鋼材基本性質(zhì)

1、鋼材的技術(shù)性質(zhì)鋼材的技術(shù)性質(zhì)1. 抗拉性能抗拉性能 抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性質(zhì)。其技術(shù)指標(biāo)為由拉力試驗(yàn)測(cè)定的性質(zhì)。其技術(shù)指標(biāo)為由拉力試驗(yàn)測(cè)定的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。低碳鋼屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。低碳鋼（軟鋼）受拉的應(yīng)力一應(yīng)變圖能夠較好（軟鋼）受拉的應(yīng)力一應(yīng)變圖能夠較好地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)，見圖地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)，見圖8.低碳鋼受拉時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變圖低碳鋼受拉時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變圖3. 按有害雜質(zhì)含量分類按有害雜質(zhì)含量分類 接鋼中有害雜質(zhì)磷（）和硫（接鋼中有害雜質(zhì)磷（）和硫（S）含）含量的多少，鋼材可分為以下四類：量的多少，鋼材可分為以下四類：（）普

2、通鋼。（）普通鋼。磷含量不大于磷含量不大于0.045；硫含量不大于硫含量不大于0.050%。（）優(yōu)質(zhì)鋼。（）優(yōu)質(zhì)鋼。 磷含量不大于磷含量不大于0.035%；硫含量不大于硫含量不大于0.035%。（）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。（）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于磷含量不大于 0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.015%。（）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。（）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于磷含量不大于0.025%；硫含量不大于；硫含量不大于0.015%。|（）屈服點(diǎn)：（）屈服點(diǎn)：當(dāng)試件拉力在當(dāng)試件拉力在 范范圍內(nèi)時(shí)，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，圍內(nèi)時(shí)，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，因此，該階應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)

3、，因此，該階段被稱為彈性階段。當(dāng)對(duì)試件的拉伸進(jìn)段被稱為彈性階段。當(dāng)對(duì)試件的拉伸進(jìn)入塑性變形的屈服階段時(shí)，稱屈服入塑性變形的屈服階段時(shí)，稱屈服下限下所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服強(qiáng)度或屈下限下所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)，記做服點(diǎn)，記做s。設(shè)計(jì)時(shí)一般以。設(shè)計(jì)時(shí)一般以s作為強(qiáng)作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的鋼度取值的依據(jù)。對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的鋼材，規(guī)定以材，規(guī)定以0.2殘余變形時(shí)的應(yīng)力殘余變形時(shí)的應(yīng)力0.2作為屈服強(qiáng)度。作為屈服強(qiáng)度。（）抗拉強(qiáng)度：（）抗拉強(qiáng)度：從圖從圖8中曲中曲線逐步上升可以看出：試件在屈服階段線逐步上升可以看出：試件在屈服階段以后，其抵抗塑性變形的能力又重新提以后，其抵抗塑性變形的能

4、力又重新提高，稱為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)的高，稱為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用b表示。表示。 設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈強(qiáng)比強(qiáng)比sb有一定意義。有一定意義。屈強(qiáng)比愈小，屈強(qiáng)比愈小，反映鋼材受力超過屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠反映鋼材受力超過屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性愈大，因而結(jié)構(gòu)的安全性愈高。但屈性愈大，因而結(jié)構(gòu)的安全性愈高。但屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。用。(3) 伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率：圖圖8中當(dāng)曲線到達(dá)點(diǎn)中當(dāng)曲線到達(dá)點(diǎn)后，試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅后，試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅速增加，

5、產(chǎn)生速增加，產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象頸縮現(xiàn)象”而斷裂。量而斷裂。量出拉斷后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度出拉斷后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度Ll，標(biāo)距的伸，標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距長(zhǎng)值與原始標(biāo)距L0的的百分率稱為伸長(zhǎng)率。百分率稱為伸長(zhǎng)率。即即%100001LLL |伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率表征了鋼材的塑性變形能力。表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時(shí)頸縮處的伸長(zhǎng)較由于在塑性變形時(shí)頸縮處的伸長(zhǎng)較大，故當(dāng)原始標(biāo)距與試件的直徑之大，故當(dāng)原始標(biāo)距與試件的直徑之比愈大，則頸縮處伸長(zhǎng)中的比重愈比愈大，則頸縮處伸長(zhǎng)中的比重愈小，因而計(jì)算的伸長(zhǎng)率會(huì)小些。通小，因而計(jì)算的伸長(zhǎng)率會(huì)小些。通常以常以5和和10分別表示分別表示L0=5d0和和 L0=10d0（0為

