发布日期：2018-03-02?浏览次数：17048
建筑钢材9个课时
【课题】任务一钢的生产与分类
任务二建筑钢材的主要技术性能
任务三钢材的化学成分
【教学目标】1.理解建筑钢材的生产及分类
2.掌握建筑钢材的主要力学性质
【教学重点】1.钢的生产加工及其对钢材质量的影响
2.钢的分类
3.建筑钢材的主要力学性质（抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性）
【教学难点】建筑钢材的主要力学性质
【教学方法】讲授、启发
1．复习、作业讲评10分钟
2．引入新课5分钟
3．讲授新课70分钟
4．小结、答疑10分钟
5．总结、作业布置5分钟
【审批】
【后记】
【教学过程】
任务一钢的生产加工与分类
7．1．1钢的生产加工及其对钢材质量的影响
建筑钢材是重要的建筑材料。它主要指用于钢结构中各种型材（如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等）、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝等。由于钢材在工厂生产中有较严格的工艺控制，因此质量通常能够得到保证。
建筑钢材具有一系列的优良性能。它有较高的强度，有良好的塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载；可以焊接和铆接，易于加工和装配，所以被广泛的应用于建筑工程中。但钢材也存在易锈蚀及耐火性差的缺点。
钢的生产加工与分类
建筑钢材是主要的建筑材料之一，它包括钢结构用钢材（如钢板、型钢、钢管等）和钢筋混凝土用钢材（如钢筋、钢丝等）。钢材是在严格的技术控制条件下生产的材料，与非金属材料相比，具有品质均匀稳定、强度高、塑性韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大
一、钢的生产
钢是由生铁生产而成。生铁的生产过程是：将铁矿石、熔剂（石灰石）、燃料（焦炭）置于高炉中,约在1750℃高温下，石灰石与铁矿石中的硅、锰、硫、磷等经过化学反应，生成铁渣，浮于铁水表面，铁渣和铁水分别从出渣口和出铁口放出，铁渣排出时用水急冷得水淬矿渣；排出的生铁中含有碳、硫、磷、锰等杂质。生铁又分为炼钢生铁（白口铁）和铸造生铁（灰口铁）。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能焊接、锻造、轧制。
炼钢的过程就是将生铁进行精练，使碳的含量降低到一定的限度，同时把其它杂质的含量也降低到允许范围内。所以，在理论上凡含碳量在2％以下，含有害杂质较少的Fe一C合金可称为钢。
根据炼钢设备的不同，常用的炼钢方法有空气转炉法、氧气转炉法、平炉法、电炉法。
（一）空气转炉炼钢法
（二）氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢法是以熔融铁水为原料，用纯氧代替空气，由炉顶向转炉内吹入高压氧气，能有效地除去磷、硫等杂质，使钢的质量显著提高，而成本却较低。常用来炼制优质碳素钢和合金钢。
（三）平炉炼钢法
（四）电炉炼钢法
电炉炼钢法是以生铁或废钢原料，利用电能迅速加热，进行高温生产。其熔炼温度高，而且温度可以由调节，清除杂质容易。因此，电炉钢的质量最好，但成本高。主要用于生产优质碳素钢及特殊合金钢。
在铸锭冷却过程中，由于钢内某些元素在铁的液相中的溶解度高于固相，使这些元素向凝固较迟的钢锭中心集中，导致化学成分在钢锭截面上分布不均匀，这种现象称为化学偏析，其中尤以硫、磷最为严重。偏析现象对钢的质量有很大影响。
7．1．2钢的分类
钢的品种繁多，分类方法很多，通常有按化学成分、质量、用途等几种分类方法。钢的分类见表7.1.1。
具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。
目前，在建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。
钢材的技术性质主要包括力学性能（抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳和硬度等）和工艺性能（冷弯和焊接）两个方面。
7.2.1力学性能
(一)拉伸性能
拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。
