鋼結(jié)構(gòu)的材料

1、第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設計原理鋼結(jié)構(gòu)設計原理 Design Principles of Steel Structure第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.1 2.1 鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求（1 1） 較高的強度較高的強度（2 2） 足夠的變形能力足夠的變形能力良好塑性和韌性良好塑性和韌

2、性（3 3） 良好的加工性能良好的加工性能適應冷、熱加工，可焊性好適應冷、熱加工，可焊性好（4 4） 對環(huán)境的良好適應性對環(huán)境的良好適應性耐腐蝕、耐火、耐疲勞耐腐蝕、耐火、耐疲勞 鋼結(jié)構(gòu)的材料關系到鋼結(jié)構(gòu)的計算理論，同時對鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的材料關系到鋼結(jié)構(gòu)的計算理論，同時對鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝、使用、造價、安全等均有直接聯(lián)系。本章簡的制造、安裝、使用、造價、安全等均有直接聯(lián)系。本章簡要介紹鋼材的生產(chǎn)過程和組織構(gòu)成，重點介紹鋼材的主要性要介紹鋼材的生產(chǎn)過程和組織構(gòu)成，重點介紹鋼材的主要性能以及各種因素對鋼材性能的影響；鋼材的種類、規(guī)格及選能以及各種因素對鋼材性能的影響；鋼材的種類、規(guī)格及選擇原則。擇原

3、則。2.1 2.1 鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)大致分為鋼材的生產(chǎn)大致分為冶煉冶煉、澆注澆注、軋制軋制和和（熱處理）（熱處理）四道工序。四道工序。電爐鋼電爐鋼是利用

4、電熱原理，在電弧爐內(nèi)冶煉。（質(zhì)量好，但耗電是利用電熱原理，在電弧爐內(nèi)冶煉。（質(zhì)量好，但耗電量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。）量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。） 煉鋼爐有三種形式：煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐、平爐平爐和和電爐電爐。轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼是利用高壓空氣或氧氣使爐內(nèi)生鐵熔液的碳和其它雜物是利用高壓空氣或氧氣使爐內(nèi)生鐵熔液的碳和其它雜物氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘貉趸?，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘骸＃ㄉa(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成。（生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成本低，已經(jīng)成為國內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。）本低，已經(jīng)成為國內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。）平爐鋼平爐鋼是利用煤氣和其它燃料

5、供應熱能，把廢鋼、生鐵熔液或是利用煤氣和其它燃料供應熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。（生產(chǎn)周期長，效率鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。（生產(chǎn)周期長，效率低，成本高，現(xiàn)已逐步被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。）低，成本高，現(xiàn)已逐步被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。） （1 1）煉）煉 鋼鋼2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 澆注是指把熔煉好的鋼液做成鋼錠或鋼坯。澆注是指把熔煉好的鋼液做成鋼錠或鋼坯。 用用連續(xù)鑄造法連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯的工藝和設備，由于機械化、自動化生產(chǎn)

6、鋼坯的工藝和設備，由于機械化、自動化程度高的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了笨重而復雜的程度高的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了笨重而復雜的鑄錠鑄錠工藝和設備。工藝和設備。 鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細不均勻并發(fā)生熱脆，降鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細不均勻并發(fā)生熱脆，降低鋼材的力學性能。低鋼材的力學性能。 按照鋼液在煉鋼爐中進行脫氧的方法和程度不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼液在煉鋼爐中進行脫氧的方法和程度不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為可分為沸騰鋼沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼和和特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼。 （2 2） 澆澆 注注（3 3）脫）脫 氧氧2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的

7、材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure（4 4）加工（）加工（熱加工熱加工、冷加工冷加工和和熱處理熱處理 ） 熱處理熱處理 指通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼材的組指通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼材的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。（退火、織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。（退火、正火、淬火和回火）正火、淬火和回火） 熱加工熱加工 指將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀

8、，指將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀，生產(chǎn)出各種厚度的鋼板和型鋼。（熱加工的開軋和鍛生產(chǎn)出各種厚度的鋼板和型鋼。（熱加工的開軋和鍛壓溫度控制在壓溫度控制在1150-1300 1150-1300 ） 冷加工冷加工 指在常溫下對鋼材進行加工。（指在常溫下對鋼材進行加工。（冷作硬化現(xiàn)象冷作硬化現(xiàn)象） 2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Struc

9、ture2.2 2.2 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.3 2.3 鋼材的主要性能鋼材的主要性能p 鋼材的破壞形式鋼材的破壞形式p 單向拉伸時的工作性能單向拉伸時的工作性能p 鋼材的其它性能鋼材的其它性能p 在復雜應力作用下鋼材的性能在復雜應力作用下鋼材的性能2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.3.1 2.3.1 單向拉伸時的工作性能單向拉伸時的工作性能 （1

