【钢结构课程】2.2 钢材的机械性能及影响因素

第二章 钢结构材料

2.2 钢材力学性能及影响因素

2.2.1 钢材的破坏方式

两种销毁方法：

(1)塑性破坏：由于变形过大，超过材料或预制构件可能的应变能力而形成，只有在预制构件的挠度达到钢材的伸长硬度fu后才会发生。

(2)延性破坏：在延性破坏之前，塑性变形很小，甚至没有塑性变形。 估计的挠度可能大于钢材的屈服点fy，断裂从挠度集中的点开始。 毁灭之前毫无征兆，毁灭却突然发生。

2.2.2 钢材主要力学性能

(1)双向拉伸试验曲线

根据钢材的双向拉伸性能曲线，在工程应用中，将钢材的性能视为理想的弹塑性体，并设定fy作为钢材的拉伸和压缩硬度的标准值。

(2)钢材主要力学性能

A。 硬度：fy硬度设计标准值，设计依据； 福钢最大轴承硬度，安全储备。

b. 塑性——δ5（δ10），钢形成塑性变形而不发生延性断裂，从而重新分布内力和吸收能量的能力，重要指标。

C。 冷弯性能——90度、180度，在冷加工过程中形成塑性变形时，对裂纹形成的敏感性是区分钢材塑性和冶金质量的综合指标。

d. 硬度——冲击硬度αk，钢材在一定湿度下塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力，用来表征钢材承受动态载荷的能力（动态指数），按常温（20度）计算、零温度（0度）、负温度（-20度、-40度）分辨率。

e. 可焊性——表示钢材点焊后具有良好点焊接头性能的能力——不形成裂纹，熔池影响区的材料性能满足相关要求。

2.2.3 影响钢材性能的主要因素

(1)物理成分的影响

基本成分是铁，在不锈钢中含量占99%。 碳、硅、锰为杂质元素，硫、磷、氮、氧为炼铁过程中不易去除的有害元素。

碳：碳含量↑使硬度↑、塑性、韧性、焊接性↓，应控制在≤0.22%，点焊组织应控制在≤0.20%。

硅：适量的硅使硬度↑其他影响不大，有益，应控制在≤0.1~0.3%

硅：适量的硅可使硬度↑降低硫和氧的热脆化作用，提高热加工性能，而对其他性能影响不大，是有利的。

硫：浓度↑使硬度↑塑性、韧性、冷弯性能、焊接性↓； 使钢在低温下脆-热脆现象。

磷：使钢在高温下变脆——冷脆现象； 其他与硫相同。

氧和氮：氧和硫； 氮、磷，控制浓度≤0.008%；

(2)冶金和钢坯的影响

冶金方面的影响主要是脱氧方法：沸腾钢用Mn作为脱氧剂，时间快，价格低，质量差； 稳定钢采用硅作为脱氧剂，时间慢，价格高，质量好。 特种稳定钢用Si脱氧后，补充铝进行脱氧。

反复轧机可提高钢材的塑性，同时消除钢材中的气孔、裂纹、疏松等焊缝缺陷，使金属晶体结构致密，细化晶界，去除纤维组织缺陷，提高钢材的性能。钢的热性能。

(3)冷作硬化和时效硬化

由于某些诱因的影响，钢的硬度增加，塑性和韧性增加，延展性降低的现象称为硬化。

冷加工（常温弯曲、冲剪等）时，钢材发生塑性变形而使钢材硬化的现象称为冷加工硬化。

钢中的碳和氮随着时间的推移和温度的变化产生氮化物和硫化物，使钢变脆的“时效”现象称为时效硬化。

(4)复挠度和挠度集中的影响

在相同大小的多方向偏转场的作用下，一个方向的变形受到另一方向的限制，从而使钢材的硬度降低，塑性和韧性增加。

由于钢构件截面的变化以及凹坑、沟槽、裂纹等原因，在预制构件中形成挠度集中。

(5)残余挠度的影响

在铣削、焊接、切割等过程中，钢材会在预制构件内部形成自平衡的内力。 残余挠度虽然对预制构件的硬度没有影响，但对预制构件的变形（挠度）、疲劳和稳定承载能力不利。 影响（后续章节会详细介绍）。

(6)温度的影响

室温的影响通常可分为两部分：正温度和负温度。

正温度效应

总体作用规律是温度升高，钢的硬度增加，塑性和韧性增加。 这种现象称为热固现象。 当温度达到600度左右时，钢的硬度几乎降为零，而塑性和韧性却很大。 对于热加工，该温度称为热锻造温度。

需要说明的是：钢材在300度左右时，硬度增加，塑性、韧性增加，钢材表面呈白色。 这种反复出现的现象称为蓝脆现象。 当钢材温度超过300度时，应采取隔热措施。

负温度效应

随着温度降低，钢的硬度增加，塑性和韧性增加，延展性下降。 体温。

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第一章 钢结构概述