《钢材性能检测》PPT课件

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1、学习情境2.1钢材性能检测能力目标：根据钢结构用材的要求对建筑钢结构钢材进行选择根据钢结构钢材主要机械性能（强度、塑性、冷弯试验、韧性、可焊性）特点进行检测任务1、低碳钢和铸铁的拉伸性能检测2、低碳钢与铸铁的冲击性能检测较高的强度对钢结构用材的要求？足够的变形能力，塑性、韧性好具有良好的加工性能（包括冷加工、热加工和可焊性）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接

2、承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。规范推荐的钢种为Q235、Q345、Q390、Q420第一步：资讯一、力学性能（机械性能）单向拉伸试验曲线根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，fy定为钢材拉、压强度标准值。试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力，称作抗拉强度对金属施加拉力，金属存在着力与变形成直线比例的阶段，而这个阶

3、段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限，用σP表示。金属受外力作用发生了变形，外力去掉后，能完全恢复原来的形状，这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为弹性极限，用σe表示。强度—材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。fy为强度设计标准值，是设计依据；fu钢材的最大承载强度，安全储备。屈强比=屈服强度/抗拉强度塑性－δ5（δ10），钢材在外力作用下产生塑变时而不破坏的能力。这种能力便于内力重分布，可吸收能量，用伸长率δ表示。3、韧性－冲击韧性αk，钢材在一定温度下塑变及断裂过程中

4、吸收能量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的能力（动力指标），按常温（20o）、零温（0o）、负温（-20o、-40o）区分。衡量冲击韧性的指标：冲击功4、截面收缩率ψ—试件发生缩颈拉断后，断口处横截面积A1与原横截面积A0的缩减百分比。二、工艺性能1.冷弯性能－90o、180o，常温下承受弯曲而不破裂的能力。是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。2.焊接性能－表征钢材适应焊接方法和焊接工艺的能力。可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接构件在

5、焊接后的力学性能是否低于母材。3.耐久性—抵抗环境影响而不发生较大性能变化的能力。耐久性需要考虑的有耐腐蚀性、“时效”现象、疲劳现象等。注意防锈涂装时效随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变称作时效。三、影响钢材性能的因素1、化学成份2、冶金及轧制3、冷作硬化与时效硬化4、复杂应力5、应力集中6、残余应力7、温度8、厚度1、化学成份的影响基本成份为Fe，炭钢中含量占99％，C、Si、Mn为杂质元素，S、P、N、O为冶炼过程中不易除尽的有害元素。C：含C↑使强度↑塑性、韧性、可焊性↓，应控制在≤0.22%，焊

6、接结构应控制在≤0.20%。Si：含Si适量使强度↑其它影响不大，有益，应控制≤0.1~0.3%Mn：含Mn适量使强度↑降低S、O的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大，有益。S：含量↑使强度↑塑性、韧性、性能冷弯、可焊性↓；高温时使钢材变脆－热脆现象。P：低温时使钢材变脆－冷脆现象；其它同SO、N：O同S；N同P，控制含量≤0.008%2、冶金与轧制的影响冶金的影响主要为脱氧方法：沸腾钢用Mn为脱氧剂，时间快，价格低，质量差；镇静钢用Si为脱氧剂，时间慢，价格高，质量好。反复的轧制可以改善钢材的塑

7、性。常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。3、冷作硬化与时效硬化由于某种因素的影响而使钢材强度提高，塑性、韧性下降，增加脆性的现象称之为硬化现象。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”钢材中的C、N，随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变脆的“老化”现象称之为时效硬化。4、复杂应力的影响钢材在多向同号应力场作用下，一向的变形受到另一向的限制，而使钢材强度增加，塑性、韧性下降，异号应力场时则相反。5、应力集中的影响

8、钢构件由于截面的改变以及孔洞、凹槽、裂纹等原因而使构件内产生应力集中，应力集中实际为：局部应力增大并多为同号应力场。6、残余应力的影响钢材在轧制、焊接、切割等过程中会产生在构件内部自相平衡的内力,残余应力虽对构件的强度无影响，但对构件的变形（刚度）、疲劳以及稳定承载力产生不利影响。构造设计时应避免截面突变和尖锐角的情况7、温度的影响温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。1.正温范围100℃以内对钢材性能无影响