文档介绍：关于钢结构的材料
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2．1 钢结构对材料的要求
(1)为什么要求较高的抗拉强度fu和屈服点fy：
fy是衡量结构承载能力的指标，fy高则可减轻结构自重，节约钢材和降低造价。fu是衡量钢材经过较大变形大应力。
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2．3．1 受拉、受压及受剪时的性能
什么是条件屈服点
3 高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。这类钢的屈服条件是根据试验分析结果而人为规定的，故称为条件屈服点(或屈服强度)。%所对应的应力定义的(有时用表示)，。
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2．3．1 受拉、受压及受剪时的性能
2．3．1．2 塑性性能
试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率。当试件标距长度与试件直径d(圆形试件)之比为10时，以δ10表示；当该比值为5时，以δ5表示。伸长率代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。
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2．3．1．3 钢材物理性能指标
钢材在单向受压(粗而短的试件)时，受力性能基本上和单向受拉时相同。受剪的情况也相似，但屈服点τy及抗剪强度τu均较受拉时为低；剪变模量G也低于弹性模量E。钢材和钢铸件的弹性模量E、剪变模量G、
弹性模量E(N/mm2)
剪变模量G(N/mm2)
线膨胀系数α (以每℃计)
质量密度ρ (kg/m3)
206×103
79×103
12×10-6
7850
2．3．1 受拉、受压及受剪时的性能
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2．3．2 冷弯性能
冷弯性能试验
由冷弯试验来确定()。试验时按照规定的弯心直径在试验机上用冲头加压，使试件弯成180°，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。冷弯试验不仅能直接检验钢材的弯曲变形能力或塑性性能，还能暴露钢材内部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫化物与氧化物的掺杂情况，这些都将降低钢材的冷弯性能。因此，冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。
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2．3．3 冲击韧性
冲击韧性试验
材料的冲击韧性数值随试件缺口形式和使用试验机不同而异。1988年6月29日国家标准局发布了新的国家标准《碳素结构钢》(GB700—88)，规定采用夏比(Charpy)V形缺口试件[(a)]在夏比试验机上进行，所得结果以试件断开所消耗的功Cv表示，单位为J.，
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2．3．3 冲击韧性
韧性和脆性：
韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量表示。韧性愈低，钢材的脆性愈大。
韧性和温度
温度降低，钢材韧性急剧下降，固在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(20℃)冲击韧性指标，还要求具有负温(0℃、-20℃或-40℃)冲击韧性指标，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。
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2．4 各种因素对钢材主要性能的影响
2．4．1 化学成分
2．4．2 冶金缺陷
2．4．3 钢材硬化
2．4．4 温度影响
2．4．5 应力集中
2．4．6 反复荷载作用
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2．4．1 化学成分
碳素钢=铁+炭+其它杂质元素
合金钢=铁+炭+其它杂质元素+合金元素
化学元素含量：
碳素钢：铁(Fe) ，纯铁质软，在碳素结构钢中约占99%；碳和其他元素仅占1%，但对钢材的力学性能却有决定性的影响。杂质元素包括硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、氮(N)、氧(O)等。
合金钢：碳素钢中加≤5%的合金元素
如铜(Cu)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、铬(Cr)等。
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碳对钢材性能的影响
在碳素结构钢中，碳是仅次于纯铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳含量增加，钢的强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性。因此，尽管碳是使钢材获得足够强度的主要元素，但在钢结构中采用的碳素结构钢，对含碳量要加以限制，%，%。
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硫和磷对钢材性能的影响
硫和磷(其中特别是硫)是钢中的有害成分，它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。在高温时，硫使钢变脆，谓之热脆；在低温时，磷使钢变脆，谓之冷脆。%，%。但是，磷可提高钢材的强度和抗锈性。可使用的高磷钢，%，这时应减少钢材中的含碳量，以保证一定的塑性和韧性。
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