第3章 工程材料 第1节建筑钢材讲解

建筑钢材

作者李菊芳

12目录钢材的化学成分及其对性能影响钢材的性能1）抗拉性能抗拉性能是钢筋的最主要性能。表征抗拉性能的技术指标主要是屈服强度、抗拉强度（全称抗拉极限强度）和伸长率。1钢材的性能（建筑钢材）1钢材的性能（建筑钢材）（1）屈服强度

设计时一般以此作为强度取值的依据。

（2）抗拉强度

设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但屈服强比太小，则反映钢材不能有效地被利用。1钢材的性能（建筑钢材）（3）伸长率超过抗拉强度后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩”现象而断裂。伸长率表征了钢材的塑性变形能力。1钢材的性能（建筑钢材）原标距与试件的直径之比愈大，颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重愈小，计算伸长率愈小。通常以δ5和δ10分别表示L0=5d0和L0=10d0（d0为试件直径）时的伸长率，对于同一种钢材，δ5应大于δ10。1钢材的性能（建筑钢材）2）冷弯性能钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。通过试件被弯曲的角度（90°、180°）及弯心直径d对试件厚度（或直径）a的比值（d/a）区分。1钢材的性能（建筑钢材）试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。冷弯试验能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力、夹杂物未熔合和微裂缝等缺陷。而这些缺陷在拉力试验中常因塑造性变形导致应力重分布而得不到反映。因此冷弯试验是一种比较严格的试验，也可检验焊接质量，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物。1钢材的性能（建筑钢材）3）冲击韧性冲击韧性指钢材抵抗冲击载荷的能力。当温度降低达到某一范围时，呈脆性断裂，这种现象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。因此，对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验，并选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。1钢材的性能（建筑钢材）4）硬度局部抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。5）耐疲劳性在交变荷载反复作用下，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳极限指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。当交变应力低于某一值时，交变循环次数达无限次也不会产生疲劳破坏。1钢材的性能（建筑钢材）6）焊接性能钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响因素主要是化学成分及含量。正确地选用焊接材料和焊接工艺是提高焊接质量的主要措施。1钢材的性能（建筑钢材）

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。1）碳土木建筑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，降低抗大气腐蚀能力。2钢材的化学成分及其对性能影响（建筑钢材）2）硅合金元素，小于1%时，随含量增加，钢材强度、疲劳极限、耐腐蚀性和抗氧化性提高，塑性和韧性影响不明显。1%-1.2%时，塑性和韧性明显下降，焊接性能变差，增加冷脆性。3）锰4）硫硫是很有害的元素2钢材的化学成分及其对性能影响（建筑钢材）5）磷磷为有害元