将低碳钢（软钢）制成一定规格的试件，放在材料试验机上进行拉伸试验，可以绘出如图7.2.1所示的应力一应变关系曲线。从图中可以看出，低碳钢受拉至拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（O一A）、屈服阶段（A－B）、强化阶段（B一C）和颈缩阶段（C一D）。
图7.2.1低碳钢受拉的应力一应变图
1.弹性阶段
曲线中OA段是一条直线，应力与应变成正比。如卸去外力，试件能恢复原来的形状，这种性质即为弹性，此阶段的变形为弹性变形。与A点对应的应力称为弹性极限，以σp表示。应力与应变的比值为常数，即弹性模量E,E=σ/ε。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。
2.屈服阶段
应力超过A点后，应力、应变不再成正比关系，开始出现塑性变形。应力增长滞后于应变的增长，当应力达B上点后（上屈服点），瞬时下降至B下屈服点），变形迅速增加，而此时外力则大致在恒定的位置上波动，直到B点这就是所谓的“屈服现象”，似乎钢材不能承受外力而屈服，所以AB段称为服阶段。与B下点（此点较稳定、易测定）对应的应力称为屈服点（屈服强度）用σs表示。钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑性变形，已不能满足使用要求，此屈服强度是设计上钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个数。
3.强化阶段
当应力超过屈服强度后，由于钢材内部组织中的晶格发生了畸变，阻止了晶格进一步滑移，钢材得到强化，所以钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高，一C呈上升曲线，称为强化阶段。对应于最高点C的应力值（σb）称为极限抗拉强度，简称抗拉强度。显然，σb是钢材受拉时所能承受的最大应力值。屈服强度和抗拉强度之比（即屈强比＝σs／σb）能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小其结构的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般0.60～0.75。
4.颈缩阶段
试件受力达到最高点C点后，其抵抗变形的能力明显降低，变形迅速发展，应力逐渐下降，试件被拉长，在有杂质或缺陷处，断面急剧缩小，直到断裂。故CD段称为颈缩阶段。
中碳钢与高碳钢（硬钢）的拉伸曲线与低碳钢不同，屈服现象不明显，难以测定屈服点，则规定产生残余变形为原标距长度的0.2％时所对应的应力值，作为硬钢的屈服强度，也称条件屈服点，用σ0.2表示。如图7.2.2所示。
图7.2.2中、高碳钢的应力-应变图图7.2.3钢材的伸长率
（二）塑性
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长率和断面收缩率表示。将拉断后的试件拼合起来，测定出标距范围内的长度L1（mm），其与试件原标距L0（mm）之差为塑性变形值，塑性变形值与之比L0称为伸长率（δ），如图7.2.3所示。伸长率（δ）即如下计算。
伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标，δ越大说明钢材的塑性越好。而一定的塑性变形能力，可保证应力重新分布，避免应力集中，从而钢材用于结构的安全性越大。
塑性变形在试件标距内的分布是不均匀的，颈缩处的变形最大，离颈缩部位越远其变形越小。所以原标距与直径之比越小，则颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越大，计算出来的δ值就大。通常以δ5和δ10分另表示L0＝5d0和L0＝10
d0时的伸长率。对于同一种钢材，其δ5>δ10。
（三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。钢材的冲击韧性是用有刻槽的标准试件，在冲击试验机的一次摆锤冲击下，以破坏后缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）来表示，其符号为αk。试验时将试件放置在固定支座上，然后以摆锤冲击试件刻槽的背面，使试件承受冲击弯曲而断裂。αk值越大，冲击韧性越好。对于经常受较大冲击荷载作用的结构，要选用αk值大的钢材。影响钢材冲击韧性的因素很多，如化学成分、生产质量、冷作及时效、环境温度等。