6、試件直徑）時(shí)的伸為試件直徑）時(shí)的伸長(zhǎng)率。對(duì)同一種鋼材，長(zhǎng)率。對(duì)同一種鋼材，5應(yīng)大于應(yīng)大于10。冷彎性能冷彎性能 冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。 冷彎性能指標(biāo)冷彎性能指標(biāo)是通過試件被彎曲的是通過試件被彎曲的角度（角度（90、180）及彎心直徑）及彎心直徑 對(duì)對(duì)試件厚度（或直徑）試件厚度（或直徑）a的比值（的比值（/a）區(qū)）區(qū)分的，試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑分的，試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、進(jìn)行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。裂

7、縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。 鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度都鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度都會(huì)影響鋼材的沖擊韌性。試驗(yàn)表明，沖擊韌性隨溫度的降會(huì)影響鋼材的沖擊韌性。試驗(yàn)表明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍時(shí)，突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的時(shí)，突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。冷脆性。 發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為臨界溫度臨界溫度，其數(shù)值愈低，說明，其數(shù)值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以

8、在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用脆性臨界溫度較工作溫度為低的鋼材。當(dāng)選用脆性臨界溫度較工作溫度為低的鋼材。 隨時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高，塑性和沖擊韌性下隨時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高，塑性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為降的現(xiàn)象稱為時(shí)效時(shí)效。完成時(shí)效變化的過程可達(dá)數(shù)十年，但。完成時(shí)效變化的過程可達(dá)數(shù)十年，但是鋼材如經(jīng)受冷加工變形，或使用中經(jīng)受震動(dòng)和反復(fù)荷載是鋼材如經(jīng)受冷加工變形，或使用中經(jīng)受震動(dòng)和反復(fù)荷載的影響，時(shí)效可迅速發(fā)展。因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度的影響，時(shí)效可迅速發(fā)展。因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度稱為時(shí)效敏感性，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用時(shí)效敏稱為時(shí)效敏感性，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用時(shí)效敏感性

9、小的鋼材。感性小的鋼材。沖擊韌性沖擊韌性 沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。載的能力。沖擊韌性指標(biāo)沖擊韌性指標(biāo)是通過標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)，用沖擊即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)，用沖擊韌性韌性ak（/cm2）表示。）表示。ak值愈大，值愈大，沖擊韌性愈好。沖擊韌性愈好。 硬度硬度 鋼材的硬度鋼材的硬度是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。

10、常用的測(cè)定硬度的方壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。常用的測(cè)定硬度的方法有布氏法和洛氏法。法有布氏法和洛氏法。 布氏法的測(cè)定原理布氏法的測(cè)定原理是利用直徑為（）是利用直徑為（）的淬火鋼球，以的淬火鋼球，以P（）的荷載將其壓入試件表面，（）的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間后卸除荷載，即得到直徑為經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間后卸除荷載，即得到直徑為（）的壓痕，以壓痕表面積（）除荷（）的壓痕，以壓痕表面積（）除荷載，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值，載，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值，以數(shù)字表示，不帶單位。以數(shù)字表示，不帶單位。 洛氏法測(cè)定的原理與布洛氏法測(cè)定的原理與布氏法相似，但系根據(jù)壓頭壓入試件的深度來表示

11、氏法相似，但系根據(jù)壓頭壓入試件的深度來表示硬度值，洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱硬度值，洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱處理效果。處理效果。耐疲勞性耐疲勞性 在反復(fù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼材往往在在反復(fù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指疲勞試驗(yàn)中，試件在交變應(yīng)力限來表示，它是指疲勞試驗(yàn)中，試件在交變應(yīng)力作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。受的最大應(yīng)力。 一般認(rèn)為，鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起一般認(rèn)為，鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起的，因此，鋼材的疲勞極限與其抗拉強(qiáng)度有關(guān)，的，因此，鋼材的疲勞極限與其抗拉強(qiáng)度有關(guān)，一般抗拉強(qiáng)度高，其疲勞極限也較高。由于疲勞一般抗拉強(qiáng)度高，其疲勞極限也較高。由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的疲裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的疲勞極限不僅與其內(nèi)部組織有關(guān)，也和表面質(zhì)量有勞極限不僅與其內(nèi)部組織有關(guān)，也和表面質(zhì)量有關(guān)。關(guān)。焊接性能