影響建筑鋼材力學(xué)性質(zhì)的主要因素

　　1.建筑鋼材的晶體組織

　　建筑鋼材具有晶體結(jié)構(gòu)，晶格中包含鐵原子與碳原子，原子間結(jié)合的主要形式是金屬鍵。因此，建筑鋼材多具有很高的強(qiáng)度和一定的塑性。

　　鋼的組織主要有：

　　(1)鐵素體：

　　(2)奧氏體：

　　(3)滲碳體：

　　(4)珠光體：

　　建筑鋼材含碳量多在 0.8%以下，其基本組織由鐵素體和珠光體組成。因而，它們具有較高的強(qiáng)度，同時兼有較好的韌性與塑性。

　　2.化學(xué)成分

　　建筑鋼材中除鐵元素外，還包含碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(O)等元素，在許多情況下還要考慮各種合金元素。它們對鋼材會產(chǎn)生有利或不利的影響，分述如下。

　　(1)碳(C)：建筑鋼材中含碳量不大于 0.8%，C 含量的增加將提高鋼材的抗拉強(qiáng)度與硬度，但使塑性與韌性降低，焊接性能、耐腐蝕性能也隨之下降。

　　(2)硅(Si)：當(dāng)含硅量小于 1%時，Si 含量的增加可以顯著提高鋼材的強(qiáng)度及硬度，且對塑性及韌性無顯著影響。其原因在于，此時大部分 Si 溶于鐵素體中，使鐵素體得以強(qiáng)化。正是由于適量的

　　Si 可以多方面改善鋼的機(jī)械性能，所以它是鋼材的主加合金元素之一。

　　(3)錳(Mn)：錳可起脫氧去硫作用，故可有效消減因硫引起的熱脆性，還可顯著改善耐腐及耐磨性，增強(qiáng)鋼材的強(qiáng)度及硬度。錳的這些作用機(jī)理在于：錳原子溶于鐵素體中使其強(qiáng)化，而且還將珠光體細(xì)化，從而提高了強(qiáng)度。所以錳也是主要的合金元素之一。

　　(4)硫(S)：硫為有害元素。它引發(fā)熱脆性，建筑鋼材要求含硫量低于 0.045%。

　　(5)磷(P);磷為有害元素。它能引起冷脆性，磷可使鋼的耐磨性及耐腐蝕性提高。其他如氧也是鋼中的有害元素。

　　3.冶煉過程

　　鋼的冶煉過程對鋼材性能有直接影響。鋼在冶煉過程中，使化學(xué)成分得以嚴(yán)格控制，其中要特別指出的是要進(jìn)行脫氧。通過加入脫氧劑(鋁、錳、硅等)將氧化鐵還原。

　　4.加工處理

　　其原理為前面所述的增加晶格缺陷，因而加大了晶格間的滑移阻力。冷加工可以提高鋼材的屈服點(diǎn)，使塑性、韌性下降，但抗拉強(qiáng)度維持不變。

　　時效處理是指經(jīng)過冷加工的鋼材，常溫下存放 15d 左右，或加熱到 100～200ºC 并保持一定的時間。經(jīng)這樣處理可使屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高，抗拉強(qiáng)度也有增長，塑性、韌性繼續(xù)下降，還可使冷加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消除。時效處理效果的內(nèi)在原因是使鋼中 C、N 原子向缺陷處移動與富集，使鋼中缺陷增加，位錯阻力增大。鋼材的彈性模量在時效處理后基本維持不變。

　　例 3：建筑鋼材中含有各種雜質(zhì)元素，其中可能使鋼材冷脆性明顯增大的元素為( )。

　　(A)磷

　　(B)氧

　　(C)硫

　　(D)氮

　　答案：(A)