钢材性能的不利影响对化学成分有哪些？你知道吗？

1、建筑钢材的损坏有两种可能的形式。

塑性破坏和脆性破坏的特点可以从塑性变形、名义应力、断裂形式三个方面来理解。 影响脆性破坏的因素包括有害化学元素、冶金缺陷等，但一般来说，钢材的质量、应力集中和低温影响较大。 防止脆性破坏需要合理设计、正确制造和正确使用的配合。

2、钢材的σ-ε曲线是在以下标准条件下获得的：

Ⅰ）标准试件（无应力集中）；

Ⅱ）静载荷一次性拉伸至失效；

Ⅲ）试验温度为20℃。

根据建筑钢材的σ-ε曲线，可将其做功分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段，并简化为理想的弹塑性体。 通过拉伸试验得到钢材的三个基本性能指标：抗拉强度fu、屈服强度fy、延伸率δ5。 Fu、fy为静强度指标，δ5为钢材在静载荷作用下的塑性性能指标。 所有承重结构钢材料均应有通过这三项指标的保证。 对于重要部件或需要冷加工的部件，钢材还应有通过冷弯试验的保证。

3.冲击韧性Cv

冲击韧性Cv是表示钢在动载荷作用下抵抗脆性断裂能力的指标。 对于直接承受大动载荷的结构应提出相应的冲击韧性要求。

4.压力

在静载荷作用下，钢材承受单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点； 当钢材处于复杂应力状态时，要求换算应力δeq不超过fy。

5、了解各种因素对钢材性能的不利影响

在化学成分上要区分有益元素和有害元素，特别要注意碳、硫、磷的影响。 注意应力集中的影响，导致局部出现双向或三向拉应力状态，使钢材脆化。 应通过合理的结构措施（如平滑过渡）尽可能避免应力集中。

6、正确选用钢材并提出合理的指标要求

该规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV和15MnVq钢作为承载结构钢。 了解他们的成绩的代表。 冶金厂必须保证材料和可附加保证的项目。 根据设计结构的具体情况，掌握钢材和材料的正确选用。 提出合理指标要求的方法。

7.掌握钢板、型钢的表达方法

参见附录。

附：钢结构等级

钢结构等级

GB/T5613-1995标准规定了铸钢的两个牌号。

1）根据屈服强度和抗拉强度力学性能来表示牌号的方法，如ZG200-400等。ZG是代表铸钢的符号，200和400是屈服强度和抗拉强度的最小值分别为强度（MPa）。

2）按化学成分表示牌号的方法，如ZG20Cr13等。Cr为铬元素符号，20为平均碳含量（万分之一），13为平均铬含量（质量分数） ）（%）。

添加一些字母和符号来表示不同的含义。 例如ZD345-570为一般工程结构用低合金铸钢； ZG200-400H是适用于焊接结构的碳铸钢； ZGMn 13 是铸钢。

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钢结构用钢主要有两大类：低碳结构钢和低合金高强度结构钢。

低合金高强度结构钢最低牌号以Q295开头，碳素结构钢最高牌号以Q275结尾。 虽然名义屈服点的含义解释相同，但数值没有重复，只是连接起来。

1、碳素结构钢的牌号为：Q×××（A~D）+脱氧法。 其中，Q×××表示屈服强度； A~D从低到高代表冲击韧性质量等级； 在浇注过程中，根据脱氧程度的不同，分为镇静钢〖TZ、Z〗、半镇静钢〖b〗、沸腾钢〖F〗。 对于Q235，A、B级可以是（Z、b、F），C级只能是（Z），D级只能是（TZ）。

2、低合金高强度结构钢：在冶炼过程中添加少量的几种合金元素，使钢的强度显着提高。 合金含量小于5%，故称为低合金高强度结构钢； 牌号表示与碳素结构钢相同，质量等级按冲击韧性分为A至E 5个等级。 低合金高强度结构钢A、B级为镇静钢，C、D、E级为特种镇静钢。