10、1）試驗條件）試驗條件 （a a）試件的尺寸要符合國家標準，表面光滑，沒有孔洞、刻槽）試件的尺寸要符合國家標準，表面光滑，沒有孔洞、刻槽等缺陷。試件的標定長度取其直徑的等缺陷。試件的標定長度取其直徑的5 5或或1010倍。倍。（b b）荷載要分級逐次增加，直到試件破壞。）荷載要分級逐次增加，直到試件破壞。（c c）試驗溫度要控制在室溫）試驗溫度要控制在室溫2020左右。左右。 2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure （2 2）鋼材的應力）鋼材的應力- -應變關系應變關系 A

11、. A. 有屈服點鋼材有屈服點鋼材s-es-e曲線可以分為四個階段：曲線可以分為四個階段： ( (a) )彈性階段彈性階段( (OE段段) )單調(diào)拉伸應力單調(diào)拉伸應力- -應變曲線應變曲線OAOA段段：純彈性階段：純彈性階段s s=E=Ee eA A點對應的應力：點對應的應力： s sp p（比例極限）（比例極限）AEAE段段：應力和應變呈非：應力和應變呈非線性，線性， 但整個但整個OEOE段卸段卸載后變形消失載后變形消失, , e e=0=0E E點對應的應力：點對應的應力：s se （彈性極限彈性極限）2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能00.150.12.5ffffAECF22/

12、%BDuyep第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure(b)(b)彈塑性階段：彈塑性階段：ECEC段段 與與不呈比例，除彈性不呈比例，除彈性變形外還有塑性變形，變形外還有塑性變形，fyfy稱稱為屈服強度，又叫屈服點為屈服強度，又叫屈服點（yield pointyield point，材料力學，材料力學中用中用s s表示）。表示）。00.150.12.5ffffAECF22/%BDuyep第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure（c）屈服階段屈服

13、階段（CF)塑性變形塑性變形：卸載后試件：卸載后試件不能完全恢復原來的長不能完全恢復原來的長度。不能恢復的這一部度。不能恢復的這一部分變形稱為塑性變形。分變形稱為塑性變形。 屈服點屈服點fy（屈服強度）（屈服強度）：屈服階段曲線波動部分屈服階段曲線波動部分的最低值。的最低值。 流幅流幅：從屈服階段的開：從屈服階段的開始到曲線再度上升的應始到曲線再度上升的應變幅度稱為流幅。變幅度稱為流幅。 特點特點：應力：應力- -應變曲線呈鋸齒形波動，出現(xiàn)應力不增加而應變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。應變曲線呈鋸齒形波動，出現(xiàn)應力不增加而應變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能00.150.12.5

14、ffffAECF22/%BDuyep第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure（d d）強化階段）強化階段(FB(FB段段) )鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復承載能力，隨荷載的增加鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復承載能力，隨荷載的增加緩慢增緩慢增大大, ,但但增加較快，最終應力達到最高點增加較快，最終應力達到最高點B B抗拉強度（極限強抗拉強度（極限強度）度）fu 試件所能承受的最大拉應力試件所能承受的最大拉應力（e e）頸縮階段）頸縮階段(BD(BD段段) )截面出現(xiàn)了橫向收縮，截面出現(xiàn)了橫向收縮，截面面積開始顯著縮截面面積開始

15、顯著縮小，塑性變形迅速增小，塑性變形迅速增大，應力不斷降低，大，應力不斷降低，變形卻延續(xù)發(fā)展，直變形卻延續(xù)發(fā)展，直至至D D點試件斷裂。點試件斷裂。 2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能00.150.12.5ffffAECF22/%BDuyep第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel StructureB.B.對無明顯屈服點的鋼材對無明顯屈服點的鋼材 設計時以卸載后試件中殘余應變?yōu)樵O計時以卸載后試件中殘余應變?yōu)?.20.2所對應的應力所對應的應力 作為屈服點作為屈服點“條件屈服點條件屈服點”或或“名義屈服點名義屈服點”sefy=f

16、0.20.2%fup 無屈服點鋼材的應力無屈服點鋼材的應力- -應變曲線應變曲線沒有明顯屈服點的沒有明顯屈服點的鋼鋼材在拉伸過程中沒有材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變形屈服階段，塑性變形小，破壞突然。小，破壞突然。 2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure(3)(3)單向拉伸時鋼材的機械性能指標單向拉伸時鋼材的機械性能指標 屈服點屈服點fy應力應變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應的應力（取屈應力應變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應的應力（取屈服階段波動部分的應力最低值），它是衡量鋼材的

17、承載能力和確服階段波動部分的應力最低值），它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強度設計值的重要指標。（定鋼材強度設計值的重要指標。（作為作為鋼結(jié)構(gòu)設計鋼結(jié)構(gòu)設計可以達到的最可以達到的最大應力）大應力） 抗拉強度抗拉強度f fu u應力應變曲線最高點對應的應力，它是鋼材破應力應變曲線最高點對應的應力，它是鋼材破壞前所能承受的最大應力。壞前所能承受的最大應力。（強度的安全儲備）（強度的安全儲備） 鋼材的塑性鋼材的塑性當應力超過屈服點后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變當應力超過屈服點后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用。塑性好壞可用斷面收縮率斷

