影响钢材性能的主要因素

1、影响钢材性能的主要因素1 化学成分钢是含碳量小于2%的铁碳合金。钢中基本元素：F、C、Si、Mn、S、P、N、0。e普通碳素钢中，Fe占99%,其余元素占1%。在低合金钢中，除了上述元素外，还有一定合金元素（镍、钒、钛等）（含量低于5%）碳C：含量增加，钢材强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度低。同时焊接性能和抗腐蚀性恶化。一般在碳素结构钢中不应超过0.22%；在焊接结构中还应低于0.2%。 硅Si：碳素结构钢中应控制0.3%,在低合金高强度钢中硅的含量可达0.55%。 锰Mn:含Mn适量使强度f,降低S、0的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大，有益。 钒和钛：是钢中的合金元素，能提高钢

2、的强度和抗腐蚀性能，又不显著降低钢的塑性。 铜：可显著提高钢的抗腐蚀性能，也可以提高钢的强度，但对焊接性能有不利影响。硫S：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，在高温时，使钢材变脆，称之为热脆。含量应不超过0.05%。（有害成分）磷P：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，在低温时，使钢材变脆，称之为冷脆。含量应不超过0.045%。可以提高强度和抗锈蚀性。（有害成分）氧0：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，在高温时，发生热脆。（有害成分）氮N：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，在低温时，发生冷脆。（有害成分）2 冶金缺陷2.1. 偏析金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是

3、硫、磷偏析，其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。2.2. 非金属夹杂指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢材性能变脆。2.3. 裂纹钢材中存在的微观裂纹。2.4. 气泡浇铸时由FeO和C作用所生成的CO气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。2.5. 分层浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。3 钢材硬化冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑性和韧性，这种现象称为冷作硬化(或应变硬化)。冷作硬化在冷加工或一次加载使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸载后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象。

4、时效硬化随着时间的增加，纯铁体中有一些数量极少的碳和氮的固熔物质析出使钢材的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降的现象。俗称老化。在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下，会加速时效硬化的发展。人工时效:先使钢材产生10%左右的塑性变形，卸载后再加热至250°C，保温一小时后在空气中冷却。注意：在一般钢结构中，不利用硬化所提高的强度，有些重要结构要求对钢材进行人工时效后检验其冲击韧性，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。4 温度的影响正温范围：(1) 温度在150C以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于150C的场合。(2) 温度在250C左右的区间内出现蓝脆现象，fu有局部性

5、提高，同时塑性降至最低，材料有转脆倾向。(3) 当温度达到600C时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失承载能力。蓝脆现象一在250°C左右，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色。钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。徐变现象一当温度在260C320C时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形。负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十分敏感。(1) 冲击功曲线的反弯点T称为转变温度。界限温度T和T分别为脆性转变温012度和全塑性转变温度。(

6、2) 钢材由塑性破坏转变为脆性破坏是在温度区间TT内完成的，此温度12区间称为钢材的脆性转变温度区。(3) 在脆性转变温度以下，钢材表现为完全的脆性破坏；而在全塑性转变温度以上，钢材则表现为完全的塑性破坏。(4) 不同牌号和等级的钢材具有不同的转变温度区和转变温度，均应通过试验来确定。在钢结构设计中，为了防止脆性破坏，选用钢材时应使其工作温度大于T,接近T。冲击韧性和温度关系示意图5.应力集中在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化和内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，而是在一些区域产生局部高峰应力，形成所谓应力集中现象。nnnLJITljmnn1hn不同槽口试件静力拉伸试验的应力应变曲线可以看出截面槽口改变愈急剧，应力集中现象愈厉害，其抗拉强度愈高，但塑性愈差，破坏的脆性倾向愈大。6残余应力的影响热轧型钢在冷却过程中，在截面突变处如尖角、边缘及薄细部位，率先冷却，其他部位渐次冷却，先冷却部位约束阻止后冷却部位的自由收缩，产生复杂的热轧残余应力分布。不同形状和尺寸规格的型钢残余应力分布不同。残余应力不影响构件的静力强度，但要降低构件的刚度和稳定性。7.重复荷载作用钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生重要变化，甚至发生疲劳破坏。疲劳破坏:钢