3、合金结构钢：包括优质钢、高级优质钢和特级优质钢； 合金结构钢有77个牌号，按主要合金元素分为24个钢组。

牌号含义：合金结构钢的牌号由合金元素的数字和化学符号组成。 数字表示钢的平均碳含量； 后面的化学符号代表添加的合金元素，后缀为该元素平均含量的代表数（各合金元素平均含量代号要求：小于1.5%时一般不写，但当牌号相似时，合金元素含量高的必须标以1以示区别；当含量为1.5%~2.49%、2.50%~3.49%、3.50%~4.49%时，写为分别标记为2、3、4，含量较高者依次类推）。

质量等级标记：在钢号末尾，应按要求标记冶金质量等级。 优质钢不应标注，优质钢应标注A，特级优质钢应标注E。

选择钢材时，结构要安全可靠，用材要经济合理。 影响钢材选择的因素：

1、结构或部件的重要性；

2、载荷性质（静载荷或动载荷）；

3、连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；

4、工作条件（温度或腐蚀性介质）

对于重要结构、直接承受动载荷的结构、低温条件下的结构以及焊接结构，应选用较高质量的钢材。

轻钢和重钢有什么区别？

首先，不存在轻钢这种东西。 轻钢是与普通钢材相比的。

轻钢结构是一个非常模糊的概念，没有严格的定义。

确定结构是普通钢结构还是轻钢结构，确实没有统一的标准。 很多有经验的设计师或项目经理往往无法完全解释清楚，但我们可以根据一些数据综合考虑和判断：

1、厂房起重量：大于或等于25吨，可视为普通钢结构。

2、每平方米用钢量：大于等于50KG/M2即可认为是普通钢结构。

3、主要构件钢板厚度：大于或等于10MM，轻钢结构较少采用。

另外，还有一些参考值：如每平方米造价、最大构件重量、最大跨度、结构形式、屋檐高度等。以上可以为判断厂房是普通钢结构还是轻钢结构提供经验数据。钢。 当然，现在很多建筑都是轻钢和普通钢两种。

但有一些我们可以肯定地说它们是普通钢材，例如：石化厂设施、电厂建筑、大跨度体育场馆、展览中心、高层或超高层钢结构。

普通钢结构的范围很广，可以包括各种钢结构，无论荷载大小，甚至包括轻型钢结构的许多内容。 轻型房屋钢结构技术规范只是基于其“轻”的特点，规定了一些较为具体的内容。 ，且范围仅限于单层门式框架。

轻钢结构是一个非常模糊的概念，没有严格的定义。

一般来说有两种理解。 一是现行《钢结构设计规范》第十一章“圆钢、小角钢轻钢结构”，是指小于L45×4、L56×36×的圆钢、角钢制成的轻钢结构。 4. ，主要用于在钢材匮乏的时代不适合钢筋混凝土结构的小型结构。 现在基本上已经不用了，所以这次钢结构设计规范的修订基本上已经趋于删除。

另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定的轻质屋面、轻质外墙的单层实心门式刚架结构。 这里的“轻量化”主要是指外壳采用轻质材料制成。 材料。

可见，轻钢与普通钢的区别不在于结构本身的重量，而在于其承受的周围材料的重量。 结构设计理念还是一样的。

H型钢和工字钢的区别

1、工字钢无论是普通工字钢还是轻型工字钢，其截面都比较高且窄，因此截面的两个主套筒的转动惯量差异较大。 所以一般只能直接用在它的肚子上。 在板平面内承受弯曲的构件或形成格子型受力构件，不宜采用轴压构件或垂直于腹板平面且弯曲的构件，极大地限制了其应用范围。

2、H型钢是一种高效、经济的切割型材（其他还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等）。 由于其合理的截面形状，它们可以使钢材更加高效，提高其切削能力。 与普通工字钢不同的是，H型钢的翼部加宽，且内外表面通常是平行的，这使得使用高强度螺钉很容易与其他部件连接。 其尺寸构成系列合理，型号齐全，便于设计和选型。 H型钢的轧制与普通工字钢的轧制不同，普通工字钢只使用一组水平轧辊。 由于其机翼较宽且无坡度（或坡度很小），因此必须增加一组垂直滚轮才能同时滚动。 因此，其轧制工艺和设备比普通轧机复杂。

