钢筋抗拉性能详解，选购必看屈服点指标

1.4　钢筋的性能1.4.1　钢筋的力学性能1.抗拉性能

钢筋所具备的抗拉性能，通常是借由钢筋于拉力作用之时的应力 - 应变图予以呈现。热轧而成的钢筋具备软钢的性质，存在显著的屈服点，其应力与应变之间的关系，如同图 1 - 17 所展示的那般。

图1-17　软钢受拉时的应力-应变图

（1）图中的OA段，是构件受力时的弹性阶段，施加外力时，钢筋会伸长，除去外力，钢筋能恢复到原来的长度，此阶段就被称作弹性阶段，在这一阶段内所发生的变形，被称为弹性变形，A点所对应的应力，被叫作弹性极限或者比例极限，用σp来表示，OA呈现直线状，这表明在OA阶段内，应力与应变的比值是一个常数，这个常数被称作弹性模量，用符号E来表示，弹性模量 E，可以反映出材料抵抗弹性变形的能力。用于工程的，常被使用的HPB300级钢筋，它的弹性模量E，处于（2.0～2.1）×105N/mm2这个范围。

（2）当应力超过弹性阶段，达到某一数值时，应力与应变不再成正比关系，此时处于屈服阶段。在屈服阶段的图中，有B上B段，在这个阶段，应力在一个很小范围内波动，而应变却自动增长，犹如停止了对外力的抵抗，或者说屈服于外力。在B下B段内图形成呈锯齿形，所以整个这一阶段叫作屈服阶段。

钢筋抵达屈服阶段之际，虽说还未断裂，然而通常已然无法契合结构的设计请求，故而在设计的时候将这一阶段的应力值当作依据，出于安全方面的考量，选取其下限值。如此一来，屈服下限又被称作屈服强度或者屈服点，用“Rel”来表示。像HPB300级别的钢筋，其屈服强度即屈服点是不小于300N/mm2。

（3）强化阶段，也就是 BC 段，在经过屈服阶段以后，试件的变形能力又有了新的提升。在这个时候，变形的发展速度虽然很快，不过它是随着应力的提升才增加的。因为 BC 段被称作强化阶段，所以对应于最高点 C 的应力就被称为抗拉强度，并且用“Rm”来表示。比如说：HPB300 级钢筋的抗拉强度 Rm≥370N/mm2。

名叫屈强比的，是屈服点Rel跟抗拉强度Rm的比值，屈强比Rel/Rm越小，意味着钢材在超过屈服点之后的强度储备能力越大，那么结构的安全性就越高，然而屈服比要是太小，那就表明钢材的利用率太低，导致出现钢材浪费的情况，相反屈服比大，虽说钢材的利用率提高了，可是其安全可靠性却降低了，HPB300级钢筋的屈强比大约是0.71。

（4）颈缩阶段也就是CD 段，它在图1-17 之中为CD 段那里，就在试件强度抵达C 点后，这时候其抵抗变形能力开始有明显下降情况，试件薄弱部件的断面开始出现显著缩小现象，把这样的现象称呼为颈缩，此情形如图1-18 所展示的那样。试件会在D 点发生断裂，所以就把CD 段称作颈缩阶段。

硬钢，也就是高碳钢 - 余热处理钢筋以及冷拔钢丝，其应力 - 应变曲线呈现于图 1 - 19 所示的样子。从该图之上能够看出，它的屈服现象并不显著，没办法测定其屈服点。一般而言，把发生 0.2%的残余变形时的应力值当作屈服点来说，用“σ0.2”进行表示，而 σ0.2 也被称作条件屈服强度。

图1-18　颈缩现象示意图

图1-19　硬钢的应力-应变图

2.塑性变形

凭借钢材受拉之际的应力 - 应变图，能够针对其延性也就是塑性变形性能展开分析。钢筋的延性务必满足一定的要求，如此方可避免钢筋于加工之时弯曲的地方出现毛刺、裂纹、翘曲现象以及构件在承受荷载的进程里有可能出现的脆裂破坏。

