钢结构制作与焊接工艺-建筑钢材的性能课件

1、主讲人：程明龙钢结构制作与焊接工艺建筑钢材的性能主讲人：程明龙钢结构制作与焊接工艺建筑钢材的性能1、钢与铁的区别生铁和钢的主要成分都是铁，二者的主要区别是含碳量不同，生铁一般含碳2-4.3%，钢含碳0.03-2% 。生铁 ：含碳量高，杂质多，硬而脆 ，可铸不可锻钢：含碳量低，杂质少，硬而韧、有弹性 ，可铸可锻炼钢是在高温下，通过氧化剂把铁中所含过多的碳和其它有害杂质(如硫、磷等)氧化除去，使它们达到钢含量的规定范围。1、钢与铁的区别生铁和钢的主要成分都是铁，二者的主要区别是含（1）单向均匀受拉的工作特性在常温静载情况下，Q235钢材标准试件受单向拉伸试验时的应力应变曲线。标准试件Q235钢单向

2、受拉应力应变曲线2、钢材的强度（1）单向均匀受拉的工作特性标准试件Q235钢单向受拉应力拉伸曲线反映了钢材的力学特性，描述如下：1)弹性阶段：OAE段 OA直线的斜率称为弹性模量E，fp称为比例极限，fe称为弹性极限。2)弹塑性阶段：EC段 与不呈比例，除弹性变形外还有塑性变形，fy称为屈服强度，又叫屈服点（yield point，材料力学中用s表示）。单向受拉应力应变曲线拉伸曲线反映了钢材的力学特性，描述如下：单向受拉应力应变曲3)屈服阶段：CF段 钢材完全屈服，不增加（保持fy），而骤增。4)强化阶段：FB段 经过屈服阶段后，钢材内部组织重新排列，抵抗外力的能力增强。5)颈缩阶段：BD段

3、应力超过fu后，试件出现“颈缩”而断裂， fu称为抗拉强度(tensile strength，材料力学中用b表示）。单向受拉应力应变曲线3)屈服阶段：CF段单向受拉应力应变曲线(2)强度指标 由于fy、fp、fe很接近，应变很小，0.1%(y0.15%)可以把三点看作为一点，并以屈服点fy作为代表。 钢结构设计中，把钢材的屈服点fy作为钢材的强度标准值fkfy。 常用结构钢材的强度设计值f（design value）可查材料手册（见附表1.1）。弹性设计时，构件的应力不能大于f值。 抗拉强度fu在实际构件中是不允许达到的，钢材的抗拉强度fu值高，可以增加结构的安全保障。(2)强度指标 由于fy

4、、fp、fe很接近，应变很小 另外，Q235钢材在屈服前接近理想的弹性体，而屈服后的流变现象接近理想的塑性体，且流变的范围很大（0.15%2.5%）。因此，可认为钢材是理想的弹-塑性体。即假定钢材应力小于fy时是完全弹性的，应力超过fy后则是完全塑性的。利用钢材理想弹塑性假定，可以简化钢构件的弹塑性分析计算。理想弹塑性的应力应变曲线 另外，Q235钢材在屈服前接近理想的弹性体，而屈服后的高强度钢材没有明显的屈服台阶，这类钢的屈服点是根据实验分析结果人为规定的，称为条件屈服（用f0.2表示，定义为试件卸载后其残余应变为2%时所对应的应力）。这类钢材在设计中不宜利用塑性。 高强度钢的应力应变曲线高

5、强度钢材没有明显的屈服台阶，这类钢的屈服点是根据实验分析结断面收缩率：式中l0试件拉伸前标距长度; l1试件拉断后原标距间长度; A0试件截面面积; A1拉断后颈缩区的截面面积。钢材的伸长率愈大，钢材塑性愈好3、钢材的塑性指标延伸率：断面收缩率：式中l0试件拉伸前标距长度;3、钢材的塑性指冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形（deformed）时，对产生裂缝的抵抗能力。如图所示将试件弯曲成规定的角度后,检查试件弯曲部分的表面有无裂缝、裂断、分层等，没有即为合格。 冷弯试验是鉴定钢材质量的一种良好方法，常作为静力拉伸试验和冲击试验的一种补充试验，是一项衡量钢材力学性能的综合指标。冷弯1800试件

6、 4、钢材的冷弯性能冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形（deformed）时， 冲击韧性是衡量钢材强度、塑性及材质的一项综合指标。钢材的韧性与轧制方法、环境温度有关。冲击韧性由冲击试验测定。 冲击韧性： (Nm/cm2) 式中：AK试验机的冲击功（Nm)； A缺口处净截面面积(cm2)。5、钢材的冲击性能 冲击韧性是衡量钢材强度、塑性及材质的一项综合指标。钢材焊接后焊缝金属及其附近的热影响区金属不产生裂纹，并且焊缝的力学性能不低于母材的力学性能。6、钢材的可焊性焊接后焊缝金属及其附近的热影响区金属不产生裂纹，并且焊缝的力 耐腐蚀性：钢材耐腐蚀性较差，必须采取防护措施，新建结构需要油漆，已建成的结构需定期维护。 耐老化性：随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变，出现“时效”现象，即“老化”。“时效” 使钢材变脆。 耐长期高温性：在长期高温条件下工作的钢材，其破坏强度比常温拉伸试验的强度低得多，应另行测定“强度