁、炼钢和轧制三道工序。 1、炼铁 矿石中的铁是以氧化物的形态存在的，要用与氧的亲和 力比铁更大的物质一一氧化碳与碳等还原剂，通过还原作 用从矿石中除去氧，还原出铁。同时，为了使砂质和粘土质 的杂质（矿石中的废石）易于熔化为熔渣，常用石灰石作为 熔剂。所有这些作用只有在足够的温度下才会发生，因此铁 的治炼都是在可以鼓入热风的高炉内进行。 徐州建系孩草找術学宽 http://www.xzcat.edu.cn
一、钢材的冶炼 从铁矿石开始到最终产品的钢材为止，钢材的生产大致 可分为炼铁、炼钢和轧制三道工序。 1、炼铁 矿石中的铁是以氧化物的形态存在的，要用与氧的亲和 力比铁更大的物质——一氧化碳与碳等还原剂，通过还原作 用从矿石中除去氧，还原出铁。同时，为了使砂质和粘土质 的杂质（矿石中的废石）易于熔化为熔渣，常用石灰石作为 熔剂。所有这些作用只有在足够的温度下才会发生，因此铁 的冶炼都是在可以鼓入热风的高炉内进行
2、炼钢 含碳量在2.06%以下的铁碳合金称为碳素钢。因此，当 用生铁制钢时，必须通过氧化作用除去生铁中多余的碳和 其它杂质，使它们转变为氧化物进入渣中，或成气体逸出。 这一作用也要在高温下进行，称为炼钢。常用的炼钢炉有 三种形式：转炉、平炉和电炉。 徐州建系绒業找術学宽 http://www.xzcat.cdu.cn
2、炼钢 含碳量在2.06％以下的铁碳合金称为碳素钢。因此，当 用生铁制钢时，必须通过氧化作用除去生铁中多余的碳和 其它杂质，使它们转变为氧化物进入渣中，或成气体逸出。 这一作用也要在高温下进行，称为炼钢。常用的炼钢炉有 三种形式：转炉、平炉和电炉
1 电炉炼钢是利用电热原理，以废钢和生铁等为主要原料， 在电弧炉内治炼。由于不与空气接触，易于清除杂质和严格控 制化学成分，炼成的钢质量好。但因耗电量大，成本高，一般 只用来冶炼特种用途的钢材。 转炉炼钢是利用高压空气或氧气使炉内生铁熔液中的碳和 其它杂质氧化，在高温下使铁液变为钢液。氧气顶吹转炉治炼 的钢中有害元素和杂质少，质量和加工性能优良，且可根据需 要添加不同的元素，治炼碳素钢和合金钢。由于氧气顶吹转炉 可以利用高炉炼出的生铁熔液直接炼钢，生产周期短、效率高、 质量好、成本低。 徐州建系绒草技術学院 http://www.xzcat.edu.cn
电炉炼钢是利用电热原理，以废钢和生铁等为主要原料， 在电弧炉内冶炼。由于不与空气接触，易于清除杂质和严格控 制化学成分，炼成的钢质量好。但因耗电量大，成本高，一般 只用来冶炼特种用途的钢材。 转炉炼钢是利用高压空气或氧气使炉内生铁熔液中的碳和 其它杂质氧化，在高温下使铁液变为钢液。氧气顶吹转炉冶炼 的钢中有害元素和杂质少，质量和加工性能优良，且可根据需 要添加不同的元素，冶炼碳素钢和合金钢。由于氧气顶吹转炉 可以利用高炉炼出的生铁熔液直接炼钢，生产周期短、效率高、 质量好、成本低
平炉炼钢是利用煤气或其它燃料供应热能，把废钢、生铁 熔液或铸铁块和不同的合金元素等治炼成各种用途的钢。平炉 的原料广泛，容积大，产量高，冶炼工艺简单，化学成分易于 控制，炼出的钢质量优良。但平炉炼钢周期长，效率低，成本 高，现已逐渐被氧气顶吹转炉炼钢所取代。 3、钢材的浇注和脱氧 按钢液在炼钢炉中或盛钢桶中进行脱氧的方法和程度的不 同，碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静 钢4类。 徐州建系俄菜技術学院 http://www.xzcat.edu.cn
平炉炼钢是利用煤气或其它燃料供应热能，把废钢、生铁 熔液或铸铁块和不同的合金元素等冶炼成各种用途的钢。平炉 的原料广泛，容积大，产量高，冶炼工艺简单，化学成分易于 控制，炼出的钢质量优良。但平炉炼钢周期长，效率低，成本 高，现已逐渐被氧气顶吹转炉炼钢所取代。 3、钢材的浇注和脱氧 按钢液在炼钢炉中或盛钢桶中进行脱氧的方法和程度的不 同，碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静 钢4类
沸腾钢采用脱氧能力较弱的锰作脱氧剂，脱氧不完全，在 将钢液浇注入钢锭模时，会有气体逸出，出现钢液的沸腾现象。 沸腾钢在铸模中冷却很快，凝固后在钢材中留有较多的氧化铁 夹杂和气孔。钢的质量较差。镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱 氧较完全，硅在还原氧化铁的过程中还会产生热量，使钢液冷 却缓慢，使气体充分逸出，浇注时不会出现沸腾现象。这种钢 质量好，但成本高。半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。 特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧，其脱氧程度高 于镇静钢。低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。 徐州建系绒菜技術学院 http://www.xzcat.cdu.cn