（四）耐疲劳性
钢材在交变荷载的反复作用下，往往在最大应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳性。疲劳破坏的危险应力用疲劳强度（或称疲劳极限）来表示，它是指疲劳试验时试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。一般把钢材承受交变荷载106～107次时不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。设计承受反复荷载且需进行疲劳验算的结构时，应了解所用钢材的疲劳极限。研究证明，钢材的疲劳破坏是拉应力引起的，首先在局部开始形成微细裂纹，其后由于裂纹尖端处产生应力集中而使裂纹迅速扩展直至钢材断裂。因此，钢材的内部成分的偏析、夹杂物的多少以及最大应力处的表面光洁程度、加工损伤等，都是影响钢材疲劳强度的因素。疲劳破坏经常是突然发生的，因而具有很大的危险性；往往造成严重事故。
（五）硬度
硬度是指金属材料在表面局部体积内，抵抗硬物压入表面的能力。亦即材料表面抵抗塑性变形的能力。测定钢材硬度采用压入法。即以一定的静荷载（压力），把一定的压头压在金属表面，然后测定压痕的面积或深度来确定硬度。按压头或压力不同，有布氏法、洛氏法等，相应的硬度试验指标称布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）。较常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。
当HB<175时，σb≈0.36HB
当HB>175时，σb≈0.35HB
根据这一关系，可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算该钢材的σb。
7.2.2工艺性能
良好的工艺性能，可以保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能均是建筑钢材的重要工艺性能。
（一）冷弯性能
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能指标是以试件弯曲的角度（α）和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值（d／α）来表示。
钢材的冷弯试验是通过致敬（或厚度）为α的试件，采用标准规定的弯心直径d(d=nα),弯曲到规定的弯曲角（170°或90°）时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。钢材弯曲时的弯曲角度愈大，弯心直径愈小，则表示其冷弯性能愈好。图7.2.4为弯曲时不同弯心直径的钢材冷弯试验。
图7.2.4钢材的冷弯试验
通过冷弯试验更有助于暴露钢材的某些内在缺陷。相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷，冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。
（二）焊接性能
在建筑工程中，各种型钢、钢板、钢筋及预埋件等需用焊接加工。钢结构有90％以上是焊接结构。焊接的质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢的焊接性能。
钢材的可焊性是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。可焊性好的钢材指易于用一般焊接方法和工艺施焊，焊口处不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷；焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材，硬脆倾向小。钢材可焊性能的好坏，主要取决于钢的化学成分。含碳量高将增加焊接接头的硬脆性，含碳量小于0.25％的碳素钢具有良好的可焊性。
钢筋焊接应注意的问题是：冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；钢筋焊接之前，焊接部位应清除铁锈、熔渣、油污等；应尽量避免不同国家的进口钢筋之间或进口钢与国产钢筋之间的焊接。
（三）冷加工性能及时效处理
