為了確保質量和安全，這些鋼材應具有較高的強度、塑性和韌性，以及良好的加工性能。我國《規(guī)范》具體推薦碳素結構鋼中的Q235和低合金高強度結構鋼中的Q345、Q390和Q420等牌號的鋼材作為承重鋼結構用鋼。
鋼結構
    鋼材的性能與其化學成分、組織構造、冶煉和成型方法等內在因素密切相關，同時也受到荷載類型、結構形式、連接方法和工作環(huán)境等外界因素的影響。本章簡要介紹鋼材的生產過程和組織構造；重點介紹鋼材的主要性能以及各種因素對鋼材性能的影響；介紹鋼材的種類、規(guī)格及選用原則。

山西鋼結構的材料之鋼材的生產
2. 2.1  鋼材的冶煉
    除了天外來客——隕石中可能存在少量的天然鐵之外，地球上的鐵都蘊藏在鐵礦中。從鐵礦石開始到*終產品的鋼材為止，鋼材的生產大致可分為煉鐵、煉鋼和軋制三道工序。
    1．山西鋼結構的材料煉鐵
    礦石中昀鐵是以氧化物的形態(tài)存在的，因此要從礦石中得到鐵，就要用與氧的親和力比鐵更大的物質——一氧化碳與碳等還原劑，通過還原作用從礦石中除去氧，還原出鐵。同時，為了使砂質和粘土質的雜質（礦石中的廢石）易于熔化為熔渣，常用石灰石作為熔劑。所有這些作用只有在足夠的溫度下才會發(fā)生，因此鐵的冶煉都是在可以鼓入熱風的高爐內進行。
裝入爐膛內的鐵礦石、焦炭、石灰石和少量的錳礦石，在鼓入的熱風中發(fā)生反應，在高溫下成為熔融的生鐵（含碳量超過2. 06%的鐵碳合金稱為生鐵或鑄鐵）和漂浮其上的熔渣。常溫下的生鐵質堅而脆，但由于其熔化溫度低，在熔融狀態(tài)下具有足夠的流動性，且價格低廉，故在機械制造業(yè)的鑄件生產中有廣泛的應用。鑄鐵管是土木建筑業(yè)中少數(shù)應用生

§2.2  鋼材的生產鐵的例子之一。
    2．煉鋼
    含碳量在2. 06%以下的鐵碳合金稱為碳素鋼。因此，當用生鐵制鋼時，必須通過氧化作用除去生鐵中多余的碳和其他雜質，使它們轉變?yōu)檠趸镞M入渣中，或成氣體逸出。這一作用也要在高溫下進行，稱為煉鋼。常用的煉鋼爐有三種形式：轉爐、平爐和電爐。
    電爐煉鋼是利用電熱原理，以廢鋼和生鐵等為主要原料，在電弧爐內冶煉。由于不與空氣接觸，于清除雜質和嚴格控制化學成分，煉成的鋼質量好。但因耗電量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。
    轉爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣使爐內生鐵熔液中的碳和其他雜質氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘骸?br />
氧氣項吹轉爐冶煉的鋼中有害元素和雜質少，質量和加工性能優(yōu)良，且可根據(jù)需要添加不同的元素，冶煉碳素鋼和合金鋼。由于氧氣頂吹轉爐可以利用高爐煉出的生鐵熔液直接煉鋼，生產周期短，效率高，質量好，成本低，己成為國內外發(fā)展*快的煉鋼方法。
    平爐煉鋼是利用煤氣或其他燃料供應熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。平爐的原料廣泛，容積大，產量高，冶煉工藝簡單，化學成分易于控制，煉出的鋼質量優(yōu)良。但平爐煉鋼周期長，效率低，成本高，現(xiàn)己逐淅被氧氣頂吹轉爐煉鋼所取代。
    3．鋼結構的材料鋼材的澆注和脫氧
    按鋼液在煉鋼爐中或盛鋼桶中進行脫氧的方法和程度的不同，碳素結構鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼四類。沸騰鋼采用脫氧能力較弱的錳作脫氧劑，脫氧不完全，在將鋼液澆注入鋼錠模時，會有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象。

沸騰鋼在鑄模中冷卻很快，鋼液中的氧化鐵和碳作用生成的一氧化碳氣體不能全部逸出，凝固后在鋼材中留有較多的氧化鐵夾雜和氣孔，鋼的質量較差。鎮(zhèn)靜鋼采用錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵的過程中還會產生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時不會出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。這種鋼質量好，但成本高。半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，再用鋁補充脫氧，其脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強度結構鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。
鋼結構廠房
    隨著冶煉技術的不斷發(fā)展，用連續(xù)鑄造法生產鋼坯（用作軋制鋼材的半成品）的工藝和設備已逐漸取代了笨重而復雜的鑄錠一開坯一初軋的工藝流程和設備。連鑄法的特點是：鋼液由鋼包經過中間包連續(xù)注入被水冷卻的銅制鑄模中，冷卻后的坯材被切割成半成品。
連鑄法的機械化、自動化程度高，可采用電磁感應攪拌裝置等*設施提高產品質量，生產昀鋼坯整體質量均勻，但只有鎮(zhèn)靜鋼才適合連鑄工藝。因此國內大鋼廠己很少生產沸騰鋼，若采用沸騰鋼，不但質量差，而且供貨困難，價格并不便宜。
2.2.2  山西鋼結構的材料之鋼材的組織構造和缺陷
    1．鋼材的組織構造
    碳素結構鋼是通過在強度較低而塑性較好的純鐵中加適量的碳來提高強度的，一般常用的低碳鋼含碳量不超過0. 25%。低合金山西結構鋼則是在碳素結構鋼的基礎上，適當添加總量不超過5%的其他合金元素，來改善鋼材的性能。
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