文档介绍：第二章钢结构的材料

对钢结构用材的要求

钢材的种类、选用和型钢规格
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及其鉴定
、可焊性
可焊性指采用一般焊接工艺就可完成合格的焊缝的性能
可焊性受化学成分的影响比较大
碳当量：
衡量低合金钢的可焊性的计算
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第二章钢结构的材料
钢材的主要性能及其鉴定
钢材物理性能指标
弹性模量
泊松比
剪变模量
线膨胀系数
质量密度
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第二章钢结构的材料
影响钢材性能的因素
、化学成分
影响钢材性能的因素
普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1%
普通低合金钢中有＜5%的合金元素
碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增
加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。一般
％～%，％以下时，可焊性良好
硫（S）：热脆性，%
磷（P）：冷脆性。抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。
%
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第二章钢结构的材料
影响钢材性能的因素
锰（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS，熔点为
1600℃，可以消除一部分S的有害作用。
硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。
氧（O）：有害杂质，效果同S。
氮（N）：有害杂质，效果同P。
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第二章钢结构的材料
、冶金缺陷
常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。
偏析——化学成分分布的不均匀程度。
、加荷速度
1．材性试验要求缓慢加载
2．要考虑动荷载对结构的不利影响
加荷速度高，钢材屈服点提高，呈脆性。因此，
影响钢材性能的因素
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第二章钢结构的材料
钢材硬化
冷作硬化—当加载超过材料比例极限卸载后，出现残余变形，再次加载则屈服点提高，塑性和韧性降低的现象，也称“应变硬化”
应变时效——钢材产生塑性变形时，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，因此也称“人工时效”。
时效硬化——随时间的增长，碳和氮的化合物从晶体中析出，使材料硬化的现象。
影响钢材性能的因素
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第二章钢结构的材料
、温度的影响
1. 正温范围
100℃以内对钢材性能无影响；
100℃以上随温度升高，总的趋势是强度、弹性模量降低，
塑性增大
250℃左右抗拉强度略有提高，塑性和韧性降低，脆性增
加——蓝脆现象。该温度区段称为“蓝脆区”。
250～350℃ 在应力不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续
变形——徐变现象。
600℃左右弹性模量趋于零，承载能力几乎完全丧失。
影响钢材性能的因素
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第二章钢结构的材料
2. 负温范围
当温度低于常温时，钢材的脆
性倾向随温度降低而增加。
T1～ T2 之间温度转变脆性区，冲击功急剧下降。而且不同的钢材其脆性转变区温度不同，必须通过试验确定。使用温度必须高于T1 ，但不一定高于T2
影响钢材性能的因素
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第二章钢结构的材料
、应力集中的影响
构造缺陷：构件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变等
应力集中：由于构造缺陷，应力不均匀，力线变曲折，缺陷处
有高峰应力。
应力集中的危害：塑性降低，脆性增加
构造设计时应避免截面突变和尖锐角的情况
影响钢材性能的因素
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第二章钢结构的材料
、复杂应力作用下钢材的屈服条件
假定：1. 材料由弹性转入塑性的强度指标用变形时单位体积
中积聚的能量来表达；
2. 当复杂应力状态下变形能等于单轴受力时的变形能
时，钢材即由弹性转入塑性。
弹性状态
塑性状态
平面应力状态
梁的应力状态
纯剪应力状态