总之，H型钢是工字钢的更新换代产品，因此在实际应用中选择和使用两者的标准是：尽量不用工字钢。

热轧和冷轧的区别

1、冷轧型钢允许截面局部屈曲，使屈曲后杆件的承载能力得到充分利用； 而热轧型钢则不允许截面出现局部屈曲。

2、热轧钢材和冷轧钢材产生残余应力的原因不同，因此在截面上的分布也有很大差异。 冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布是弯曲的，而热轧型钢或焊接型钢截面上的残余应力分布是薄膜型的。

3、热轧钢的自由扭转刚度比冷轧钢高，因此热轧钢的扭转性能比冷轧钢好。

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热轧的优点

热轧的优点是可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，消除显微组织中的缺陷，从而使钢材组织致密，提高力学性能。 这种改善主要体现在轧制方向上，使钢材在一定程度上不再具有各向同性； 浇注时形成的气泡、裂纹、疏松，在高温高压作用下也能被焊合。

热轧的缺点

首先，热轧后，钢内部的非金属夹杂物（主要是硫化物、氧化物和硅酸盐）被压成薄片，产生分层（夹层）。 分层会极大地恶化钢材沿厚度方向的拉伸性能，并可能在焊缝收缩时导致层间撕裂。 焊缝收缩引起的局部应变往往达到屈服点应变的数倍，远大于载荷引起的应变。

二是冷却不均匀造成的残余应力。 残余应力是在没有外力作用下内部的自平衡应力。 各种断面的热轧型钢都存在这样的残余应力。 一般情况下，型钢的截面尺寸越大，残余应力越大。 残余应力虽然是自平衡的，但在外力作用下，仍然对钢构件的性能产生一定的影响。 例如，可能对变形、稳定性、抗疲劳性等产生不利影响。

冷轧是指在常温下通过冷拔、冷弯、冷拔等冷加工将钢板或钢带加工成各种型号的钢材。

冷轧的优点

优点是成型速度快、产量高、不损伤涂层。 可制成多种截面形式，以满足使用条件的需要； 冷轧可使钢材产生较大的塑性变形，从而提高钢材的成材率。 观点。

冷轧的缺点

第一个缺点是，虽然成型过程中没有热塑性压缩，但截面中仍然存在残余应力，这必然会影响钢材的整体和局部屈曲特性。

其次，冷轧型钢一般具有开口截面，导致截面自由扭转刚度较低。 受弯曲时易发生扭转，受压时易发生扭转屈曲，抗扭性能较差。

第三，冷轧型钢的壁厚较小，板材连接的拐角处没有加厚，承受局部集中载荷的能力较弱。

（基本焊接符号）

1、焊接是钢结构最重要的连接方法。 有两种基本形式：对接焊缝和角焊缝。

常用的焊接方法有手工焊和自动（或半自动）埋弧焊。 手工焊电极的类型应与主要金属的强度相适应。 焊接过程中可能会出现裂纹、气孔、烧穿、弧坑等缺陷。 为了保证焊缝质量，应根据焊缝等级按照不同的检验标准进行质量检验。

2、焊缝

为了保证焊缝质量和便于焊接，对接焊缝根据焊件厚度要求有不同形式的坡口。 坡口形式有I型、单边V型、V型、U型、K型、X型等。对于没有引弧板的焊缝，必须考虑上升和下降电弧的影响计算焊缝长度时要考虑。 对接焊缝截面上的应力分布与母材相同，强度计算公式也相同。 在轴向力作用下，一般采用直缝。 当强度不够时，可采用斜焊缝。 当倾角θ≤56°时，无需焊接。 对于强度计算，弯矩和剪力共同作用下的计算公式也可以采用材料力学公式。

3、角焊缝受力复杂，根据受力不同分为侧焊缝和端焊缝。

为了保证焊接质量，规范对焊脚尺寸hf和焊缝计算长度lw作出了结构规定。 对于角焊缝计算，采用最小焊缝截面作为计算截面，无论拉伸强度、压缩强度和剪切强度如何，均采用相同的强度设计值£fw。 分析了角焊缝在轴向力、弯矩、扭矩、剪切力等多种力共同作用下的应力，推导了不同情况下的计算公式，应熟练掌握。