18、面收縮率 和伸長率和伸長率 表示，通過靜力拉伸試驗得到。表示，通過靜力拉伸試驗得到。 2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structurea) 伸長率伸長率試件試件斷裂前斷裂前的永久變形與原標定長度的百比。的永久變形與原標定長度的百比。LodNNNLdN%100001-llll0 原標距長原標距長l1 拉斷后標距長度拉斷后標距長度d0 試件直徑試件直徑試件有兩種標距：試件有兩種標距：l0/ d0=5 和和 l0/ d0=10 相應的伸長率用相應的伸長率用5和和10表示。伸長率表示。伸長率

19、實際工程中以伸長率實際工程中以伸長率 代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structureb) ) 斷面收縮率斷面收縮率 是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。小值與原斷面面積比值的百分比。 %100110-AAA式中：式中： A0 試件原來的斷面面積試件原來的斷面面積 A1 試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積 斷面收縮率斷面收縮率 越大，鋼材

20、的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易越大，鋼材的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標仍然采用伸長率作為保證要求。產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標仍然采用伸長率作為保證要求。A0A12.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure(4) (4) 應力應變曲線的簡化應力應變曲線的簡化曲線簡化的依據(jù)：曲線簡化的依據(jù)：1 1）鋼材在屈服點之前的性質(zhì)）鋼材在屈服點之前的性質(zhì)接近理想的彈性體。接近理想的彈性體。2 2）屈服點之后的流幅現(xiàn)象又）屈服點之后的

21、流幅現(xiàn)象又接近理想的塑性體，并且流幅接近理想的塑性體，并且流幅的范圍（的范圍（e e0.150.15-2.5-2.5）已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變形的發(fā)展。塑性變形的發(fā)展。2.5% fy 00.15% 簡化的應力應變曲線簡化的應力應變曲線鋼材是符合理想中的彈性鋼材是符合理想中的彈性- -塑性材料塑性材料 2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.3.2 2.3.2 鋼材的其它性能鋼材的其它性能 冷彎性能是判別鋼材塑性變形冷彎性能是判別鋼材塑性變

22、形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標。能力和冶金質(zhì)量的綜合指標。1.1.冷彎性能冷彎性能鋼材在冷加工（常溫下加工）鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫的抵抗能力。的抵抗能力。 鑒別指標鑒別指標：當試件彎曲至：當試件彎曲至180180時，時，試件表面和側(cè)面，無裂紋、斷裂試件表面和側(cè)面，無裂紋、斷裂或分層，即認為試件冷彎性能合或分層，即認為試件冷彎性能合格。格。 2.3 2.3 鋼材的其它性能鋼材的其它性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.2.沖擊韌性沖擊韌性韌性韌性 反映鋼材抵抗

23、沖擊荷載、動力荷載的反映鋼材抵抗沖擊荷載、動力荷載的能力，是鋼材在變形和斷裂中吸收能量的度能力，是鋼材在變形和斷裂中吸收能量的度量。衡量韌性指標用量。衡量韌性指標用沖擊韌性沖擊韌性值表示，也叫值表示，也叫沖擊功，用符號沖擊功，用符號A Akvkv表示，單位為表示，單位為J J。 沖擊韌性試驗沖擊韌性試驗 一般采用試件長一般采用試件長55mm55mm，截，截面面101010mm10mm2 2，中間一小槽。在擺錘式?jīng)_，中間一小槽。在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行試驗，沖斷試件后，讀出擊試驗機上進行試驗，沖斷試件后，讀出擺錘消耗的功。擺錘消耗的功。 沖擊韌性試驗沖擊韌性試驗沖擊韌性還與試驗的溫度有關。我國鋼

24、材標準沖擊韌性還與試驗的溫度有關。我國鋼材標準中將試驗分為四檔，即中將試驗分為四檔，即+20, 0+20, 0，-20-20和和- -4040時的沖擊韌性。溫度越低，沖擊韌性越低。時的沖擊韌性。溫度越低，沖擊韌性越低。2.3 2.3 鋼材的其它性能鋼材的其它性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure3.3.可焊性可焊性金屬是否能適應焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接金屬是否能適應焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。頭的特性。包括兩個方面包括兩個方面：一是金屬在經(jīng)受焊接加工時對缺陷的敏感

25、性；：一是金屬在經(jīng)受焊接加工時對缺陷的敏感性； 二是焊接接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力二是焊接接頭在一定的使用條件下可靠運行的能力。 影響鋼材可焊性的因素影響鋼材可焊性的因素 鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在。碳含量在0.12%0.12%0.20%0.20%范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如Q235BQ235B）。對于高強度低合金鋼中，低合）。對于高強度低合金鋼中，低合金元素大多對可焊性有不利影響，我國行業(yè)標準金元素大多對可焊性有不利影響，我國行業(yè)標準JGJ81-2002JGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)建筑

