一级建筑师辅导精选之建筑材料与构造(13)

　　三、钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影晌

　　(一)钢的组织

　　(1)铁素体：是碳在α-Fe中的固溶体。其晶格原子间空隙较小，溶入碳少，滑移面较多，晶格畸变小，所以受力时强度低而塑性好。抗拉强度约为250MPa，伸长率约为50%。

　　(2)渗碳体：是铁和碳组成的化合物(Fe3C)。含碳量6.67% ，晶体结构复杂，性质硬而脆，抗拉强度很低。

　　(3)珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物。含碳量0.8% ，其强度较高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体之间。

　　建筑钢材的含碳量不大于0.8% ，其基本组织为铁素体和珠光体。含碳量增大时，珠光体的相对含量随之增大，铁素体则相应减小。因而，强度随之提高，但塑性和韧性则相应下降。

　　(二)钢的化学成分对钢材性能的影响

　　1.碳

　　建筑钢材含碳量不大于0.8%。当碳含量提高，钢中的珠光体随之增多，故强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低。碳是显著降低钢材可焊性元素之一，含碳量超过0.3%时钢的可焊性显著降低。碳还增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。

　　2.硅

　　硅在钢中除少量呈非金属夹杂物外，大部分溶于铁素体中。当含量较低(小于1%)时， 可提高钢材的强度，对塑性和韧性影响不明显。硅是我国钢筋用钢材中的主加合金元素。

　　3.锰

　　锰溶于铁素体中。锰能消减硫和氧所引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。锰溶于铁素体中使其强化，并起到细化珠光体作用，使强度提高。锤是我国低合金结构钢的主加合金元素，含量一般在1%~2%范围内。

　　4.磷

　　磷是碳钢中的有害杂质。主要溶于铁素体起强化作用。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，对塑性和韧性的影响愈大。磷在钢中的偏析倾向强烈，一般认为：磷的偏析富集，使铁素体品格严重畸变，是钢材冷脆性显著增大的原因。磷使钢材变脆的作用，使它显著降低钢材的可焊性。

　　磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。

　　5.硫

　　硫是很有害的元素。呈非金属的硫化物夹杂物存在于钢中，降低各种力学性能。硫化物所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。硫亦有强烈的偏析作用，增加了危害性。

　　6.氧

　　氧是钢中的有害杂质，主要存在于非金属夹杂物内，少量溶于铁素体中。非金属夹杂物降低钢的力学性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。

　　7.氮

　　氮主要嵌溶于铁素体中，也可呈化合物形式存在。氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。

　　在建筑常用的低合金钢中，还常用钛、铌、矾等作为合金元素。

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