2011结构工程师第15章-钢结构考点(10)

　　(一)化学成分的影响

　　钢材的化学成分直接影响钢的组织构造，从而影响钢材的力学性能。

　　结构用钢的基本元素是铁(Fe)，约占99%。此外还有其他元素。

　　有益的元素有：

　　碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等，还有合金元素，如镍Ni、铬Cr、铜Cu、钒v、钼Mo、铝Al、钛Ti等，其总量不超过1.5%。

　　有害元素有：

　　硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等，它在冶炼中不易除尽，其总量不超过0.95%0。

　　1.碳(C)

　　碳是除铁以外最主要的元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳的含量提高，钢材的屈服强度和抗拉极限强度提高，但塑性和韧性、特别是低温冲击韧性下降。钢材的可焊性、疲劳强度和冷弯性能也会下降。因此结构用钢的含碳量不宜太高，一般不超过0.22%，在焊接结构中则低于0.2%。

　　2.锰(Mn)：弱脱氧剂，锰与铁、碳的化合物能溶解于纯铁体、渗碳体中，起强化作用。一般含量0.3%--0.8%，含量过高(达1.6%以上)会使钢材变脆。

　　3.硅(Si)：一般作脱氧剂加入，含量0.10%--0.30%，能使纯铁体结晶均匀，晶粒细致，它能使强度提高而塑性、韧性等不降低。含量过高(达≥1.0%时)则会使钢材变脆。

　　4.硫(S)：有害元素，使钢材“热脆”。

　　硫与铁化合为硫化铁(FeS)，散布在纯铁体晶粒间层中，含硫量大时，钢材的塑性、韧性、疲劳强度等降低，高温时(800—12000C)如焊、铆、热加工等，硫化铁即熔化(熔点为9850C)，造成晶界开裂，称为“热脆”，一般结构控制≤0.055%;焊接结构≤0.050%。

　　5.磷(P)：有害元素，使钢材“冷脆”。

　　磷与纯铁体结成不稳定的固溶体，有增大纯铁体晶粒的害处。磷可使钢的强度提高，但大大降低塑性和韧性，使钢在低温时变得很脆，即“冷脆”，一般含量≤0.050%，焊接结构≤0.045%。

　　6.氧(O)：残留杂质，作用与硫s相似，“热脆”。

　　7.氮(N)：残留杂质，作用与磷P相似，“冷脆”。

　　硫、磷含量严重影响钢材质量：

　　普通碳素钢：硫S≤0.055%;磷P≤0.045%。

　　优质碳素钢：硫S≤0.040%一0.030%;磷P≤0.040%一0.035%。

　　高级优质碳素钢：硫S≤0.030%一0.020%;

　　磷P≤0.035%一0.030%。

　　为了改善钢材的力学性能，可以掺入一定数量的合金元素，这种钢称为合金钢。钢材 中掺入的合金元素含量较少，称为低合金钢，它可提高钢材强度，对其他性能均无不利影 响。

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