主要影响延性的因素是钢筋的材质，热轧低碳的钢筋，其强度虽然比较低，然而延性良好，随着合金元素的加入以及碳当量的加大，强度得以提高，可是延性却减小了，对钢筋进行热处理以及冷加工，同样能够提高强度，不过延性会降低。

钢筋的延性通常用拉伸试验测得的断后伸长率和截面收缩率表示。

（1）断后伸长率用A表示，它的计算式为

由于试件标距长度存在差异，故而伸长率的表示方式也不尽相同。一般而言，热轧钢筋的标距会选取10倍钢筋直径的长度，以及5倍钢筋直径的长度，其伸长率分别借助A10和A5来予以表示。钢丝的标距选取100倍直径的长度，采用A100进行表示。钢绞线的标距选取200倍直径的长度，用A200来加以表示。

用以衡量钢筋（钢丝）塑性性能的重要指标是伸长率，伸长率越大，那么钢筋的塑性就会越好，这是钢筋冷加工的保证条件。

（2）断面收缩率的计算公式为

3.冲击韧度

用于衡量钢材抵抗冲击荷载能力的，是冲击韧度。冲击韧度的指标，是借助标准试件的弯曲冲击韧度试验来予以确定的。

用来衡量钢材质量的一项指标是钢材的冲击韧度，对于那些经常承受冲击荷载作用的构件，像重量级的吊车梁等，需要经过冲击韧度的鉴定，钢材的冲击韧度大小显示着钢材的冲击韧度好坏，冲击韧度越大，表明钢材的冲击韧度越好。

4.耐疲劳性

交变荷载反复作用于钢筋混凝土构件，构件常常在应力远远小于屈服点的情况下，发生突然的脆性断裂，这种现象称作疲劳破坏。

5.冷弯性能

冷弯性能所指的是，钢筋在常温，也就是（20 ±3）℃这样的条件之下，承受弯曲变形的能力。冷弯，是检验钢筋原材料质量以及钢筋焊接接头质量的重要项目当中的一个。借助冷弯试验，拉应力试验能更容易地暴露钢材内部存在的夹渣、气孔、裂纹这类缺陷。特别是焊接接头要是有缺陷的话，在进行冷弯试验的过程中，能够敏感地将其暴露出来。

冷弯性能指标借由冷弯试验予以确定，常以弯曲角度（α）以及弯心直径 （d）与试件的厚度或直径（a）的比值来进行表示。弯曲角度一旦越大，弯心直径对于试件厚度或者直径的比值便越小，这意味着钢筋的冷弯性能越佳，就如同图 1 - 20 所呈现的那样。

图1-20　钢筋的冷弯图

1.4.2　钢筋的焊接性能

钢材所具备的焊接性能，指的是在运用特定焊接材料、遵循一定焊接工艺条件的情形下，被焊钢材获取优质焊接接头时的难易程度，也就是钢材针对焊接加工的适应能力，它涵盖以下两个方面，没错，就是以下这两个方面，真的是涵盖以下两个方面。

1.工艺焊接性（接合性能）

工艺焊接性也就是接合性能，它所指的是，在某种特定焊接工艺条件之下，焊接接头当中出现各类各种裂纹以及其他工艺缺陷的敏感性与可能性，这种敏感性和可能性越大，那么对应的工艺焊接性就越差。

2.使用焊接性

焊接性能的使用定义为，于特定焊接条件时，焊接接头针对使用需求展现的适应能力，还有对使用可靠性造成影响的程度，此适应能力和使用可靠性越高，那么其使用焊接性能就越出色。

钢筋的化学成分，对于钢筋的焊接性能而言，有着极大的影响，具体的影响因素，可在表1-36中查看。

表1-36　影响钢筋性能的化学成分