26、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術規(guī)程焊接技術規(guī)程推薦使用碳當量來衡量低合金鋼的可焊性。當碳當量小于推薦使用碳當量來衡量低合金鋼的可焊性。當碳當量小于0.38%0.38%，鋼材的可焊性好，鋼材的可焊性好( (如如Q235.Q345)Q235.Q345)，可不采取措施直接施焊。，可不采取措施直接施焊。 15ui5or6nECNVMCMCC（2.4.1）第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼材沿厚度方向的性能鋼材沿厚度方向的性能： 由較厚鋼板組成的焊接承重結(jié)構(gòu)，在焊接過程中或者在厚度方向受拉作由較厚鋼板組成的焊接承重結(jié)構(gòu)，在焊接過程

27、中或者在厚度方向受拉作用時，常常會產(chǎn)生與厚度方向垂直（稱為用時，常常會產(chǎn)生與厚度方向垂直（稱為Z方向）的裂紋，出現(xiàn)層狀撕裂。方向）的裂紋，出現(xiàn)層狀撕裂。為了避免這種情況發(fā)生，采用為了避免這種情況發(fā)生，采用“厚度方向性能鋼板厚度方向性能鋼板”是必要的。是必要的。 現(xiàn)行國家標準現(xiàn)行國家標準厚度方向性能鋼板厚度方向性能鋼板（GB/T5313）把它分為）把它分為Z15、Z25、Z35三個級別，這種鋼板被嚴格控制含硫量和斷面收縮率，三個級別鋼板的三個級別，這種鋼板被嚴格控制含硫量和斷面收縮率，三個級別鋼板的含硫量分別不大于含硫量分別不大于0.01%，0.007%和和0.005%；單個試件的斷面收縮率分別

28、；單個試件的斷面收縮率分別不小于不小于10%，15%和和25%，同時三個試件斷面收縮率的平均值也分別不小于，同時三個試件斷面收縮率的平均值也分別不小于15%。25%和和35%。 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure鋼材的機械性能指標鋼材的機械性能指標1、屈服點、屈服點 fy2、抗拉強度、抗拉強度 fu3、伸長率、伸長率 4、斷面收縮率斷面收縮率 5、冷彎性能、冷彎性能6、沖擊韌性、沖擊韌性 Akv 7 、可焊性、可焊性小小 結(jié)結(jié)2.3 2.3 鋼材的其它性能鋼材的其它性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 C

29、hapter 2 Material of Steel Structure2.3.3 2.3.3 鋼材的破壞形式鋼材的破壞形式特特 征征斷斷 口口后后 果果 塑性破壞塑性破壞（延性破壞）（延性破壞）構(gòu)件應力超過屈構(gòu)件應力超過屈服點，并且達到服點，并且達到抗拉極限強度后，抗拉極限強度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯的構(gòu)件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂。變形并斷裂。常為杯形，呈纖常為杯形，呈纖維狀，色澤發(fā)暗。維狀，色澤發(fā)暗。在破壞前有很明在破壞前有很明顯的變形，并有顯的變形，并有較長的變形持續(xù)較長的變形持續(xù)時間，便于發(fā)現(xiàn)時間，便于發(fā)現(xiàn)和補救。和補救。 脆性破壞脆性破壞在破壞前無明顯在破壞前無明顯變形，平均應力變形，平均應力也

30、?。ㄒ话愣夹∫残。ㄒ话愣夹∮谇c），沒于屈服點），沒有任何預兆。有任何預兆。平直和呈有光澤平直和呈有光澤的晶粒。的晶粒。突然發(fā)生的，危突然發(fā)生的，危險性大，應盡量險性大，應盡量避免。避免。2.2 2.2 鋼材的主要性能鋼材的主要性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure鋼材在單軸反復應力作用下的工作性能鋼材在單軸反復應力作用下的工作性能 2.3.5鋼材在單軸反復應力作用下的工作特性，可用應力鋼材在單軸反復應力作用下的工作特性，可用應力- -應變試驗曲線表示。應變試驗曲線表示。 當構(gòu)件反復應力當構(gòu)件反復應力 ，即材料

31、處于彈性階段時，在，即材料處于彈性階段時，在反復應力作用下鋼材反復應力作用下鋼材的材性無變化，也不存在殘余變形。的材性無變化，也不存在殘余變形。 yfs當鋼材的反復應力當鋼材的反復應力 ，即材料處于彈塑性階段時，重復應力和反復應力，即材料處于彈塑性階段時，重復應力和反復應力引起塑性變形的增長。引起塑性變形的增長。 yfs第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 鋼材在多次重復的循環(huán)應變作用下滯回環(huán)豐滿而穩(wěn)定鋼材在多次重復的循環(huán)應變作用下滯回環(huán)豐滿而穩(wěn)定 。這是鋼材這是鋼材一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供

32、了保障。一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供了保障。 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.3.6 2.3.6 在復雜應力作用下鋼材的工作性能在復雜應力作用下鋼材的工作性能第四能量強度理論第四能量強度理論 材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性的強度指標用變形時材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性的強度指標用變形時單位體積中積聚的能量來表達單位體積中積聚的能量來表達推導推導 當復雜應力狀態(tài)下變形能等于單軸受力時的變形能時，當復雜應力狀態(tài)下變形能等于單軸受力時的變形能時，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。osxszsyyzyxxy

