合金结构钢

什么是钢结构?作为一种规范的钢材类别，结构钢必须满足尺寸公差和成分的工业标准。在美国，钢材等级由ASTM国际规定和规范。同样，欧洲和加拿大也有自己的监管机构。

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什么是钢结构?

结构钢是一种受管制的钢，必须符合尺寸公差和成分的行业标准。在美国，钢种由ASTM国际标准规定和管理。同样，欧洲和加拿大也有自己的监管机构和标准。Shew-e钢管提供EN标准钢板和CSA G40.21钢板。

有多种结构钢等级可供选择，其中最流行的是ASTM A572和ASTM A36。这些钢种以及其他结构钢种主要用于桥梁和建筑物的建筑框架。

他们也被用于建造:

美国钢结构学会发表的一项研究表明，结构钢占所有建筑材料的47%，这使得人们遇到的一些结构、建筑或桥梁的设计很有可能是由结构钢负责的。

为了充分理解结构钢与非结构钢（如用于卡车车座、船舶或军用坦克的钢）之间的差异，重要的是查看结构钢的成分。

钢既可以由原材料制成，也可以由回收的旧钢制成。在将再生钢转变为新钢的过程中，现有钢被熔化和精炼以适应某些规格。用原材料炼钢的过程要长得多。

钢是一种含有碳和铁的合金，这两种元素都很丰富，但很少以纯形式存在。为了从原材料中制钢，铁是从含有大量氧化铁的铁矿石中获得的。美国的大部分铁矿石都是从明尼苏达州丰富的塔康铁矿中提取的。在提取过程中，塔孔石被磨成砂质成分，磁铁用于将铁矿石（以磁铁矿的形式）与其他物质和矿物分离。

虽然人们通常认为铁坚硬有力，但生铁矿石非常软，可以用刀子和一些肌肉来切割。铁基合金的强度来自于碳的加入。

铁碳合金通常是通过将焦炭与铁矿石结合并加热直到焦炭点燃来生产的。焦炭是一种富含碳的煤。由于这种强烈的加热，焦炭脱落碳，并附着在铁氧化物中的氧上，留下碳和铁的结合。这个过程叫做还原。

之后，材料中约有4%的碳，经过更多的加热和冷却过程，以减少碳的数量，使材料更加坚固和坚硬。一旦碳含量低于材料重量的2.1%，材料就会变成钢。为了制造结构钢，应进一步降低碳，直到其成分仅为0.05%-0.25%。

最后的结果是结构l钢,这是经济的价格，100%可回收，并具有较高的强度重量比。可提供不同等级的结构钢，所有结构钢的成分都有所不同。这些成分有助于确定任何特定项目所需的材料。

另一方面，可以对钢进行额外加工——通过更多的加热和冷却处理和/或添加合金，如钛、钼和铬——以提高硬度。这些过程影响整体脆性，在大多数情况下，使随后的材料不适合结构应用。

以下是由两种知名等级的结构钢组成:ASTM 572和ASTM A36。虽然其他结构钢等级具有类似的成分，但它们也可能含有额外的合金或经历了额外的加工。

*A514还含有0.2%的钼、0.48%的铬、0.05%的钒、0.02%的钛和0.003%的硼。

非结构钢和结构钢在成分上的主要区别在于，存在额外的合金，可提高硬度和脆性。在某些情况下，附加合金仍然能够制造结构级钢；然而，在其他情况下，所生产的钢在结构承载能力中使用时极为脆弱。

除了化学成分，抗拉强度和屈服强度有助于确定钢的等级和整体应用。

应力的最高点是屈服强度，材料将永久改变形状。例如，当有人从跳板上跳下时，跳板自然弯曲以吸收能量和重量，但当该人从跳板上跳下后，跳板将恢复其原始形状。冲浪板的屈服强度是指它在能量和重量作用下弯曲的点，即使在潜水员下水后也会保持永久弯曲。

结构钢的一个重要特性是，屈服必须有一定的屈服来吸收重量。例如，桥梁的屈服强度是桥梁在遭受永久性损坏之前所能承受的最大重量。

抗拉强度是指弯曲材料断裂的点。在上面的跳板示例中，这是打破跳板所需的能量和重量。

下图显示了三种常见结构钢的拉伸点和屈服点。这些点的计算单位为千磅/平方英寸（“ksi”）或磅/平方英寸（“psi”），如下所示。有时，它们也在兆帕中引用。

*产量取决于厚度，但最常见的等级是50 ksi。

这两个指标对工程师来说非常重要，因为他们为特定项目规划所需的材料。

结构中特别重要的是它们吸收能量的潜力。脆性材料在失效或破裂之前只能吸收少量能量。结构钢将延展性与强度结合在一起，使其能够在破坏前吸收大量能量。

夏比冲击试验——以负责冲击试验标准化的乔治·夏比（Georges Charpy）的名字命名——使用重锤摆来计算特定类型钢可吸收的能量量。夏比冲击试验更进一步，在不同温度下测试冲击。这对于室外恶劣温度下的钢结构至关重要。

对于钢结构工程，夏比试验是比较常见的。从母版上剪下一小块钢板样本，然后送到独立的实验室进行测试。结果告诉工程师材料是否足够他们的项目。这些信息已经从shew-e钢管提供的材料中获得，审查和改编

有关该来源的更多信息，请访问shew-e钢管。

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