【文章內(nèi)容簡介】 、鉻 (Cr)等。 2023/2/8 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 1. 碳（ C） ： 鋼材強度的主要來源，隨其含量增加，強度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低。 一般控制在 %以下， 在 ％以下時，可焊性良好。 （ S） ： 有害元素 ， 熱脆性 。 不得超過 %。 （ P） ： 有害元素 ， 冷脆性 。 抗腐蝕能力略有提高， 可焊性降低 。 不得超過 %。 （ Mn） ： 合金元素 。 弱脫氧劑 。 與 S形成 MnS， 熔點1600℃ ， 可以消除一部分 S的有害作用 。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 （ Si） ： 合金元素 。 強脫氧劑 。 （ V） ： 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) 。 （ O） ： 有害雜質(zhì) ， 與 S相似 。 （ N） ： 有害雜質(zhì) ， 與 P相似 。 （ Cu） ： 提高抗銹蝕性 ， 提高強度 ， 對可焊性有影響 。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 冶金缺陷的影響 金屬結(jié)晶后化學成分分布不均勻的現(xiàn)象 。后果是偏析區(qū)鋼材的塑性 、 韌性 、 可焊性變壞 。 鋼材中存在的微觀裂紋 。 指鋼材中的非金屬化合物 ， 如硫化物 、 氧化物 ， 他們使鋼材性能變脆 。 澆鑄時由 FeO和 C作用所生成的 CO氣體不能充分逸出而滯留在鋼錠那形成的微小空洞 。 澆鑄時的非金屬夾雜在軋制后可能造成鋼材的分層。 2023/2/8 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 脫氧方法 用 錳、硅、鋁 作為脫氧劑進行脫氧（ deoxidize） .它們之間的脫氧能力比為錳 :硅 :鋁 =1:5:90。按脫氧程度或方法不同而分為沸騰鋼 (F)、鎮(zhèn)定鋼 (Z)、半鎮(zhèn)定鋼 (b)和特殊鎮(zhèn)定鋼(TZ)。 沸騰鋼 組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴重，故質(zhì)量較差。但因其成本低、產(chǎn)量高，故被廣泛用于一般工程。 鎮(zhèn)靜鋼 成本較高，但其組織致密，成分均勻，含硫量較少，性能穩(wěn)定，故質(zhì)量好。適用于預應力混凝土等重要結(jié)構(gòu)工程。 半鎮(zhèn)靜鋼 質(zhì)量 較好 。 特殊鎮(zhèn)靜鋼 質(zhì)量 最好 ，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 時效硬化 —— 隨時間的增長 ， 碳和氮的化合物從晶體中析出 ， 使材料硬化的現(xiàn)象 ， 即 強度提高 ， 塑性降低 。 冷作硬化 —— 鋼材受荷超過彈性范圍以后 ， 若重復地卸載、 加載 ， 將使鋼材彈性極限提高 ， 塑性降低的現(xiàn)象 。 也稱 “ 應變硬化 ” 。 應變時效硬化 —— 鋼材產(chǎn)生塑性變形時 ， C、 N化合物更易析出 ， 即冷作硬化的同時將鋼材加熱可加速時效硬化 ，即結(jié)合了應變硬化和時效硬化 ， 因此也稱 “ 人工時效 ”。 鋼材的硬化 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 硬化對鋼材性能的影響 a)時效硬化及冷作硬化 b) 應變時效硬化 2023/2/8 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 鋼材在 單向 拉伸時，以 屈服點 為臨界點，作為由彈性工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性工作狀態(tài)的標志。實際鋼結(jié)構(gòu)中，鋼材常是在 兩向或三向 的復雜應力狀態(tài)下工作，這時鋼材的屈服并不取決于某一個方向的應力，而是由反映各方向應力綜合影響的相當應力（也稱 折算應力 ）來表示。 當 σ eq fy時，鋼材處于彈性階段； 當 σ eq≥ fy時，鋼材處于塑性階段。 復雜應力的影響 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 ?根據(jù)強度理論，三維應力場的折算應力（equivalent stress）計算表達式為： ? ? ? ? ? ?2 2 2e q 1 2 2 3 3 112 ( )as s s s s s s??? ? ? ??2 2 2 2 2 2e q x y z x y x z y z xy xz y z( ) 3 ( )s s s s s s s s s s ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?或 （ ）實驗表明，復雜應力對鋼材性能的影響是： 鋼材受 同號 復雜應力作用時， 強度提高，塑性降低，性能變脆； 鋼材受 異號 復雜應力作用時， 強度降低，塑性增加。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 應力集中的影響 應力集中現(xiàn)象 2023/2/8 構(gòu)件表面不平整 ， 有刻槽 、 缺口 ， 厚度突變時 ， 應力不均勻 ， 力線變曲折 ， 缺陷處有高峰應力 — 應力集中 。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 不同槽口試件靜力拉伸試驗的應力 —— 應變曲線 應力集中對 σ ε 曲線 關(guān)系的影響 可以看出截面槽口改變愈急劇，應力集中現(xiàn)象愈厲害，其 抗拉強度愈高，但塑性愈差，破壞的脆性傾向愈大。 10 20 30 25 100 ε % σ (N/mm2) ① ① ② ② ③ ③ ④ ④ φ10 測距 100 φ10 φ10 0 600 700 500 400 300 200 100 2023/2/8 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 1: 由于鋼材具有良好的塑性性能，當承受 靜力 荷載且在 常溫 下工作時，只要符合規(guī)范規(guī)定的設(shè)計要求，可以不考慮應力集中的影響。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 殘余應力的影響 殘余應力是鋼材在熱軋、焊接時加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的， 先冷卻的部分常形成壓應力，而后冷卻的部分則形成拉應力 。鋼材中的殘余應力是自相平衡的，與外荷載無關(guān)， 對構(gòu)件的強度極限狀態(tài)承載力沒有影響力，但能降低構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性 。 對鋼材進行“ 退火 ”熱處理，在一定程度上可以消除一些殘余應力。 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 壓應力 拉應力 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 1．正溫范圍 200℃ 以內(nèi)對鋼材性能無大影響，該范圍內(nèi)隨溫度升高總的趨勢是強度、彈性模量降低，塑性增大。 220 210 200 190 180 170 160 Ex103 800 600 400 200 0 N/mm2 E fu δ fy 200 400 600 溫度對鋼材機械性能的影響 20 40 60 80 δ% T(0C) 溫度的影響 250 藍脆現(xiàn)象 E趨于零 ，承載能力幾乎完全喪失 項目一 鋼結(jié)構(gòu)材料 當溫度低于常溫時，鋼材的脆性傾向隨溫度降低而增加， 材料強度略有提高，但其塑性和韌性降低 ，該現(xiàn)象稱為 低溫冷脆 。 2．負溫范圍 脆性破壞 轉(zhuǎn)變