4、焊接

焊接时，温度场不均匀会导致棒材产生焊接变形和焊接应力。 这对结构在常温静载下的承载能力没有影响，但增加了结构的变形，降低了结构的刚度。 、疲劳强度和稳定的承载能力。 在设计和施工方面应采取不同措施减少或消除残余应力和残余变形，如设计时尽量使焊缝对称布置； 焊接时应采用合理的焊接顺序。

5、螺栓布置

普通螺栓布置时，规范根据受力、结构和施工的要求规定了允许的距离。 针对几种可能的螺栓布置提出了不同的预防措施。 在确定单个螺栓承载力设计值的基础上，分析了不同荷载作用下螺栓组的受力情况及计算方法。

6、高强度螺栓

高强度螺栓的拧紧是用专用扳手拧紧螺母，使螺杆产生很大的预拉力来压紧板材。 在外力作用下，板片之间产生很大的摩擦力。 摩擦型高强螺栓依靠摩擦力传递剪力。 当剪切力等于摩擦力时，连接应达到极限状态。 掌握其受力性能、传力方法及各种计算方法，并与普通螺栓进行比较和了解。

附录：

焊接符号单元位置

坡口焊接符号的使用示例

箭头侧折边焊缝符号示例

存在多种接头类型时的组合焊接符号示例

带圆圈的焊缝和符号示例

后盖和底漆珠的符号

角焊缝尺寸

角焊缝尺寸由哪些因素决定？

角焊缝尺寸由焊缝尺寸中最短焊脚的高度决定

钢结构中的残余应力是指焊接残余应力吗？ 或者焊接残余应力只是其中的主要部分？

1、钢结构的焊接过程是焊件局部区域受热、熔化，然后冷却凝固的热过程。 由于温度场不均匀，构件热胀冷缩不均匀，导致构件内部产生残余应力并引起变形，俗称焊接残余应力、残余变形。

2、钢材在热轧、氧割、焊接等加热、冷却过程中产生残余应力。 先冷却的部分形成压应力，后冷却的部分形成拉应力。

3、焊接残余应力按其方向可分为三种：纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力。

4、焊接残余应力和焊接残余变形的影响

、刚度——由于残余拉应力区提前进入塑性状态，刚度降至零，继续增大的外力仅由弹性区承受，因此构件的变形必然增大，刚度也随之增大。减少。

、静强度——残余应力对静强度没有影响。

、压杆的稳定承载能力——有残余应力的压杆在残余应力区提前进入塑性状态，截面弹性区减少，杆件的弯曲刚度也相应降低，所以其稳定承载能力降低。

、疲劳强度和温度冷脆性——由于塑性变形的约束，材料变脆，使裂纹容易发生和发展，疲劳强度也会降低。 在低温下，更容易形成冷脆裂纹。

5、焊接残余变形对结构的影响

焊接残余变形不仅影响结构尺寸、装配困难，而且会造成构件的初始偏心、初始弯曲等初始缺陷，在受载时产生附加内力，影响其承载能力。

6、焊接残余应力的分布及大小

残余应力的分布和大小与型材的形状、尺寸、制造方法和加工工艺有关，而与钢材的强度等级关系不大。

7、减少焊接残余应力和残余变形的方法：

如上所述，焊接残余应力和残余变形对结构性能产生不利影响。 因此，应降低残余应力，控制过大的残余变形，以符合施工规范的规定。 否则，应予以纠正。 焊接过程中残余应力和残余变形是相互关联的。 为了减少残余变形，焊接时应对焊件进行强化。