1.冷加工强化处理
将钢材在常温下进行冷加工（如冷拉、冷拔或冷轧），使之产生塑性变形，从而提高屈服强度，但钢材的塑性、韧性及弹性模量则会降低，这个过程称为冷加工强化处理。建筑工地或预制构件厂常用的方法是冷拉和冷拔。
冷拉是将热轧钢筋用冷拉设备加力进行张拉，使之伸长。钢材经冷拉后倔服强度可提高20％～30％，可节约钢材10％～20％，钢材经冷拉后屈服阶段缩短，伸长率降低，材质变硬。
冷拔是将光面圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，每次拉拔断面缩小应在10％以下。钢筋在冷拔过程中，不仅受拉，同时还受到挤压作用，因而冷拔的作用比纯冷拉作用强烈。经过一次或多次冷拔后的钢筋，表面光洁度高，屈服强度提高40％～60％，但塑性大大降低，具有硬钢的性质。
2.时效
钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d或加热至100～200℃，保持2h左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性继续降低，这种现象称为时效。前者称为自然时效，后者称为人工时效。
钢材经冷加工及时效处理后，其性质变化的规律，可明显地在应力—应变图上得到反映，如图7.2.5所示。图中OABCD为未经冷拉和时效试件的σ—ε曲线。当试件冷拉至超过屈服强度的任意一点K，卸去荷载，此时由于试件已产生塑性变形，则曲线沿KO’下降，K0’大致与AO平行。如立即再拉伸，则σ一ε曲线将成为0’KCD（虚线），屈服强度由B点提高到K点。但如在K点卸荷后进行时效处理，然后再拉伸，则σ一ε曲线将成为0’K1C1D1，这表明冷拉时效以后，屈服强度和抗拉强度均得到提高，但塑性和韧性则相应降低。
图7.2.5钢筋冷拉时效后应力—应变图的变化
(四)钢材的热处理
钢材的热处理通常有以下几种基本方法。
1.淬火
2.回火
3.退火
4.正火
5.化学热处理
化学热处理是对钢材表面进行的热处理，它是利用某些化学元素向钢表层内进行扩散，以改变钢材表面上的化学成分和性能。常用的方法有渗碳法、氮化法、氰化法等。
任务三钢的化学成分
（1）碳（C）：它是钢中的重要元素。当含碳量低于0.7%随着含碳量的增加，钢的抗拉强度和硬度提高，而塑性及韧性降低。同时，还将使钢的冷弯、焊接及抗腐蚀等性能降低，并增加钢的冷脆性和时效敏感性。
（2）硅(Si):它是钢中的有益元素，是为了脱氧去硫而加入的。是钢的主要合金元素，含量常在1%左右，可以提高强度，对塑性和韧性没有明显影响，但含量超过1%时，冷脆性增加，可焊性变差。
（3）锰(Mn)：能消除钢的热脆性，改善热加工性能。当含量为0.7%-1%时，可显著提高钢的强度和硬度，几乎不降低塑性和韧性，所以它也是钢中的主要合金元素之一。当其含量大于1%时，在提高强度的同时，塑性及韧性有所下降，可焊性变差。
（4）磷(P)它是钢中的有害元素，由炼钢原料带入。可显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温下冲击韧性下降更为明显。常把这种现象称为冷脆性。磷还能使钢的冷弯性能降低，可焊性变坏。但磷可使钢材的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性提高。
（5）硫(S)：在钢的热加工时易引起钢的脆裂，称为热脆性。硫的存在还使钢的冲击韧性、
疲劳强度、可焊性及耐蚀性降低，即使微量存在也对钢有害，因此，硫的含量要严格控制。
（6）氧、氮：也是钢中的有害元素，它们显著降低钢的塑性和韧性，以及冷弯性能和可焊性能。
（7）铝、钛、钒、铌：均是炼钢时强脱氧剂，也是合金钢常用的元素。适量加入到钢内，可改善钢的组织，细化晶粒，显著提高强度和改善韧性。
小结：1、建筑钢材的生产及分类
2、建筑钢材的主要力学性质（抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性）
3、钢的化学成分对钢材的影响
【课题】任务四建筑钢材的标准与选用
任务五钢筋混凝土结构用钢
【教学目标】1.掌握钢材的选用原则
2.熟悉钢材的锈蚀及防止
【教学重点】钢材的选用选择
【教学难点】钢材的选用
复习：1.钢的分类
2.建筑钢材的主要技术性能
任务四建筑钢材的标准与选用
建筑工程用钢有钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢两类，前者主要应用型钢和钢板，后者主要采用钢筋和钢丝。
