单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢结构制作与焊接工艺,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主讲人：程明龙,钢结构制作与焊接工艺,建筑钢材的性能,主讲人：程明龙钢结构制作与焊接工艺建筑钢材的性能,1,、钢与铁的区别,生铁和钢的主要成分都是铁，二者的主要区别是含碳量不同，生铁一般含碳,2-4.3%,，钢含碳,0.03-2%,。,生铁：含碳量高，杂质多，硬而脆，可铸不可锻,钢：含碳量低，杂质少，硬而韧、有弹性，可铸可锻,炼钢是在高温下，通过氧化剂把铁中所含过多的碳和其它有害杂质,(,如硫、磷等,),氧化除去，使它们达到钢含量的规定范围。,1、钢与铁的区别生铁和钢的主要成分都是铁，二者的主要区别是含,（,1,）单向均匀受拉的工作特性,在常温静载情况下，,Q235,钢材标准试件受单向拉伸试验时的应力应变曲线。,标准试件,Q235,钢单向受拉应力应变曲线,2,、钢材的强度,（1）单向均匀受拉的工作特性标准试件Q235钢单向受拉应力,拉伸曲线反映了钢材的力学特性，描述如下：,1),弹性阶段,：,OAE,段,OA,直线的斜率称为弹性模量,E,，,f,p,称为比例极限，,f,e,称为弹性极限。,2),弹塑性阶段,：,EC,段,与,不呈比例，除弹性变形外还有塑性变形，,f,y,称为屈服强度，又叫屈服点（,yield point,，材料力学中用,s,表示）。,单向受拉应力应变曲线,拉伸曲线反映了钢材的力学特性，描述如下：单向受拉应力应变曲,3),屈服阶段,：,CF,段,钢材完全屈服，,不增加（保持,f,y,），而,骤增。,4),强化阶段,：,FB,段,经过屈服阶段后，钢材内部组织重新排列，抵抗外力的能力增强。,5),颈缩阶段,：,BD,段,应力超过,f,u,后，试件出现“颈缩”而断裂，,f,u,称为抗拉强度,(tensile strength,，材料力学中用,b,表示）。,单向受拉应力应变曲线,3)屈服阶段：CF段单向受拉应力应变曲线,(2),强度指标,由于,f,y,、,f,p,、,f,e,很接近，应变很小，,0.1%(,y0.15%),可以把三点看作为一点，并以屈服点,f,y,作为代表。钢结构设计中，把钢材的屈服点,f,y,作为钢材的强度标准值,f,k,f,y,。常用结构钢材的强度设计值,f,（,design value,）可查材料手册（见附表,1.1,）。弹性设计时，构件的应力不能大于,f,值,。,抗拉强度,f,u,在实际构件中是不允许达到的，钢材的抗拉强度,f,u,值高，可以增加结构的安全保障。,(2)强度指标 由于fy、fp、fe很接近，应变很小,另外，,Q235,钢材,在屈服前接近理想的弹性体，而屈服后的流变现象接近理想的塑性体，且流变的范围很大（,0.15%,2.5%,）。因此，可认为钢材是理想的弹,-,塑性体。即假定钢材应力小于,f,y,时是完全弹性的，应力超过,f,y,后则是完全塑性的。利用钢材理想弹塑性假定，可以简化钢构件的弹塑性分析计算。,理想弹塑性的应力应变曲线,另外，Q235钢材在屈服前接近理想的弹性体，而屈服后的,高强度钢材,没有明显的屈服台阶，这类钢的屈服点是根据实验分析结果人为规定的，称为条件屈服（用,f,0.2,表示，定义为试件卸载后其残余应变为,2%,时所对应的应力）。这类钢材在设计中不宜利用塑性。,高强度钢的应力应变曲线,高强度钢材没有明显的屈服台阶，这类钢的屈服点是根据实验分析结,断面收缩率：,式中,l,0,试件拉伸前标距长度,;,l,1,试件拉断后原标距间长度,;,A,0,试件截面面积,;,A,1,拉断后颈缩区的截面面积。,钢材的伸长率愈大，钢材塑性愈好,3,、钢材的塑性指标,延伸率：,断面收缩率：式中l0试件拉伸前标距长度;3、钢材的塑性指,冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形（,deformed,）时，对产生裂缝的抵抗能力。如图所示将试件弯曲成规定的角度后,检查试件弯曲部分的表面有无裂缝、裂断、分层等，没有即为合格。冷弯试验是鉴定钢材质量的一种良好方法，常作为静力拉伸试验和冲击试验的一种补充试验，是一项衡量钢材力学性能的综合指标。,冷弯,180,0,试件,4,、钢材的冷弯性能,冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形（deformed）时，,冲击韧性是衡量钢材强度、塑性及材质的一项综合指标。钢材的韧性与轧制方法、环境温度有关。冲击韧性由冲击试验测定。冲击韧性：,(Nm/cm2),式中：,A,K,试验机的冲击功（,Nm),；,A,缺口处净截面面积,(cm2),。,5,、钢材的冲击性能,冲击韧性是衡量钢材强度、塑性及材质的一项综合指标。钢材,焊接后焊缝金属及其附近的热影响区金属不产生裂纹，并且焊缝的力学性能不低于母材的力学性能。,6,、钢材的可焊性,焊接后焊缝金属及其附近的热影响区金属不产生裂纹，并且焊缝的力,耐腐蚀性,：钢材耐腐蚀性较差，必须采取防护措施，新建结构需要油漆，已建成的结构需定期维护。,耐老化性,：随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变，出现“时效”现象，即“老化”。“时效”使钢材变脆。,耐长期高温性,：在长期高温条件下工作的钢材，其破坏强度比常温拉伸试验的强度低得多，应另行测定“强度”。,耐疲劳性,：钢结构或构件在长期连续的交变荷载或重复荷载作用下，应力虽低于,f,y,也会发生破坏，称为“疲劳破坏”。,7,、钢材的耐久性,7、钢材的耐久性,钢结构制作与焊接工艺,谢谢大家,钢结构制作与焊接工艺谢谢大家,