各种因素对钢材性能的影响

1、2.5各种因素对钢材性能的影响化学成分普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1%；普通低合金钢中有V5%的 合金元素。碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性、冷 弯性能、冲击性能、疲劳强度降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。 一般控制在0.22%以下，在0.2以下时，可焊性良好。硫（S）：热脆性。有害元素，引起热脆和分层。不得超过0.05%。磷（P）：冷脆性。抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。不得超过0.045%。锰（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS，（熔点为1600C），可以 消除一部分S的有害作用。硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。，可细化精粒，提高强度，且不影

2、响其它性 能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。钒（V）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适 用于受荷较大的焊接结构。氧（O）：有害杂质。氮（N）：有害杂质。碳当量 （carbon equivalent ）把钢中合金元素的含量按其对某种性能（如焊接性、铸造工艺性等）的作用换 算成碳的相当含量。Ceq=C+Mn/6+（Cr+V+Mo）/5+（Cu+Ni）/15冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。偏析：金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是硫、磷偏析，其 后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。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

3、材性能变脆。裂纹：钢材中存在的微观裂纹。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。分层：浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。构造缺陷b)a) N二0I I I I I I I II I L I m1。_(。max)应力集中现象c)试件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变时，应力不均匀，力线变曲折， 缺陷处有高峰应力一一应力集中。结果：塑性降低，脆性增加。/ MP7006005004003002001000102030 %应力集中对。一关系的影响原因：不正确的设计（构造不合理）、制造（不光滑）及使用（在构件上 乱打火等）。0 /MP a280

4、 -21014070 -变形速度1-110mm/min2-40mm/min3-4mm/min4-0.05mm/min0510变形速度对1520 % e0 - e关系的影响加荷速度加荷速度高，钢材屈服点提高，呈脆性。因此，1）.材性试验要求缓慢加载2）.要考虑动荷载对结构的不利影响循环荷载的影响钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤，产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏疲劳破坏。钢材的硬化时效硬化1冷作硬化3冷加工及时效e_4冷作硬化后 %的塑性区0冷加工及时效后的塑性区冷作硬化当荷载超过材料比例极限卸载后出现残余变形，再次加载则比例极限（或屈服点）提高的现象，也称“应变硬化”。（主观的）时效

5、硬化随时间的增长，碳和氮的化合物从晶体中析出，使材料硬化的现象。（客观的） 应变时效钢材产生塑性变形时，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，因此也称“人工时效”。温度的影响正温范围100C以内对钢材性能无影响；100C以上随温度升高，总的趋势是强度、弹性模量降低，塑性增大250C左右抗拉强度略有提高，塑性降低，脆性增力一兰脆现象，该温度区段称为“兰脆区”。250350C产生徐变现象。600C左右弹性模量趋于零，承载能力几乎完全丧失。负温范围温度对钢材机械性能的影响/v低温对钢材冲击韧性的影响当温度低于常温时，钢材的脆性倾向随温度降低而增加。T之间温度转变脆性区，Akv急剧下降。而且不同的钢材其脆性转变区温度不同，必须通过试验确定。使用温度必须高于，但不一定高于T （浪费）。厚度、直径的影响钢材要经过轧制最后成型。一般为热轧，即钢锭在1200-13000C经轧机轧 制成型。经过轧机压力的作用，使钢材的晶粒变得细密均匀，内部的裂纹和气泡 得以焊合。所以，钢材轧制得越薄，其强度、塑性和韧性就越好。钢材的分组尺寸（mm）组另U钢号Q235Q345Q390Q420钢材直径或厚度第一组16161616 4016 3516 3516 35第三组40 6035