建筑钢材-钢材技术性质

钢材力学性质1钢材工艺性质2

化学成分对钢材性质的影响4钢材冷加工3一、力学性质通常以拉伸强度作为最基本的强度值。拉伸强度由拉伸试验检测。拉伸强度压缩强度弯曲强度钢材的强度剪切强度一、力学性质钢筋检测取样数量1.拉伸性能标准试件非标准试件1.拉伸性能1.拉伸性能

do为试件初始有效直径，Ao为初始有效断面面积。试验的标距长度Lo为5do或10do

钢筋标距仪（也叫打点机）在钢筋上每隔5或10mm标记一点（用于计算断后伸长率、最大力总伸长率，标记要清晰可见且不破坏样品性能）钢筋标距仪1.拉伸性能

开动试验机，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出图的情况。注意捕捉屈服荷载值，将其记录下来用以计算屈服点应力值σs,屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈”现象。试件断后立即停车，注意记录最大荷载值，用游标卡尺测量拉断后标距长度。钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸试验钢筋拉伸主要指标强度指标塑性指标钢筋拉伸主要指标指标描述屈服强度

钢材在结构中受力不得进入屈服阶段，否则将产生较大的塑性变形而使结构不能正常工作，并可能导致结构的破坏。故在结构设计中，以屈服强度作为钢材设计强度取值依据，施工选材验收也以屈服强度为重要的技术指标。

屈服强度与抗拉强度之比σs/σb称为屈强比。屈强比反映钢材利用率和安全可靠度的一个指标。

屈强比越大，钢材的利用率越高；屈强比越小，结构物安全性较好，但屈强比过小，钢材强度的有效利用率越低，造成钢材浪费。合理屈强比一般为0.6~0.75。伸长率δ

通常以δ5和δ10分别表示=5d0和=10d0时的伸长率。同一种钢材，其δ5大δ10。

伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是衡量钢材塑性大小的重要指标。伸长率越大，说明钢材断裂时产生的塑性变形越大，钢材的塑性越好。凡用于结构的钢材，必须满足规范规定的屈服强度、抗拉强度和伸长率指标的要求。硬钢（高碳钢）拉伸性能2.冲击韧性定义及指标指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk越大，则冲击韧性越好。αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。测定方法按照我国国家标准试验方法的摆冲法、横梁式来测定。测定指标试件冲断时缺口处单位面积上所消耗的能量为冲击韧性指标。2.冲击韧性计算方法3.硬度指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)和维氏硬度(HV)三种定义及测定方法测定原理布氏法的测定原理是利用直径为Ｄ（ｍｍ）的淬火钢球，以P（Ｎ）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得到直径为ｄ（ｍｍ）的压痕，以压痕表面积Ｆ（ｍｍ）除荷载Ｐ，所得的应力值即为试件的布氏硬度值ＨＢ，以数字表示，不带单位。洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果。二、工艺性质

钢材应具有良好的工艺性，以满足施工加工的要求。冷弯性能和焊接性能是钢材重要的工艺性能。1冷弯性能1冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢筋冷弯冷弯性能大小以试验时弯曲角度（90°或180°），弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值来表示；弯曲角度愈大，弯心直径与试件厚度的比值愈小，则表明冷弯性能愈好。1冷弯性能

试样绕着指定弯心弯曲到指定角度后，如果试件弯曲外拱面和两侧不出现裂纹、断裂和起层现象，则冷弯合格。

通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。2

焊接性能

土木工程中，无论是钢结构，还是钢筋骨架、接头及预埋件的连接等，大部分采用焊接方式连接，故要求钢筋应具有联合的可焊性。

钢材的可焊性是指钢材在焊接后，所焊部位的牢固程度和硬脆倾向大小的性能。可焊性良好的钢材，焊头牢固可靠，硬脆倾向小，在焊缝及其附近过热无产生裂缝，且仍保持与母体相近的性能。2

焊接性能

可焊性受化学成分及含量影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。硫、磷以及其他杂质也会降低可焊性。焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。三、钢材冷加工

1定义—冷加工是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。冷拉冷拔冷轧建筑钢材常用的冷加工刻痕

对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。三、钢材冷加工冷加工冷加工分类描述冷拉

冷拉是将钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形。通过冷拉能使钢筋强度提高10%~20%，长度提高6%~10%，并达到矫直、除锈、节约钢材的目的。冷拔冷拔是将钢筋通过硬质合金制成的拔细模孔强行拉拔。2.钢材的冷加工强化和时效钢材冷拉应力—应变曲线图

钢材的冷加工强化和时效

冷加工后的钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。时效分类描述自然时效自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d；人工时效人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上。（多采用蒸汽或电热等人工加热的方法来处理）钢材的冷加工强化和时效

