第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料(編輯修改稿)
2025-08-16 09:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在終止軋制時溫度正好控制在上述溫度范圍，可得到正火的效果，稱為控軋。回火是將鋼材重新加熱至 650 oC并保溫一段時間，然后在空氣中自然冷卻。淬火加回火也稱調(diào)質(zhì)處理，淬火是把鋼材加熱至 900 oC以上，保溫一段時間，然后放入水或油中快速冷卻。強度很高的鋼材，包括高強度螺栓的材料都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 22 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 影響鋼材性能的其它因素 (應(yīng)變硬化 ) 在常溫下加工叫冷加工。冷拉、冷彎、沖孔、機械剪切等加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，由于減小了塑性和韌性性能，普通鋼結(jié)構(gòu)中不利用硬化現(xiàn)象所提高的強度。重要結(jié)構(gòu)還把鋼板因剪切而硬化的邊緣部分刨去。 用作冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的冷彎型鋼，是由鋼板或鋼帶經(jīng)冷軋成型的，也有的是經(jīng)壓力機模壓成型或在彎板機上彎曲成型的。由于這個原因，薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中允許利用因局部冷加工而提高的強度 。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 23 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 此外，還有性質(zhì)類似的時效硬化與應(yīng)變時效。時效硬化指鋼材僅隨時間的增長而轉(zhuǎn)脆，應(yīng)變時效指應(yīng)變硬化又加時效硬化由于這些是使鋼材轉(zhuǎn)脆的性質(zhì)，所以有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進(jìn)行人工時效，然后測定其沖擊韌性，以保證結(jié)構(gòu)具有長期的抗脆性破壞能力。 圖 鋼材的硬化 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 24 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 鋼材對溫度相當(dāng)敏感，溫度升高與降低都使鋼材性能發(fā)生變化。相比之下，低溫性能更重要。 正溫范圍總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材強度降低，變形增大。約在 200oC以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化，430540oC之間則強度 (fy與 fu)急劇下降；到 600oC時強度很低不能承擔(dān)荷載。此外， 250oC附近有蘭脆現(xiàn)象，約260320oC時有徐變現(xiàn)象。 蘭脆現(xiàn)象指溫度在 250oC左右的區(qū)間內(nèi)， fu有局部性提高， fy也有回升現(xiàn)象，同時塑性有所降低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。在蘭脆區(qū)進(jìn)行熱加工，可能引起裂紋。徐變現(xiàn)象指 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 25 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 圖 高溫對鋼材性能的影響 在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現(xiàn)象。設(shè)計時以規(guī)定 150oC為適宜，超過之后結(jié)構(gòu)表面即需加設(shè)隔熱保護(hù)層。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 26 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 負(fù)溫范圍 fy與 fu都增高但塑性變形能力減小，因而材料轉(zhuǎn)脆 ， 對沖擊韌性的影響十分突出。 材料由韌性破壞轉(zhuǎn)到脆性破壞叫該種鋼材的轉(zhuǎn)變溫度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要求避免完全脆性破壞，所以結(jié)構(gòu)所處溫度應(yīng)大于脆性轉(zhuǎn)變溫度。 圖 Cv值隨溫度 T的變化 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 27 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 當(dāng)截面完整性遭到破壞，如有裂紋 (內(nèi)部的或表面的 )、孔洞、刻槽、凹角時以及截面的厚度或?qū)挾韧蝗桓淖儠r，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將變得很不均勻。在缺陷或截面變化處附近，應(yīng)力線曲折、密集、出現(xiàn)高峰應(yīng)力的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。 孔邊應(yīng)力高峰處將產(chǎn)生雙向或三向的應(yīng)力。這是因為材料的某一點在 x方向伸長的同時，在 y方向 (橫向 )將要收縮，當(dāng)板厚較大時還將引起 z方向收縮。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 28 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 由力學(xué)知識知道，三向同號應(yīng)力且各應(yīng)力數(shù)值接近時，材料不易屈服。當(dāng)為數(shù)值相等三向拉應(yīng)力時，直到材料斷裂也不屈服。沒有塑性變形的斷裂是脆性斷裂。所以，三向應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)，使材料沿力作用方向塑性變形的發(fā)展受到很大約束，材料容易脆性破壞。因此，對于厚鋼材應(yīng)該要求更高的韌性。 圖 孔洞、缺口處的應(yīng)力集中 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 29 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 加載的效應(yīng) 有屈服現(xiàn)象的鋼材或者雖然沒有明顯屈服現(xiàn)象而能發(fā)生較大塑性變形的鋼材，一般屬于塑性材料。沒有屈服現(xiàn)象或塑性變形能力很小的鋼材，則屬于 脆性材料 。 延性破壞和非延性破壞 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 30 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 塑性材料 是指由于材料原始性能以及在常溫、靜載并一次加荷的工作條件之下能在破壞前發(fā)生較大塑性變形的材料。然而一種鋼材具有塑性變形能力的大小，不僅取決于鋼材原始的化學(xué)成分，熔煉與軋制條件，也取決于后來所處的工作條件。即使原來塑性表現(xiàn)極好的鋼材，改變了工作條件，如在很低的溫度之下受沖擊作用，也完全可能呈現(xiàn)脆性破壞。所以，嚴(yán)格地說， 不宜把鋼材劃分為塑性和脆性材料，而應(yīng)該區(qū)分材料可能發(fā)生的塑性破壞與脆性破壞。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 31 第 2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 1．疲勞斷裂的概念 疲勞斷裂是微觀裂縫在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。斷口可能貫穿于母材，可能貫穿于連接焊縫，也可能貫穿于母材及焊縫。 出現(xiàn)疲勞斷裂時，截面上的應(yīng)力低于材料的抗拉強度，甚至低于屈服強度。同時，疲勞破壞屬于脆性破壞，塑性變形極小，因此是一種沒有明顯變形的突然破壞，危險性較大。 循環(huán)荷載的效應(yīng)
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1