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钢结构材料第一节 钢材在单向均匀受拉时的工作性能 1、弹性阶段（OA段） OA段符合虎克定律：σ= Eε 2、屈服阶段（AC段） 3、强化阶段（CD段） 4、颈缩阶段（DE段） 讨论： 1)、因fp与fy的值很接近，实际工程中常以为fy钢材单向均匀受拉时弹、塑性的分界。 σ? fy时 弹性阶段； σ＞fy时 塑性阶段 第二节 钢结构对材料性能的要求 1、强度：fy，fu是两项重要的强度指标。 钢结构设计强度一般均依据fy确定。 2、塑性：当钢材应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即破坏的性质。 主要指标： 伸长率δ： δ ＝ x100﹪ 断面收缩率ψ ：ψ ＝ x100 ﹪ 3、韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。 它与塑性有关但又不完全相同，是强度与塑性的综合表现。 韧性指标： 4、可焊性： 施工上的可焊性：指焊缝金属产生裂纹的敏感性。使用性能上的可焊性：要求焊缝处的机械性能不低于母材的机械性能。 5、冷弯性能 钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下 弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹 的抵抗能力的一项指标。 冷弯试验是鉴定钢材质量的 一种好方法，常作为静力 拉伸试验和冲击试验的 补充试验。 综上所述： fy，fu,δ 被认为是承重钢结构对钢材要求所必需的三项基本机械性能指标。 机械性能的六项指标：屈服点fy，抗拉强度fu， 伸长率 δ ，180°冷弯，常温及负温冲击韧性。 第三节 影响钢材力学性能的因素 1、化学成分的影响； 2、冶金和轧制过程的影响； 3、时效的影响； 4、冷作硬化的影响； 5、温度的影响； 6、应力集中和残余应力的影响； 7、复杂应力状态的影响。 1、化学成分的影响； 有益元素：Mn、Si、V、Cu… 有害元素：S、P、O、N… 2、冶金和轧制过程的影响： 1)、冶炼方法分类：平炉炼钢法 顶吹氧气转炉 侧吹（空气）转炉炼钢 2)、脱氧方法： 沸腾钢（F） 镇静钢（Z） 半镇静钢（b） 3)、钢材的轧制： 在1200～1300 ℃高温下，经轧制细化了钢的晶粒，焊 合了小气泡、裂纹等缺陷，使金属组织更致密。 轧制钢材强度、塑性、韧性均较好，且薄板比厚板力学 性能更好。 3、时效影响： 时效硬化指钢材仅随时间的增长而转脆。 4、冷作硬化的影响： 钢结构冷加工过程引起的硬化称为冷作硬化。 如剪、冲、折、钻…导致强度提高，塑性韧性降低。 5、温度的影响： 1).升温情况： 200～250℃时 ， fu提高但塑性、韧性有所降低，此时的破坏称“蓝脆”现象。 250～350 ℃ 时，fy 、fu、E显著降低，δ 增大，易产生 “徐变”现象。 400～600 ℃ 时， fy 、fu、E急剧下降，600 ℃ 时承载力几乎完全丧失。 2).降温情况： 设计时要防止脆性破坏， 因而选材时应使其转变温度 下限T1低于结构工作环境温度。 如：Q235钢，计算温度≥ －15 ℃。 6、应力集中和残余应力的影响； 7、复杂应力状态的影响： 在复杂受力情况下，按材力能量强度理论推导可用折算应力σzs 来判断其工作状态：三向应力： σzs＝ 当σzs fy时，弹性状态。 当σzs≥ fy时，塑性状态。 双向应力： σzs＝ 一般梁中，只有 和 ， 则σzs＝ 纯剪时，σ＝0，则σzs＝ 取σzs＝ ＝fy,则 ＝0.58 fy 表示剪应力达到 0.58fy时， 钢材将进入塑性状态 第四节 钢材的选用 一、钢的种类和代号 结构用钢： 普通碳素钢（低碳C≤ 0.25 ﹪) 合金钢（低合金，合金元素5 ﹪) 1、碳素结构钢 主要五种：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 钢号表示方法举例： Q235－A · F Q235－B · b Q235－C Q235－D Q — 屈服点，