33、xzzyzxZXY單元體受復雜應力單元體受復雜應力狀態(tài)下的分量狀態(tài)下的分量s1s1s2s2s3s3單元體受單元體受主應力主應力鋼材單元體上的復雜應力狀態(tài)鋼材單元體上的復雜應力狀態(tài)第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure空間應力狀態(tài)的廣義胡克定律空間應力狀態(tài)的廣義胡克定律-)(1)(1)(1213313223211EEE當空間應力狀態(tài)以主應力表示時，廣義胡克定律為：當空間應力狀態(tài)以主應力表示時，廣義胡克定律為：式中，式中，e1，e2，e3分別為沿主應力分別為沿主應力s1，s2，s3方向的線應變方向的線應變。第第2 2章章

34、 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure一般一般空間應力狀態(tài)下的廣義胡克定律空間應力狀態(tài)下的廣義胡克定律為：為：-)(1)(1)(1yxzzxzyyzyxxEEEsssesssessseGGGzxzxyzyzxyxy第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 在三向應力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的條件，在三向應力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的條件，可以用折算應力和鋼材在單向應力時的屈服點相比較來判斷?？梢杂谜鬯銘弯摬脑趩蜗驊r的屈服點相

35、比較來判斷。2222223zxyzxyxzzyyxzyxzsssssssssss-（2.3.1）用主應力用主應力 、 、 表示時，有表示時，有: :1s2s3s)(133221232221ssssssssss-Sz（2.3.2）)()()(21213232221sssssss-zS或或當當時鋼材處于彈性階段，時鋼材處于彈性階段，時鋼材處于塑性階段。時鋼材處于塑性階段。yzsfsyzsfs2.3 2.3 鋼材的其它性能鋼材的其它性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 當鋼材厚度較薄時，厚度方向的應力很小，?？珊雎圆?/p>

36、計，這當鋼材厚度較薄時，厚度方向的應力很小，?？珊雎圆挥嫞@時三向應力狀態(tài)可以簡化為平面應力狀態(tài)時三向應力狀態(tài)可以簡化為平面應力狀態(tài)： 2223xyyxyxzssssss-（2.3.3）一般梁中只存在正應力一般梁中只存在正應力和剪應力和剪應力，則上式可寫為：，則上式可寫為：223sszs（2.3.4）純剪時純剪時=0 =0 則有：則有：yzsfs332（2.3.5）yyff58. 031 即鋼材的剪切屈服點是拉伸屈即鋼材的剪切屈服點是拉伸屈服點服點f fy y的的0.58 0.58 倍倍2.3 2.3 鋼材的其它性能鋼材的其它性能第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 M

37、aterial of Steel Structure 是指在連續(xù)反復荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件的應力低于極限強度，甚至低是指在連續(xù)反復荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件的應力低于極限強度，甚至低于屈服強度而發(fā)生的破壞。于屈服強度而發(fā)生的破壞。 疲勞破壞疲勞破壞 疲勞破壞過程疲勞破壞過程 截面上的微小缺陷截面上的微小缺陷開始形成裂紋開始形成裂紋 裂紋緩慢擴展裂紋緩慢擴展 Type C裂紋達到臨界尺寸裂紋達到臨界尺寸而迅速斷裂而迅速斷裂 疲勞破壞2.5第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure應力比：應力比： 1. 基本概念基本概念：m

38、axminss其中，其中， 為絕對值最小的應力，為絕對值最小的應力， 為絕對值最大的應力，拉應力取正值，為絕對值最大的應力，拉應力取正值，壓應力取負值。壓應力取負值。 minsmaxs第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure1. 基本概念基本概念：應力幅：應力幅： 應力幅應力幅 ；表示應力變化的幅度，總為正值。；表示應力變化的幅度，總為正值。s應力循環(huán)中的最大拉應力，取正值；應力循環(huán)中的最大拉應力，取正值； maxs應力循環(huán)中的最小拉應力或壓應力，拉應力取正值，壓應力取負值。應力循環(huán)中的最小拉應力或壓應力，拉應力取正值

39、，壓應力取負值。 minsminmaxsss-（2-9）焊接部位的疲勞強度主要與應力幅有關，而與應力比焊接部位的疲勞強度主要與應力幅有關，而與應力比 、名義應力、名義應力 、 及及鋼材的靜力強度鋼材的靜力強度 的關系不是非常密切。的關系不是非常密切。 maxsminsyf注：注：應力幅計算式（應力幅計算式（2-92-9）中的）中的 、 ，與應力比，與應力比 中的中的 、 的的意義是不相同的。意義是不相同的。 maxsminsmaxsminsmaxminss第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure1. 基本概念基本概念：