7．4．1钢结构用钢材
钢结构用钢主要有碳素结构钢和低合金结构钢两种。
7.5.1.1碳素结构钢
1.碳素结构钢的牌号及其表示方法
碳素结构钢的牌号由四个部分组成：屈服点的字母（Q）、屈服点数值（N／mm2）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧程度符号（F、B、Z、TZ）。碳素结构钢的质量等级是按钢中硫、磷含量由多至划分的，随A、B、C、D的顺序质量等级逐级提高。当为镇静钢或特殊镇静钢时，则牌号表示“Z”与“TZ”符号可予以省略。
按标准规定，我国碳素结构钢分五个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。例如Q235—A·F，它表示：屈服点为235N／mm2的平炉或氧气转炉生产的A级沸腾碳素结构钢。
2.碳素结构钢的技术要求
按照标准GB700—77规定，碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、生产方法、交货状态、表面质量等五个方面。各牌号碳素结构钢的化学成分及力学性能应分别符合表7.5.1、表7.5.2的要求。
3.碳素结构钢各类牌号的特性与用途
建筑工程中常用的碳素结构钢牌号为Q235，由于该牌号钢既具有较高的强度，又具有较好的塑性和韧性，可焊性也好，故能较好地满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求。相反用Q195和Q215号钢，虽塑性很好，但强度太低；而Q255和Q275号钢，其
强度很高，但塑性较差，可焊性亦差，所以均不适用。
Q235号钢生产方便，成本较低，故在建筑中应用广泛。由于塑性好，在结构中能保证在超载、冲击、焊接、温度应力等不利条件下的安全：并适于各种加工，大量被用作轧制各种型钢、钢板及钢筋。其力学性能稳定，对轧制、加热、急剧冷却时的敏感性较小。其中Q235—A级钢，一般仅适用于承受静荷载作用的结构，Q235—C和D级钢可用于重要焊接的结构。另外，由于Q235—D级钢含有足够的形成细晶粒结构的元素，同时对硫、磷有害元素控制严格，故其冲击韧性很好，具有较强的抗冲击、振动荷载的能力，尤其适宜在较低温度下使用。
Q195和Q215号钢常用作生产一般使用的钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等；Q255及Q275号钢多用于生产机械零件和工具等。
7.5.1.2低合金高强度结构钢
低合金高强度结构钢是在碳素钢结构钢的基础上，添加少量的一种或多种合金元素（总含量<
5%）的一种结构钢。其目的是提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性与耐低温性等。因而它是综合性较为理想的建筑钢材，在大跨度、承重动荷载和冲击荷载的结构中更适用。此外，与使用碳素钢相比，可以节约钢材20%～30%，而成本并不很高。
1.低合金结构钢的牌号及其表示方法
根据国家标准（GB1591—94）规定，我国低合金结构钢共有5个牌号，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其牌号的表示由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D、E五级）三部分组成。
2.低合金结构钢的应用
低合金结构钢主要用于轧制各种型钢（角钢、槽钢、工字钢）、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、大跨度结构、高层结构及桥梁工程等，尤其对用于大跨度和大柱网的结构，其技术经济效果更为显著。
7.5.1热轧钢筋
钢筋混凝土用热轧钢筋，根据其表面状态特征、工艺与供应方式可分为热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋与热轧热处理钢筋等，热轧带肋钢筋通常为圆形横截面，且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。按肋纹的形状分为月牙肋和等高肋，如图7.5.1所示；热轧钢筋按其力学性能，分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，其强度等级代号分别为R235、RL335、RL400、
