《钢结构制作与安装》课件-项目2 钢材性能与选用

钢材的力学性能拉伸性能1目录CONTENT塑性2冲击韧性3耐疲劳性4硬度5耐久性6PART01拉伸性能拉伸性能拉伸性能标准试件（GB228—63）常温（20℃）下缓慢加载，一次完成。含碳量为0.1%－0.3%。试验条件：d标准试件：lo/d=5、10；lo-标距；d-直径OBCDAE应力-应变曲线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段拉伸性能OBCDAEOA段材料处于纯弹性，即:AB段有一定的塑性变形,但整个OB段卸载时，ε=0（1）弹性阶段（O-B）拉伸性能该段σ基本保持不变（水平)ε急剧增大（2）屈服阶段（B-D）OBCDAE拉伸性能随荷载的增加σ缓慢增大，但ε增加较快（4）强化阶段（DE段）OBCDAEF极限抗拉强度fu（5）颈缩阶段（EF段）PART02塑性塑性拉伸前拉伸后当l0/d=5时，用δ5表示，当l0/d=10时，用δ10表示。它是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。（1）伸长率PART03冲击韧性冲击韧性衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。PART04耐疲劳性耐疲劳性钢材在交变荷载的反复作用下，往往在最大应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的耐疲劳性。PART05硬度硬度PART06耐久性硬度钢材性能的影响因素钢材性能的影响因素钢材性能的影响因素Fe，C，Si，Mn，S（O），P（N），V，其他（1）化学成分的影响例:Nb(铌)-细化晶粒，提高强度韧性钢材性能的影响因素（2）钢材的生产过程

①

②

③钢材性能的影响因素（2）钢材的生产过程钢材性能的影响因素（3）温度钢材性能的影响因素（3）温度钢材性能的影响因素（4）硬化OBCDAE钢材性能的影响因素化学成分：Fe，C，Si，Mn，V，S（O），P（N），其他：Nb（铌）-细化晶粒，提高强度韧性生产过程：冶炼方法、浇铸过程、轧制工艺不均匀温度场引起的残余应力应力应变历史：超屈服加载-硬化、温度：低温:冲击韧性的温度转变区高温：300°C蓝脆、600°C软化钢材的种类及选用钢材的种类及选用碳素结构钢低合金钢优质碳素结构高优质钢丝绳高性能建筑结构用钢钢材的种类及选用（1）碳素结构钢1.钢材的牌号Q235A[F，b，(z)](旧称3号钢)Q235B[F，b，(z)]常温下Ak要求Q235C[(z)]零度Ak要求Q235D[(TZ)]-20度Ak要求钢材的种类及选用（1）碳素结构钢Q235A钢材的种类及选用（1）碳素结构钢钢材的种类及选用（2）低合金钢低合金元素低合金钢Q345Q390Q420Q460Q345AQ345BQ345CQ345D钢材的种类及选用2.钢材的规格钢板热轧型钢冷弯型钢紧固件焊接材料钢材的种类及选用2.钢材的规格（1）钢板薄板厚板特厚板扁钢钢材的种类及选用2.钢材的规格（2）热轧型钢工字钢截面H型钢截面翼缘宽度高度钢材的种类及选用2.钢材的规格（3）冷弯型钢钢材的种类及选用3.钢材选用的一般原则结构类型及重要性荷载性质：静力、动力连接方法：焊接、非焊接工作温度：常温、低温应力条件：拉、压钢材种类及选择钢材的种类1目录CONTENT钢材的选择2PART01钢材的种类钢材的种类钢结构对材料的要求1.较高的抗拉强度fu和屈服点fy；2.较好的塑性、韧性；3.良好的工艺性能（冷、热加工，可焊性）；4.对环境的良好适应性。钢材的种类钢材的破坏形式1、塑性破坏破坏前有明显的塑性变形，破坏过程长，断口发暗，可以采取补救措施。2、脆性破坏

破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。钢材化学成分用途冶炼方法浇铸方法碳素钢合金钢结构钢工具钢特殊用途钢平炉钢氧气转炉钢沸腾钢半镇静钢镇静钢特殊镇静钢钢材的种类钢材的种类1、碳素结构钢（GB/T700-88）---低碳钢牌号目前生产：Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五种，含碳量越多，屈服点越高，塑性越低。Q235的含碳量低于0.22％，属于低碳钢，其强度适中，塑性、韧性和可焊性较好，是建筑钢结构常用的钢材品种之一。碳素结构钢牌号举例：Q235A.FQ：钢材屈服点代号

235:屈服点数值（N/mm2）

A:质量等级代号(A、B、C、D)D级最高F:脱氧程度代号(F、b、Z、TZ——分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢；Q235--质量等级（A、B、C、D）

A--保证fu、fy、δ，P、S含量

B--保证fu,fy,δ,冷弯，常温时Cv，P，S，C含量；

C--保证fu,fy,δ,冷弯,0oC时Cv，P，S，C含量;D--保证fu,fy,δ,冷弯,-20oC时Cv，P，S，C含量;钢材的种类钢材的牌号2.低合金钢(GB/T1591-94)定义：冶炼碳素钢中加入一种或几种合金元素而形成的钢。具有较高的强度、冲击韧性以及耐腐蚀性，较好的塑性。牌号按屈服点由小到大排列：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460牌号意义以平均含碳量的万分数前两位数字及主要合金元素表示，如16Mn表示以平均含碳量为0.16%，主要合金元素为锰。不同：低合金高强度钢的质量等级分为A、B、C、D、E五级。GB/T1591-94Q295Q390Q345Q420相应的钢材品种（GB/T1591-94)09Mn、09Mnb、09Mn2、12Mn12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb15MnV、15MnTi、16MnNb15MnVN、14MnTiRE钢材的种类钢材的牌号PART02钢材的选择1．结构或构件的重要性；影响严重程度：重要、一般、次要；设计等级：一级、二级、三级。钢材的选择选择钢材的原则2．荷载情况（静力荷载，动力荷载）；静力荷载作用下可选择经济性较好的Q235钢材。动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。3．连接方法（焊接连接、螺栓连接）；焊接结构对材质的要求严格，应严格控制C、S、P的极限含量；非焊接结构对C的要求可降低一些。4．结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）；低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢5.结构的受力状态；三向受力时易发生脆性破坏，生产加工过程中存在应力集中，特别是承受拉力的构件更严重，宜选用质量较好的钢材。6.钢材的厚度。厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。钢材的选择选择钢材的原则2、承重结构：宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合国家现行有关标准的规定和要求。1、承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚具有含碳量的合格保证。钢材的选择选择钢材的建议3、不适用Q235—AF钢的情况焊接结构直接承受动力荷载或震动荷载且需要疲劳验算的结构；当室外空气温度低于-20℃的直接承受动力荷载或震动荷载，可不验算疲劳的结构；承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构；室外空气温度等于或低于-30℃的所有承重结构。非焊接结构室外温度等于或低于-20℃的直接承受动力荷载且需要疲劳验算的结构。4、重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于16mm的钢材应具有常温冲击韧性