沸腾钢采用脱氧能力较弱的锰作脱氧剂，脱氧不完全，在 将钢液浇注入钢锭模时，会有气体逸出，出现钢液的沸腾现象。 沸腾钢在铸模中冷却很快，凝固后在钢材中留有较多的氧化铁 夹杂和气孔。钢的质量较差。镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱 氧较完全，硅在还原氧化铁的过程中还会产生热量，使钢液冷 却缓慢，使气体充分逸出，浇注时不会出现沸腾现象。这种钢 质量好，但成本高。半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。 特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧，其脱氧程度高 于镇静钢。低合金高强度结构钢一般都是镇静钢
随着治炼技术的不断发展，用连续铸造法生产钢坯 (用作轧制钢材的半成品)的工艺和设备已逐渐取代了笨 重而复杂的铸锭一开坯一初轧的工艺流程和设备。连铸法 的特点是：钢液由钢包经过中间包连续注入被水冷却的铜 制铸模中，冷却后的坯材被切割成半成品。连铸法的机械 化、自动化程度高，可采用电磁感应搅拌装置等先进设施 提高产品质量，生产的钢坯整体质量均匀，但只有镇静钢 才适合连铸工艺。因此国内大钢厂已很少生产沸腾钢，若 采用沸腾钢，不但质量差，而且供货困难，价格并不便宜。 徐州建系绒菜状粥学完 http://www.xzcat.edu.cn
随着冶炼技术的不断发展，用连续铸造法生产钢坯 （用作轧制钢材的半成品）的工艺和设备已逐渐取代了笨 重而复杂的铸锭—开坯—初轧的工艺流程和设备。连铸法 的特点是：钢液由钢包经过中间包连续注入被水冷却的铜 制铸模中，冷却后的坯材被切割成半成品。连铸法的机械 化、自动化程度高，可采用电磁感应搅拌装置等先进设施 提高产品质量，生产的钢坯整体质量均匀，但只有镇静钢 才适合连铸工艺。因此国内大钢厂已很少生产沸腾钢，若 采用沸腾钢，不但质量差，而且供货困难，价格并不便宜
钢材冶炼的几个名词含义如下： (1)退火-annealing 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以 适宜速度冷却（通常是缓慢冷却，有时是控制冷却）的一种金 属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加 工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀 化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。 徐州建系绒草找術学院 http://www.xzcat.edu.cn
钢材冶炼的几个名词含义如下： （1）退火- annealing 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以 适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金 属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加 工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀 化，去除残余应力，或得到预期的物理性能
(2)正火 正火是将工件加热到Ac:或Acm以上30~50℃，保温 一定时间后，从炉中取出在空气中冷却的一种热处理工艺。 (3)淬火 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷 却速度(VC)冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处 理工艺。 徐州建系绒業找術学宽 http://www.xzcat.cdu.cn
（2）正火 正火是将工件加热到Ac：或Acm以上30～50℃，保温 一定时间后，从炉中取出在空气中冷却的一种热处理工艺。 （3）淬火 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷 却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处 理工艺
61 (4)回火 回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时 间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火 的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和 性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。 徐州建系绒菜状锵学完 http://www.xzcat.edu.cn
（4）回火 回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时 间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火 的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和 性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序