40、疲勞壽命和疲勞強度：疲勞壽命和疲勞強度： 材料或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞時，應力幅的大小和應力循環(huán)次數(shù)材料或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞時，應力幅的大小和應力循環(huán)次數(shù)N有關。較小有關。較小的的N達到疲勞破壞所必須的達到疲勞破壞所必須的 相對大些，這時的應力幅相對大些，這時的應力幅 稱為對應循環(huán)次數(shù)稱為對應循環(huán)次數(shù)N的的疲勞強度疲勞強度。同樣，對應。同樣，對應 的應力循環(huán)次數(shù)的應力循環(huán)次數(shù)N稱為材料或構(gòu)件的稱為材料或構(gòu)件的疲勞壽命疲勞壽命。 sss疲勞強度極限：疲勞強度極限： 當應力幅當應力幅 小到一定程度時，無論應力循環(huán)多少次也不會發(fā)生疲勞破壞，小到一定程度時，無論應力循環(huán)多少次也不會發(fā)生疲勞破壞，這個應力幅這個

41、應力幅 稱為疲勞強度極限，簡稱疲勞極限稱為疲勞強度極限，簡稱疲勞極限。ss第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2. 鋼材的疲勞破壞鋼材的疲勞破壞：影響鋼材疲勞強度的因素：影響鋼材疲勞強度的因素：反復荷載引起的應力種類（如拉應力、壓應力、剪應反復荷載引起的應力種類（如拉應力、壓應力、剪應力、復雜應力等）力、復雜應力等） 外部因素外部因素 應力循環(huán)的形式和次數(shù)應力循環(huán)的形式和次數(shù) 鋼材內(nèi)部殘余應力的大小鋼材內(nèi)部殘余應力的大小 內(nèi)部因素內(nèi)部因素 鋼材內(nèi)部應力集中的程度鋼材內(nèi)部應力集中的程度 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼

42、結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure3. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞時的截面特點：鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞時的截面特點：光滑區(qū)（圖中光滑區(qū)（圖中1區(qū)）：區(qū)）： 微觀裂紋在連續(xù)反復作用應力下逐步微觀裂紋在連續(xù)反復作用應力下逐步擴展，裂紋兩側(cè)的材料時而相互擠壓時而擴展，裂紋兩側(cè)的材料時而相互擠壓時而分離，形成光滑區(qū)；分離，形成光滑區(qū)； 粗糙區(qū)（圖中粗糙區(qū)（圖中2區(qū)）：區(qū)）： 裂紋在長期連續(xù)反復應力作用下日益擴展使構(gòu)件截面被逐漸削弱，直至裂紋在長期連續(xù)反復應力作用下日益擴展使構(gòu)件截面被逐漸削弱，直至

43、截面殘余部分不足以抵抗破壞時，構(gòu)件會突然斷裂。表面呈顆粒狀的粗糙區(qū)截面殘余部分不足以抵抗破壞時，構(gòu)件會突然斷裂。表面呈顆粒狀的粗糙區(qū)就是由撕裂作用而形成的就是由撕裂作用而形成的 。第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure3. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：影響鋼構(gòu)件和結(jié)構(gòu)疲勞強度的因素：影響鋼構(gòu)件和結(jié)構(gòu)疲勞強度的因素：構(gòu)件形狀變化構(gòu)件形狀變化 （截面形狀突變、截面削弱，（截面形狀突變、截面削弱，構(gòu)件表面凹凸不平等構(gòu)件表面凹凸不平等）構(gòu)件內(nèi)部存在的殘余應力構(gòu)件內(nèi)部存在的殘余應力 應力集中：應力集中

44、：程度越嚴重，鋼構(gòu)件越容易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強度就越低。程度越嚴重，鋼構(gòu)件越容易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強度就越低。 鋼構(gòu)件產(chǎn)生鋼構(gòu)件產(chǎn)生應力集中應力集中的主要原因的主要原因 ：構(gòu)件在冷加工過程中的加工硬化會導致應力集中和韌性降低構(gòu)件在冷加工過程中的加工硬化會導致應力集中和韌性降低 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：容許應力幅的計算：容許應力幅的計算：s1NC（2-10）N 應力循環(huán)次數(shù)（預期使用壽命）；應力循環(huán)次數(shù)（預期使用壽命）； C、 參數(shù)，確定構(gòu)件和連接分類后按表參數(shù)，確

45、定構(gòu)件和連接分類后按表2-2取值取值 參數(shù)參數(shù)C、值值 表表2-2構(gòu)件和構(gòu)件和連接類別連接類別12345678C19401012 86110123.2610122.1810121.4710120.9610120.6510120.41101244333333第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：對于直接承受動力荷載重復作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車梁、橋梁等以及它們對于直接承受動力荷載重復作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車梁、橋梁等以及它們的連接，當實際應力循環(huán)次數(shù)的連接，當實際應力循環(huán)次數(shù)n