为了减少我们应该考虑以下两个方面：

〈1〉设计方面

<2>制造和焊接工艺。

焊接残余应力的分类及影响：

焊接残余变形：焊接加热不均匀和高温区热塑性压缩，使构件冷却后产生一些残余变形，如纵向缩短、横向缩短、弯曲变形、角变形和扭转变形等。

焊接残余应力分类：

1）纵向焊接残余应力；

2）横向残余应力；

3）沿焊缝厚度方向的残余应力；

4）约束条件下产生的焊接应力。

焊接残余应力的影响

1）对结构静强度的影响：对于具有一定塑性的材料，焊接残余应力不会影响静载荷作用下的结构强度；

2）对刚度的影响：焊接残余应力会降低结构的刚度；

3）对压杆稳定性的影响：焊接残余应力会降低压杆的弯曲刚度，从而不可避免地降低其稳定承载能力；

4）对低温冷脆性的影响：厚板和三轴交叉焊缝时，会产生三轴焊接残余应力，阻碍塑性变形，使裂纹在低温下容易产生和发展，加速材料的脆性破坏。成分;

5）对疲劳的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利影响，导致焊缝内和焊缝附近产生较高的残余拉应力。

减少焊接残余应力和焊接变形的方法

1）采用合理的焊接顺序：例如钢板对接时采用分段背焊，厚焊缝采用分层焊，工字型截面采用斜跳焊；

2）焊接前，给构件一个与焊接变形相反的预变形，使焊接后构件的焊接变形能正好抵消它；

3）对于小型焊件，焊前预热或焊后回火（加热至600℃左右，然后缓慢冷却）可消除焊接残余应力。 也可采用机械方法或用氧乙炔火焰局部加热来消除焊接变形。

合理的焊缝设计

为了减少焊接应力和焊接变形，设计时采取了一些结构措施：

1）焊接位置必须合理，焊缝布置应尽可能以构件重心对称，以减少焊接变形。

2）焊缝尺寸应合适。 在允许范围内，可以采用较小的焊脚尺寸，并增加焊缝长度，以保持所需焊接总面积不变，避免焊脚尺寸过大造成过度损坏。 焊接残余应力。 焊缝厚度过大还可能造成焊接时烧穿、过热等现象。

3）焊缝不应过于集中。

4）应尽可能避免三向焊缝相交。 为此，可以中断次要焊缝而使主焊缝连续通过。

5）应考虑钢板的分层问题，避免垂直于板面传递拉力。

另外，为保证焊接质量，还应注意焊接连接结构应尽量避免仰焊，焊接时应易于触及焊条。

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残余应力的简化图通常由直线或不太复杂的曲线组成。

◆ 1、轧制普通工字钢：翼缘厚度远大于腹板厚度。 型钢热轧后，首先对腹板进行冷却。 在冷却过程中，翼缘受到与之相连的腹板的约束，因此翼缘产生拉应力，而腹板中部则受到压缩，产生压应力；

◆ 2、轧制H型钢：法兰尖端先冷却，残余压应力高；

◆ 3、焊接工字钢：法兰上有卷边或刨边的焊接工字型钢，经火焰切割后，其残余应力与H型钢相似，只是在焊接处的残余拉应力不同。翼缘与腹板连接处可达到屈服强度；

◆ 4、火焰切割翼缘焊接工字型材：翼缘切割时的温度场与焊接时相似，因此边缘产生拉应力，翼缘与腹板连接处残余拉应力往往达到产量。 力量;

◆ 5、由很厚的法兰板组成的焊接工字型截面：沿法兰厚度方向的残余应力也变化很大。 板材表面有残余压应力。 板端部应力很高，可以达到屈服强度，同时板内表面腹板连接焊缝处有很高的残余拉应力；

◆ 6、焊接箱形截面：连接焊缝处存在高达屈服强度的残余拉应力，而截面中部残余压应力随板材宽厚比和焊缝尺寸的变化而变化。 当宽厚比放大到40时残余压应力仅为0.2fy左右；

◆ 7、等边角钢：等边角钢的残余应力峰值与角钢边长有关；

◆ 8、轧制钢管：轧制钢管的残余应力沿壁厚变化。 冷却时，其内表面因受到先前冷却的外表面的约束而具有残余拉应力，而外表面则具有残余压应力。 （热轧圆管的拉压残余应力都比较小）

残余应力降低了部件的刚度，对压杆的承载能力产生不利影响。 残余应力的分布不同，影响程度也不同。 此外，残余应力对两端铰接的等截面直杆的影响也不同于对初始弯曲柱的影响。 不同的柱长度对残余应力有不同的影响。