土木工程材料

钢材优点：强度高、材质均匀、塑性韧性好、可焊；缺点：易锈、耐火差、生产能耗高。高炉得生铁后经转炉吹氧（约$1.2\,\mathrm{MPa}$）或电炉冶炼，使含碳量降至$<2\%$并降低有害杂质。

按化学成分分非合金钢、低合金钢、合金钢；按脱氧程度分沸腾钢 F、镇静钢 Z、半镇静钢 b、特殊镇静钢 TZ。镇静钢致密均匀，重要结构宜用；沸腾钢成本低但偏析多孔。

按用途分结构钢、工具钢、特殊钢。建筑用钢产品含型材、板材、线材、管材；钢筋混凝土与预应力用钢筋、钢丝、钢绞线等。

低碳钢拉伸分弹性、屈服、强化、颈缩阶段。弹性模量约$E=(2.0\sim 2.1)\times 10^5\,\mathrm{MPa}$；设计常取屈服点$\sigma_s$（取下屈服）。抗拉强度$\sigma_b$；屈强比$\sigma_s/\sigma_b$过小利用率低、过大安全储备不足。

伸长率$\delta=(l_1-l_0)/l_0\times 100\%$；短试件$l_0=5d_0$得$\delta_5$，长试件$l_0=10d_0$得$\delta_{10}$，同钢$\delta_5>\delta_{10}$。

冲击韧性$a_k=W/A$；温度低于脆性转变温度时$a_k$骤降出现冷脆。疲劳极限$\sigma_{-1}$常取$N=10^7$次循环对应应力。

布氏硬度$HBW=0.102\cdot 2F/[\pi D(D-\sqrt{D^2-d^2})]$；压痕直径宜$0.24D<d<0.6D$。冷弯以弯心直径$d=na$与弯角衡量塑性与内部缺陷，外观无裂纹为合格。

时效敏感性高的钢经冷加工并时效后冲击韧性下降更显著，承受动载的吊车梁、桥梁等宜选低时效敏感性钢材。

铁有同素异构：高温$\delta$-Fe、$910\sim 1390^\circ\mathrm{C}$的$\gamma$-Fe（面心）、低温$\alpha$-Fe（体心）。缺陷分点、线（位错）、面（晶界）缺陷，影响强度与塑性。

基本组织：铁素体 F（塑性好强度低）、奥氏体 A、渗碳体$Fe_3C$（硬脆）、珠光体 P、莱氏体 Ld。建筑钢含碳量一般$<0.8\%$：随 C 增加，铁素体减少珠光体增多，强硬度升、塑韧性降。