RL540。其中Ⅰ级钢筋由碳素结构钢轧制，其余均由低合金钢轧制而成。
Ⅰ级钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，故广泛用于普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。Ⅱ级和Ⅲ级钢筋的强度较高，塑性和焊接性能也较好，广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。Ⅳ级钢筋强度高，但塑性和可焊性较差，可用作预应力钢筋。
图7.5.1带肋钢筋外形
7.5.2冷轧带肋钢筋
热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋，即成为冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为五个牌号，分别为CRB550、CRB650、CRB700CRB970、CRB1170。C、R、B分别为冷轧、带肋、钢筋三个词的英文首位字母，数值为抗拉强度的最小值。与冷拔低碳钢丝相比，冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好，与钢筋粘结牢固，节约钢材，质量稳定等优点。
7.5.3预应力混凝土用热处理钢筋
预应力混凝土用热处理钢筋是用热轧带肋钢筋经淬火和回火调质处理后的钢筋。有直径为6、7.2、10（mm）三种规格。热处理钢筋成盘供应，每盘长约100～120m，开盘后钢筋自然伸直，按要求的长度切断。
预应力混凝土用热处理钢筋的优点是：强度高，可代替高强钢丝使用；配筋根数少，节约钢材；锚固性好，不易打滑，预应力值稳定；施工简便，开盘后钢筋自然伸直，不需调直，不能焊接。主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，也用于预应力梁、板结构及吊车梁等。
7.5.4预应力混凝土用优质钢丝及钢绞线
1.预应力混凝土用钢丝
预应力混凝土用钢丝是高碳钢盘条经淬火、酸洗、冷拉加工而制成的高强度钢丝。
（1）分类及代号
预应力混凝土用钢丝按下列分类。
按交货状态分为：冷拉钢丝（代号L）、矫直回火钢丝（代号J）两种。
按外形分为：光面钢丝、刻痕钢丝（代号K）两种。
（2）技术性能
预应力钢丝具有强度高、柔性好、松弛率低、耐蚀等特点，适用于各种特殊要求的预应力结构，主要用于大跨度屋架及薄腹梁、大跨度吊车梁、桥梁、电杆、轨枕等的预应力钢筋。其技术性能应该符合《预应力混凝土用钢丝》（GB5223—75）的要求。
2.预应力混凝土用钢铰线
预应力混凝土用钢绞线是由7根直径为2.5～5.0mm的高强度钢丝，绞捻后经一定热处理清除内应力而制成。一般以一根钢丝为中心，其余6根钢丝围绕着进行螺旋状左捻绞合，再经低温回火制成。钢铰线直径有9.0mm、12.0mm和15.0mm三种。预应力混凝土用钢铰线按其应力松弛性能分为两种：
应力松弛级别代号
Ⅰ级松弛Ⅰ
Ⅱ级松弛Ⅱ
钢铰线具有强度高、与混凝土粘结性好、段面面积大，使用根数少，在结构中布置方便，易于锚固等优点。主要用于大跨度、大负荷的后张法预应力屋架、桥梁和薄腹梁等结构的预应力筋。
7.5.5钢材的选用原则
钢材的选用一般遵循下面原则：
（1）荷载性质对于经常承受动力或振动荷载的结构，容易产生应力集中，从而引起疲劳破坏，需要选用材质高的钢材。
（2）使用温度对于经常处于低温状态的结构，钢材容易发生冷脆断裂，特别是焊接结构更甚，因而要求钢材具有良好的塑性和低温冲击韧性。
（3）连接方式对于焊接结构，当温度变化和受力性质改变时，焊缝附近的母体金属容易出现冷、热裂纹，促使结构早期破坏。所以焊接结构对钢材化学成分和机械性能要求应较严。
（4）钢材厚度钢材力学性能一般随厚度增大而降低，钢材经多次轧制后、钢的内部结晶组织更为紧密，强度更高，质量更好。故一般结构用的钢材厚度不宜超过40mm。
（5）结构重要性选择钢材要考虑结构使用的重要性，如大跨度结构、重要的建筑物结构，须相应选用质量更好的钢材。
7.6钢材的锈蚀及防止
7.6.1钢材的锈蚀
钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏过程。根据锈蚀作用的机理，钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种：
