【正文】 7。22 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)167。包括退火、正火、淬火和回火 退火和正火改善 組織 以提高 鋼 的機(jī)械性能 其操作方法 為 ：在爐中 鋼 材加 熱 保溫一段 時(shí)間 后，隨爐溫冷卻至 500℃ 以下，再放至空氣中冷卻的工 藝 稱(chēng) 為 完全退火 若保溫后從爐中取出在空氣中冷卻的工 藝 稱(chēng) 為 正火。22 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)淬火 工 藝 是將 鋼 件加 熱 到 900℃ 以上，保溫后快速在水中或油中冷卻增加了 鋼 材 強(qiáng) 度和硬度，使塑性和 韌 性降低回火 工 藝 將淬火后的 鋼 材加 熱 到某一溫度 進(jìn) 行保溫，而后在空氣中冷卻消除殘余 應(yīng) 力， 調(diào) 整 強(qiáng) 度和硬度，減少脆性，增加塑性和 韌 性，形成 較穩(wěn) 定的 組織 。 強(qiáng) 度 較高的 鋼 材，如 Q420中的 C、 D、 E級(jí)鋼 和高 強(qiáng) 度螺栓的 鋼材都要 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處 理。22 鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)鋼材有兩種完全不同的破壞形式：塑性破壞脆性破壞塑性破壞的主要特征是，破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯(cuò)的銹跡剝落線。脆性破壞的主要特征是，破壞前塑性變形很小，或根本沒(méi)有塑性變形，而突然迅速斷裂。167。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)鋼材的多項(xiàng)性能指標(biāo)通過(guò)單向拉伸試驗(yàn)獲得給出相應(yīng)鋼材的單調(diào)拉伸應(yīng)力－應(yīng)變曲線。 鋼材在單向一次拉伸下工作性能鋼材在單向一次拉伸下工作性能167。4）強(qiáng)化階段：應(yīng)力由 fy ~抗拉強(qiáng)度 fu設(shè)計(jì)以鋼材的屈服點(diǎn) f y 作為靜力強(qiáng)度承載力極限167。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)衡量鋼材塑性變形能力的主要指標(biāo)是伸長(zhǎng)率 δ和斷面收縮率 ψ。一般以 l0／ d0=5為標(biāo)準(zhǔn)試件。 167。抗拉強(qiáng)度 fu是鋼材一項(xiàng)重要強(qiáng)度指標(biāo)，反映鋼材受拉時(shí)能承受的極限應(yīng)力伸長(zhǎng)率 δ是衡量鋼材斷裂前所具有的塑性變形能力的指標(biāo)，其相應(yīng)伸長(zhǎng)率分別用 δ5或 δ10表示屈服點(diǎn) fy是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)力允許達(dá)到的最大限值167。 以試件表面和側(cè)面不出現(xiàn) 裂紋和分層 為合格 冷彎試驗(yàn)不僅能檢驗(yàn)材料承受規(guī)定的彎曲變形能力大小，還能顯示其內(nèi)部的冶金缺陷 判斷 鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo) 鋼材的其它性能鋼材的其它性能167。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)二二 . 沖擊韌性沖擊韌性 單調(diào)拉伸試驗(yàn)比較不同鋼材在正常情況下韌性好壞 沖擊韌性是評(píng)定帶有缺口鋼材沖擊荷載作用下 抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)， 通常用帶有夏比 V型缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件 沖擊韌性值隨溫度的降低而降低 相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標(biāo)： 在寒冷地區(qū)承受動(dòng)力作用重要承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)工作溫度和所用鋼材牌號(hào)，提出 相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標(biāo) 要求 167。 167。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)對(duì)塑性材料，同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)易發(fā)生脆斷，鋼材在異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)時(shí)容易發(fā)生塑性破壞。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)fy單軸拉伸雙軸異號(hào)受力雙軸同號(hào)受力εσ當(dāng) σ σ σ3為同號(hào)應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，即使它們各自都遠(yuǎn)大于 fy，折算應(yīng)力 σzs仍小于 fy說(shuō)明鋼材很難進(jìn)入塑性狀態(tài)破壞表現(xiàn)為脆性 167。