3.3钢材的主要技术性质

钢材的主要技术性质抗拉性能冲击韧性耐疲劳性硬度主要性能冷弯性能焊接性能工艺性能力学性能1、抗拉性能－拉伸试验抗拉性能是建筑钢材最重要的性能抗拉强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。抗拉强度是钢材强度的特征值，测定钢材强度的主要方法是拉伸试验。钢材受拉时，在产生应力的同时相应地产生应变，应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。钢材的主要技术性能万能材料试验机试件试件的夹紧钢材的主要技术性能比例极限σp、弹性极限σe、上屈服强度

S、下屈服强度

S'、比例弹性阶段（O→p）非比例弹性阶段（p→e）弹塑性阶段（e→s）塑性阶段或屈服阶段(s→s/)应力强化阶段（s/→b）颈缩破坏阶段（b→f）低碳钢单轴拉伸应力－应变示意图Opess'f=

L/L

b

S

P＝F/A

S'

e极限强度

b钢材的主要技术性能

b极限强度：钢材受拉断裂前的最大应力，称强度极限或抗拉强度。

S′/

b屈强比：屈服点与抗拉强度之比。愈小，结构愈安全。过小则造成浪费，一般碳素钢为0.58～0.63，合金钢为0.65～0.75。

S屈服极限

P

比例极限：弹性阶段的最大应力。

S

上屈服点：屈服阶段最大应力；

S′下屈服点：屈服阶段最小应力，数值稳定，称为屈服点或屈服强度。屈服点是钢材力学性质最重要的指标，是结构设计确定钢材容许应力的主要依据。

e弹性极限：不产生残留塑性变形的最大应力。钢材的主要技术性能硬钢的屈服点

0.2

0.2

名义屈服强度：残余变形是原标距长度0.2%时的应力值作为屈服强度。钢材的主要技术性能伸长率AL1—断后标距长度mm；L0—原始标距长度mm；L0=5d0或10d0（d0-试件原始直径mm）2、塑性钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。是钢材的一个重要性能指标。通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。量出拉断后标距部分的长度Ll，标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长率。即钢材的主要技术性能断面收缩率ψA0—试件的原始截面面积，mm2；A1—试件断裂后颈缩处的横截面积，mm2；伸长率和断面收缩率表示钢材断裂前经受变形的能力。伸长率越大或断面收缩率越高表示钢材塑性越好，变形性能越好。当我们的结构破坏的时候是希望有比较大的变形还是不希望有变形？钢材的主要技术性能3、冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。用冲击韧性值αk表示。αk是试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功。αk—冲击韧性（J/cm2）；Ak—试件冲断时吸收的冲击能（J）；F—试件槽口处最小横截面积（cm2）。冲击韧性值越大，钢材冲击韧性越好，其抵抗冲击作用的能力越强，脆性破坏的危险性越小。钢材的主要技术性能温度对钢材冲击韧性影响很大。冲击韧性随温度的降低而下降，开始下降缓和，当温度降到一定程度时，冲击韧性大幅度下降而使钢材呈脆性，这一现象称为钢材的冷脆性，这一温度范围称为脆性转变温度。转变温度越低，说明钢的低温冲击韧性越好。温度对低合金钢冲击韧性的影响负温条件下使用的结构，设计时必须考虑钢材的低温冲击韧性钢材的主要技术性能第二次世界大战前夕，比利时先后在阿尔伯特运河上修建了越50座空腹桁架桥梁，据统计，1938-1950年期间共有14座大桥断裂，其中6座属于低温冷脆断裂。加拿大于1947年建造的Duplessis桥梁，使用27个月后发生低温脆断。随着我国西部大开发，东北、西藏等高寒地区必将越来越多地应用钢结构，其应用前景很好，但钢结构的低温冷脆问题必须引起足够的重视，特别是铁路桥梁。钢材的主要技术性能4、耐疲劳性疲劳破坏特点：断裂时，截面上的应力低于抗拉强度甚至屈服强度，属于脆性破坏。疲劳破坏分为三个阶段：裂纹形成→裂纹缓慢扩展→迅速断裂。大跨度桥梁、塔吊、吊车梁经常受到疲劳荷载，会有发生疲劳破坏的危险。钢材的主要技术性能5、硬度

钢材抵抗硬物压入表面的能力。常用的硬度指标为布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）。布氏法(HB)：按规定用一个直径为D的钢球以一定的荷载P压入试件表面，持续至规定时间后卸去荷载，测定压痕直径，计算或查表确定单位面积上所承受的平均应力值。洛氏法(HR)：将金刚圆锥体或钢球，按一定荷载压入试件表面，以压入试件的深度来表示硬度值。各类钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关关系。根据这些相关关系可以直接在钢结构上测出钢材的HB值并估算出该钢材的抗拉强度。钢材的主要技术性能6、冷弯性能：常温下承受弯曲变形的能力参数：弯曲角度、弯心直径/试件厚度弯曲角度愈大，弯心直径/试件厚度愈小，钢材的冷弯性能越好冷弯性能合格：弯曲处无裂纹、断裂及起层等现象。钢材的主要技术性能注意：冷弯性能和伸长率所体现钢材塑性的不同伸长率：反映的是钢材处于整体变形条件下产生断裂时的塑性变形能力冷弯性能：反映钢材处于局部变形条件下不产生裂纹时的塑性变形能力因此，在一定程度上冷弯性能比伸长率更能揭示钢材的内部组织是否均匀、是否存在内应力及夹杂物等缺陷，也更能反映钢材的塑性变形能力。一般来说，钢材的塑性变形能力越大，其冷弯性能就越好。钢材的主要技术性能7、焊接性能材料的焊接性能:是指在一定焊接工艺