钢材冷加工后产生的强化和时效，可利用这一性质，可提高钢材的利用率，达到节省钢材，提高经济效益的目的，但应兼顾强度和塑限两方面的合理程度。

经过冷加工后的钢材，不得用于承受动荷载作用的结构，也不得用于焊接施工。四、化学成分对钢材性质的影响钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。土木工程用钢材含碳量不大于0.8％。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低，碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。碳当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。硅四、化学成分对钢材性质的影响锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%～２％范围内，它的作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。锰硫是很有害元素。呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。硫磷为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大，磷在钢中的偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用磷

钢材的工艺性质概述1

冷弯性能2

焊接性能3

钢材冷加工对钢材性能的影响4一、钢材的工艺性质概述

钢材应具有良好的工艺性，以满足施工加工的要求。冷弯性能和焊接性能是钢材重要的工艺性能。二、冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢筋冷弯冷弯性能大小以试验时弯曲角度（90°或180°），弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值来表示；弯曲角度愈大，弯心直径与试件厚度的比值愈小，则表明冷弯性能愈好。二、冷弯性能二、冷弯性能

试样绕着指定弯心弯曲到指定角度后，如果试件弯曲外拱面和两侧不出现裂纹、断裂和起层现象，则冷弯合格。

通过冷弯试验，有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。三、焊接性能

钢材的可焊性是指钢材在焊接后，所焊部位的牢固程度和硬脆倾向大小的性能。可焊性良好的钢材，焊头牢固可靠，硬脆倾向小，在焊缝及其附近过热区无产生裂缝，且仍保持与母体相近的性能。

土木工程中，无论是钢结构，还是钢筋骨架、接头及预埋件的连接等，大部分采用焊接方式连接，故要求钢材应具有良好的可焊性。三、焊接性能

可焊性受化学成分及含量影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。硫、磷以及其他杂质也会降低可焊性。四、钢材冷加工对钢材性能的影响

冷加工是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。冷拉冷拔冷轧建筑钢材常用的冷加工刻痕

对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。四、钢材冷加工对钢材性能的影响四、钢材冷加工对钢材性能的影响冷加工分类描述冷拉

冷拉是将钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形。通过冷拉能使钢筋强度提高10%~20%，长度提高6%~10%，并达到矫直、除锈、节约钢材的目的。冷拔冷拔是将钢筋通过硬质合金制成的拔细模孔强行拉拔。钢材的冷加工强化和时效钢材冷拉应力—应变曲线图

经过冷加工后的钢材，若立即再拉伸，其应力—应变曲线变化见左侧图。可发现经过冷拉后的钢材屈服强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这一效果称为钢材冷加工强化。钢材的冷加工强化和时效

冷加工后的钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。时效分类描述自然时效自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d；人工时效人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上。（多采用蒸汽或电热等人工加热的方法来处理）钢材的冷加工强化和时效

钢材冷加工后产生的强化和时效，可利用这一性质，可提高钢材的利用率，达到节省钢材，提高经济效益的目的，但应兼顾强度和塑限两方面的合理程度。

经过冷加工后的钢材，不得用于承受动荷载作用的结构，也不得用于焊接施工。

钢材的强度概述1

钢筋拉伸试验2

钢筋拉伸主要指标3一、钢材的强度概述通常以拉伸强度作为最基本的强度值。拉伸强度由拉伸试验检测。拉伸强度压缩强度弯曲强度钢材的强度剪切强度一、钢材的强度概述钢筋检测取样数量一、钢材的强度概述标准试件非标准试件二、钢筋拉伸试验do为试件初始有效直径，Ao为初始有效断面面积。试验的标距长度Lo为5do或10do二、钢筋拉伸试验

钢筋标距仪（也叫打点机）在钢筋上每隔5或10mm标记一点（用于计算断后伸长率、最大力总伸长率，标记要清晰可见且不破坏样品性能）钢筋标距仪二、钢筋拉伸试验

开动试验机，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出图的情况。注意捕捉屈服荷载值，将其记录下来用以计算屈服点应力值σs,屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈”现象。试件断后立即停车，注意记录最大荷载值，用游标卡尺测量拉断后标距长度。钢筋拉伸试验

低碳钢受拉应力—应变图低碳钢受拉应力—应变图低碳钢受拉应力—应变图低碳钢受拉应力—应变图二、钢筋拉伸试验三、钢筋拉伸主要指标强度指标塑性指标三、钢筋拉伸主要指标屈服强度

钢材在结构中受力不得进入屈服阶段，否则将产生较大的塑性变形而使结构不能正常工作，并可能导致结构的破坏。故在结构设计中，以屈服强度作为钢材设计强度取值依据，施工选材验收也以屈服强度为重要的技术指标。

屈服强度