46、5104次時，才需要進行疲勞計算。次時，才需要進行疲勞計算。 鋼構(gòu)件和連接形式的分類：鋼構(gòu)件和連接形式的分類： 常見的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接形式，按常見的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接形式，按應力集中應力集中程度的大小，由低至高分為程度的大小，由低至高分為8個類別。第個類別。第1類為基本無應力集中影響的無連接處的主體金屬，應力集中類為基本無應力集中影響的無連接處的主體金屬，應力集中程度最弱。第程度最弱。第8類則為應力集中程度最嚴重的角焊縫。第類則為應力集中程度最嚴重的角焊縫。第2至第至第7類是有不同類是有不同程度應力集中的主體金屬。（見附表程度應力集中的主體金屬。（見附表9-1）第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)

47、的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：常幅疲勞的驗算：常幅疲勞的驗算： 永久荷載產(chǎn)生的應力值為不變值，不產(chǎn)生應力幅。應力幅只由重復作用的可永久荷載產(chǎn)生的應力值為不變值，不產(chǎn)生應力幅。應力幅只由重復作用的可變荷載產(chǎn)生，所以疲勞計算時，取重復作用的變荷載產(chǎn)生，所以疲勞計算時，取重復作用的可變荷載標準值可變荷載標準值來計算應力幅。來計算應力幅。 ss （2-11） 式中，式中， 對焊接部位為應力幅：對焊接部位為應力幅： ，對非焊接部位為，對非焊接部位為 計算應力幅：計算應力幅： ，應力以拉為正，壓為負；，應力以拉為正

48、，壓為負； sminmaxsss-minmax7 . 0sss-s常幅度疲勞的容許應力幅；先由附表常幅度疲勞的容許應力幅；先由附表9-1確定構(gòu)件和連接的確定構(gòu)件和連接的 類別，再由表類別，再由表2-2查取參數(shù)查取參數(shù)C、 ；見式（；見式（2-10）。）。 一般應選取受拉區(qū)應力集中較嚴重處進行疲勞強度驗算。一般應選取受拉區(qū)應力集中較嚴重處進行疲勞強度驗算。第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：變幅疲勞的驗算：變幅疲勞的驗算：sse （2-12） 式中，式中， 變幅疲勞的等效應力幅

49、，按下式確定變幅疲勞的等效應力幅，按下式確定:es(1)已知設計應力譜已知設計應力譜: :對變幅疲勞，若能預測結(jié)構(gòu)使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應力幅水平以及頻對變幅疲勞，若能預測結(jié)構(gòu)使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應力幅水平以及頻次分布總和所構(gòu)成的設計應力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式計算：次分布總和所構(gòu)成的設計應力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式計算： ss1iiieNn（2-13） 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：變幅疲勞的驗算：變幅疲勞的驗算：(2

50、)重級工作制吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架的疲勞計算重級工作制吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架的疲勞計算 :規(guī)范規(guī)定按照簡化的常幅疲勞進行計算：規(guī)范規(guī)定按照簡化的常幅疲勞進行計算： 6102ssf（2-15） 式中，式中，f 欠載效應的等效系數(shù)，見表欠載效應的等效系數(shù)，見表2-3； 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n為為2106次的容許應力幅，見表次的容許應力幅，見表2-4；也可按式；也可按式 （2-10）計算。）計算。6102s第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.5. 2.5. 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響u

51、化學成份的影響化學成份的影響u 冶金缺陷的影響冶金缺陷的影響u 鋼材硬化的影響鋼材硬化的影響u 應力集中的影響應力集中的影響 u 溫度的影響溫度的影響u 荷載類型的影響荷載類型的影響2.4 2.4 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.5.1 2.5.1 化學成份的影響化學成份的影響鋼材的化學成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，從而影響鋼材的力學性能。鋼材的化學成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，從而影響鋼材的力學性能。純鐵純鐵FeFe碳碳C C變脆（強度變脆（強度，塑性、韌性、可焊性，抗腐蝕

52、性塑性、韌性、可焊性，抗腐蝕性）其它主要元素其它主要元素硫硫S S熱脆熱脆、韌性、疲勞強度、抗銹蝕性、可焊性、韌性、疲勞強度、抗銹蝕性、可焊性磷（磷（P P）強度、抗銹蝕能力強度、抗銹蝕能力塑性、韌性、冷彎性能、可焊性塑性、韌性、冷彎性能、可焊性，冷脆，低溫工作性能差。冷脆，低溫工作性能差。氧氧O O 影響同硫影響同硫氮（氮（N N）影響同磷）影響同磷硅硅SiSi 適量適量強度強度，塑性、韌性、冷彎性能、可焊性變化不大，塑性、韌性、冷彎性能、可焊性變化不大錳錳MnMn強度強度消除熱脆，改善冷脆，塑性韌性降低不顯著消除熱脆，改善冷脆，塑性韌性降低不顯著釩釩(V)(V)、鈦、鈦(Ti)(Ti)、鈮

53、、鈮(Nb) (Nb) 等等適量適量強度、韌性強度、韌性、塑性良好塑性良好鋼鋼有有益益元元素素有有害害元元素素2.4 2.4 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure鐵（鐵（FeFe）是鋼材的基本元素，普通碳素鋼中占）是鋼材的基本元素，普通碳素鋼中占99%99%，此外還，此外還有碳（有碳（C C）、硅（）、硅（SiSi）、錳（）、錳（MnMn）等有益元素，及硫（）等有益元素，及硫（S S）、）、磷（磷（P P）、氧（）、氧（O O）、氮（）、氮（N N）等有害元素，這些總含量不大