(1)化学锈蚀
化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材表面形成疏松的氧化物。在常温下，钢材表面能形成一薄层起保护作用的氧化膜FeO，可以防止钢材进一步锈蚀。因而在干燥环境下，钢材锈蚀进展缓慢，但在温度和湿度较高的环境中，这种锈蚀进展加快。
(2)电化学锈蚀
电化学锈蚀是建筑钢材在存放和使用中发生锈蚀的主要形式。它是指钢材与电解质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起的锈蚀。潮湿环境中的钢材表面会被一层电解质水膜所覆盖，而钢材含有铁、碳等多种成分，由于这些成分的电极电位不同，从而钢的表面层在电解质溶液中构成以铁素体为阳极，以渗碳体为阴极的微电池。在阳极，铁失去电子成为Fe2+进入水膜；在阴极，溶于水膜中的氧被还原生成0H—，随后两者结合生成不溶于水的Fe（OH）2，并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe（OH）3。由于铁素体基体的逐渐锈蚀，钢组织中的渗碳体等暴露出来的越来越多，于是形成的微电池数目也越来越多，钢材的锈蚀速度也就愈益加速。
影响钢材锈蚀的主要因素是水、氧及介质中所含的酸、碱、盐等。同时钢材本身的组织成分对锈蚀影响也很大。埋于混凝土中的钢筋，由于普通混凝土的Ph值为12左右，处于碱性环境，使之表面形成一层碱性保护模，它有较强的阻止锈蚀继续发展的能力，故混凝土中的钢筋一般不易锈蚀。
7.6.2锈蚀的防止
（1）保护层法
通常的方法是采用在表面施加保护层，使钢材与周围介质隔离。保护层可分为金属保护层和非金属保护层两类。
非金属保护层常用的是在钢材表面刷漆，常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有调和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等，该方法简单易行，但不耐久。此外，还可以采用塑料保护层、沥青保护层、搪瓷保护层等。
金属保护层是用耐蚀性较好的金属，以电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面，如镀锌、镀锡、镀铬等。薄壁钢材可采用热浸镀锌或镀锌后加涂塑料涂层等措施。
混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境条件等考虑混凝土的质量要求，主要是保证混凝土的密实度（控制最大水比和最小水泥用量、加强振捣）、保证足够的保护层厚度、限制氯盐外加剂的掺和量和保证混凝土一定的碱度等；还可掺用阻锈剂（如亚硝酸钠等）。国外有采用钢筋镀锌、镀镍等方法。对于预应力钢筋，一般含碳量较高，又多系经过变形加工或冷加工、因而对锈蚀破坏较敏感，特别是高强度热处理钢筋，容易产生应力锈蚀现象。故重要的预应力承重结构，除禁止掺用氯盐外，应对原材料进行严格检验。
（2）制成合金钢
钢材的组织及化学成分是引起锈蚀的内因。通过调整钢的基本组织或加入某些合金元素、可有效地提高钢材的抗腐蚀能力。例如，在钢中加入一定量的合金元素铬、镍、钛等，制成不锈钢，可以提高耐锈蚀能力。
本章小结：
钢材是建筑工程中最重要的金属材料。在工程中应用的钢材主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。钢材具有强度高，塑性及韧性好，可焊可铆，易于加工、装配等优点，已被广泛的应用于各工业领域中。在建筑工程中，钢材用来制作钢结构构件及做混凝土结构中的增强材料，已成为常用的重要的结构材料。尤其在当代迅速发展的大跨度、大荷载、高层的建筑中，钢材已是不可或缺的材料。
近年迅速发展的低合金高强度结构钢，是在碳素结构钢的基本成分中加入5％以下的合金元素的新型材料。其强度得到显著提高，同时具有良好的塑性、冲击韧性、耐蚀性、耐低温冲击等优良性能，所以在预应力钢筋混凝土结构的应用中，取得良好的技术经济效果，因而是大力推广的钢种。
为了更好的利用钢材，因此，在本章学习中，应掌握钢材的成分、组织结构、制作对技术性能的影响，了解各品种钢材的特性及其正确合理的应用方法，如何防止锈蚀，使结构物经久耐用。
钢材也是工程中耗量较大而价格昂贵的建筑材料，所以如何经济合理的利用钢材，以及设法用其它较廉价的材料来代替钢材，以节约金属材料资源，降低成本，也是非常重要的课题。