23 鋼材的主要性能鋼材的主要性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 碳 含碳量低，鋼的強(qiáng)度不高．但塑性大．伸長(zhǎng)率和沖擊韌性高，鋼質(zhì)柔軟，易于冷加工、切削和焊接含碳量較高，鋼的強(qiáng)度高，但塑性小，硬度大，性脆，不易加工 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響167。24 各種因素對(duì)鋼材性能的影響各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)錳 元素 (Mn)是一種弱脫氧劑錳提高鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，改善鋼材的冷脆傾向，降低硫、氧對(duì)鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，不顯著降低塑性和沖擊韌性。硅 元素 (Si)是一種較強(qiáng)的脫氧劑。在碳素鋼中含量不超過(guò) ％，低合金鋼中限制在 ％以?xún)?nèi)。167?？梢约?xì)化鋼材晶粒結(jié)構(gòu)而提高鋼材屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。硫與鐵化合成硫化鐵 (FeS)散布在純鐵體層間中，當(dāng)溫度在 800～ 1200℃ 時(shí)熔化而使鋼材出現(xiàn)熱裂紋，且易脆斷。使鋼材焊接性能和熱加工性能變壞，降低鋼材塑性和沖擊韌性。24 各種因素對(duì)鋼材性能的影響各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 氧 、 氮 是有害元素，容易從鐵液中逸出，故含量甚少。氮的作用同磷類(lèi)似，能顯著降低鋼材的塑性和沖擊韌性，冷彎性能和焊接性能，特別是增大鋼材的冷脆性167。 磷的存在可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹蝕性，但嚴(yán)重降低鋼材的塑性、冷彎性能、沖擊韌性和可焊性。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼 材的 焊 接性能受含碳量和合金元素含量的影響 含碳量超 過(guò)時(shí) ， 焊縫 及 熱 影響區(qū)容易 變 脆 一般 Q235A的含碳量 較 高，因此 這 一牌號(hào)通常不能用于焊 接構(gòu)件。24 各種因素對(duì)鋼材性能的影響各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 其中 C、 Mn、 Cr、 Mo、 V、 Ni、 Cu分別為分別為碳、錳、鉻、鉬、釩、鎳和銅的百分含量。 當(dāng) CE在 ％～ ％范 圍 內(nèi) 時(shí) ， 鋼 材呈 現(xiàn) 淬硬 傾 向，施 焊時(shí) 需要控制 焊 接工 藝 、采用 預(yù)熱 措施并使 熱 影響區(qū)緩 慢冷卻，以免 發(fā) 生淬硬開(kāi)裂； 當(dāng) CE大于 ％ 時(shí) ， 鋼 材的淬硬 傾 向更加明 顯 ，需 嚴(yán)格控制 焊 接工 藝 和 預(yù)熱 溫度才能 獲 得合格的 焊縫 。24 各種因素對(duì)鋼材性能的影響各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼材的硬化有三種情況： 時(shí)效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化）和應(yīng)變時(shí)效硬化 在高溫時(shí)溶于鐵中的少量氮和碳，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸由固溶體中析出，生成氮化物和碳化物，散存在鐵素體晶粒的滑動(dòng)界面上，對(duì)晶粒的塑性滑移起到遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降。24 各種因素對(duì)鋼材性能的影響各種因素對(duì)鋼材性能的影響鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線將沿圖中 EDHK進(jìn)行，屈服點(diǎn)由 D點(diǎn)提高到 H點(diǎn)塑性區(qū)和應(yīng)變硬化區(qū)的范圍縮小。167。重要結(jié)構(gòu)常需進(jìn)行人工時(shí)效，然后再測(cè)定其沖擊韌性，以保證鋼材長(zhǎng)期具有較好的韌性。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(chēng)為 應(yīng)力集中 。三向拉應(yīng)力狀態(tài)容易脆性破壞 應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中的影響167。 焊接殘余應(yīng)力： 在焊縫附近殘余拉應(yīng)力常達(dá)到屈服點(diǎn)，在焊縫交叉處經(jīng)常出現(xiàn)雙向、甚至三向殘余拉應(yīng)力場(chǎng)，使鋼材局部變脆。 因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)的形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。167。 快速加載 動(dòng)力荷載中的沖擊荷載 連續(xù)交變荷載，循環(huán)荷載 吊車(chē)梁 地震 荷載類(lèi)型的影響荷載類(lèi)型的影響一一 . 加載