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一、概述
用于建筑工程中的金属材料主要有建筑钢材、铝合金和不锈钢。尤其是建筑钢材，作为结构材料具有优异的力学性能，可进行冷弯、焊接、铆接等加工，因此在建筑工程中得到广泛的应用。建筑钢材包括各种型钢（如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板、钢管、和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。
（一）钢材的化学成分
钢和生铁同属于铁碳合金，其区别在于含碳量的不同。凡含碳量低于0.02%称为纯铁；含碳量在0.02%～2.06%的铁碳合金称为钢；含碳量超过2.06%者称为生铁。影响钢材性能的化学成分除了碳元素之外，还有硅、锰、矾等合金元素和硫、磷、氧等有害元素。以下简要介绍其中几种：
1．碳（C）：当含碳量小于0.8%时，C含量增加将使抗拉强度及硬度提高，但塑性与韧性将降低，焊接性能、耐腐蚀性能也下降。
2．硅（Si）：当小于等于1%时，Si含量的增加可显著提高强度及硬度，而对塑性及韧性无显著影响。
3．锰（Mn）：在一定限度内，随Mn含量增加可显著提高强度及耐腐、耐磨性，并可消减因氧与硫引起的热脆性。
4．硫（S）：属有害元素，引起热脆性，使机械性能、焊接性能、及抗腐蚀性能下降。
5．磷（P）：属有害元素，引起冷脆性，造成塑性、韧性、焊接性、冷弯性下降，但可提高耐磨性及抗腐蚀性。
（二）钢材的分类
1．按化学成分分类
（1）碳素钢。除铁元素外，不含其他金属元素，含碳量为0.02％～2.06％。根据含碳量的多少，碳素钢分为低碳钢（含碳量低于0.25％）、中碳钢（含碳量范围为0.25％～0.60％）和高碳钢（含碳量高于0.6％）。建筑工程中一般使用低碳钢。
（2）合金钢。除了铁元素外，还含有一定量的合金元素以改善钢材性能，如硅、锰、钛、钒、铬、铌等。根据合金元素的总量，合金钢又分为低合金钢（合金元素总含量低于5％）、中合金钢（合金元素总含量为5％～10％）和高合金钢（合金元素含量高于10％）。建筑工程中一般使用低合金钢。
2．按脱氧程度分类
（1）沸腾钢（代号F）。脱氧不充分，在浇铸钢锭时，钢液中有大量CO气体逸出，碳及其他元素的偏析现象较严重，钢材中成分不均匀，质量较差。
（2）镇静钢（代号Z）。脱氧完全，浇注钢时基本没有气体逸出，所以钢液平静冷却，钢材质量好。
（3）半镇静钢（代号b）。脱氧程度和质量介于沸腾钢和镇静钢之间。
（4）特殊镇静钢（代号TZ）。脱氧相当完全，钢材质量与机械制造、国防工业、工具等用钢相比，建筑用钢对质量和性能要求相对较低，用量较大，所以建筑钢材中多采用沸腾钢或半镇定钢。
3．按钢材中有害杂质含量分类
根据钢中有害杂质（主要是P、S元素）的含量多少分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特殊优质钢，其P、S含量范围分别如下：
（1）普通钢：P≤0.045％，S≤0.050％；
（2）优质钢：P≤0.035％，S≤0.035％；
（3）高级优质钢：P≤0.025％，S≤0.025％；
（4）特殊优质钢：P≤0.025％，S≤0.015％。
4．按钢材在结构物中的用途分类
（1）钢结构用钢。包括碳素结构钢、低合金钢两种。其产品类型主要是型材和板材。工字钢、T形钢、槽钢等型材多用作梁、柱等承重构件，各种厚度的钢板一般用作墙体或屋顶表面。对于碳素结构钢重点控制的质量指标有化学成分、力学性能和冷弯性能，按照屈服点强度值共划分5个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，屈服强度依次提高。对于低合金结构钢需要控制的质量指标有化学成分、力学性能、冷弯性能和冲击韧性。
（2）钢筋混凝土结构用钢。主要产品类型有钢筋、钢丝等线材，包括热轧钢筋、冷拉钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、冷拔低碳钢丝、预应力混凝土用钢丝及钢绞线等。按照钢筋的表面状态特征分为光圆钢筋和带肋钢筋，带肋钢筋有月牙肋钢筋和等高肋钢筋，其表面和断面形式如图2-2-3所示。其力学性能要考虑屈服强度、极限强度和延伸率等指标，通常以屈服强度作为划分强度等级的依据。