54、，）等有害元素，這些總含量不大，約約1%1%，但對鋼材力學性能卻有很大影響。低合金鋼中有，但對鋼材力學性能卻有很大影響。低合金鋼中有5%5%的合金元素，如銅的合金元素，如銅(Cu)(Cu)、釩、釩(V)(V)、鈦、鈦(Ti)(Ti)、鈮、鈮(Nb)(Nb)、鉻、鉻(Cr)(Cr)等。等。 2.4 2.4 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響1.1. 碳（碳（C C）：形成鋼材強度的主要成分，隨其含量增加，強形成鋼材強度的主要成分，隨其含量增加，強度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。 碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于0.

55、250.25的為低碳鋼，介于的為低碳鋼，介于0.250.25和和0.60.6之間的為中碳鋼，大于之間的為中碳鋼，大于0.60.6的為高碳鋼。的為高碳鋼。鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在0.22%0.22%以下，當其含量以下，當其含量在在0.20.2以下時，可焊性良好。以下時，可焊性良好。 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel StructureFe3CFe鋼鋼鐵素體鐵素體 亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析鋼共析鋼白白 口口

56、鑄鑄 鐵鐵二次滲碳體二次滲碳體工工業(yè)業(yè)純純鐵鐵珠光體珠光體萊氏體萊氏體一次滲碳體一次滲碳體Fe3C鋼鋼 鐵鐵分分 類類組織組組織組成物相成物相對量對量%相組成相組成物相對物相對量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體三次滲碳體l.隨隨C C含量增加含量增加, ,逐漸降低。逐漸降低。鑄鑄造造焊縫組織焊縫組織模鍛模鍛切削加工的基本形式切削加工的基本形式車車刨刨鉆鉆銑銑磨磨第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure1.1. 碳（碳（C C）：形成鋼材強度的主要成分，隨其含量增

57、加，強形成鋼材強度的主要成分，隨其含量增加，強度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。 碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于0.250.25的為低碳鋼，介于的為低碳鋼，介于0.250.25和和0.60.6之間的為中碳鋼，大于之間的為中碳鋼，大于0.60.6的為高碳鋼。的為高碳鋼。鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在0.22%0.22%以下，當其含量以下，當其含量在在0.20.2以下時，可焊性良好。以下時，可焊性良好。 2. 2. 硫（硫（S S）：鋼材中的有害元素，具有熱脆性（溫度達到鋼材中的有害元素，具有

58、熱脆性（溫度達到800-1000800-1000時，硫化鐵會熔化使鋼材變脆，從而引發(fā)熱裂時，硫化鐵會熔化使鋼材變脆，從而引發(fā)熱裂紋）。規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)用鋼中硫的含量不得超過紋）。規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)用鋼中硫的含量不得超過0.05%0.05%。3. 3. 氧（氧（O O）：有害雜質(zhì)，與：有害雜質(zhì)，與S S相似。相似。 2.4 2.4 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure4.4.磷（磷（P P）：磷在一定程度上可提高鋼的強度和抗銹蝕的能力。鋼磷在一定程度上可提高鋼的強度和抗銹蝕的能力。鋼材中

59、的有害元素，具有冷脆性（溫度較低時促使鋼材變脆）。因此，材中的有害元素，具有冷脆性（溫度較低時促使鋼材變脆）。因此，磷的含量也要嚴格控制，規(guī)范中規(guī)定不得超過磷的含量也要嚴格控制，規(guī)范中規(guī)定不得超過0.045%0.045%。5.5.氮（氮（N N）：有害雜質(zhì)，：有害雜質(zhì)，與與P P相似相似。6.6.錳（錳（MnMn）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種弱脫氧劑，可提有益元素。在普通碳素鋼中，是一種弱脫氧劑，可提高鋼材強度，與高鋼材強度，與S S形成形成MnSMnS，熔點，熔點16001600，可以消除硫?qū)︿摬牡臒岽?，可以消除硫?qū)︿摬牡臒岽嘤绊?。影響?7.7.硅（硅（SiSi）：有益元素。在普通碳

60、素鋼中，是一種強脫氧劑，常與有益元素。在普通碳素鋼中，是一種強脫氧劑，常與錳共同除氧，生成鎮(zhèn)靜鋼。錳共同除氧，生成鎮(zhèn)靜鋼。 8.8.釩（釩（V V）：合金元素。細化晶粒，提高強度，其碳化物具有高溫：合金元素。細化晶粒，提高強度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。9.9.銅（銅（CuCu）：提高抗銹蝕性，提高強度，對可焊性有影響。：提高抗銹蝕性，提高強度，對可焊性有影響。2.4 2.4 各種因素對鋼材的影響各種因素對鋼材的影響第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure2.5