结构钢材及其性能
优质碳素结构钢的性能特点和用途
优质碳素结构钢的性能特点和用途钢号性能特点用途举例08F优质沸腾钢，强度、硬度低，冷变形塑性很好，可深冲压加工，焊接性好成分偏析倾向大，时效敏感性大，故冷加工时，应采用消除应力热处理，或水韧处理，防止冷加工断裂生产薄板、薄带、冷变形材、冷拉钢丝等，用作冲压件、压延件，各类不承受载荷的覆盖件、套筒、桶、管、垫片、仪表板，心部强度要求不高的渗碳件和碳氮共渗件等08极软低碳钢，强度、硬度很低，塑性、韧性极好，冷加工性好，淬透性极差，时效敏感性比08F稍弱，不宜切削加工，退火后，导磁性能好生产薄板、薄带、冷变形材、冷拉、冷冲压、焊接件、心部强度要求不高的表面硬化件如离合器盘，薄板和薄带制品如桶、管、垫片，以及焊条等10F10强度稍高于08/08F钢，塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差制造要求受力不大、韧性高的零件，如汽车车身、贮器、深冲压器皿、管子、垫片等，可用作冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧、热挤压、热镦等工艺成形，也可用作心部强度要求不高的渗碳件、碳氮共渗件等15F15强度、硬度、塑性与10/10F钢相近。
为改善其切削性能需进行正火或水韧处理，以适当提高硬度。
韧性，焊接性好，淬透性和淬硬性均低用作受力不大，形状简单，但韧性要求较高或焊接性能较好的中、小结构件，以及渗碳零件、机械紧固件、冲模锻件和不需要处理的低载荷零件，如螺栓、螺钉、法兰盘及化工机械用贮器、蒸气锅炉等20强度、硬度稍高于15/15F钢，塑性、焊接性均好，热轧或正火后韧性好，经热处理后可改善切削加工性能，无回火脆性用作受力不大但要求较高韧性的各种机械零件，如杠杆、螺钉、起重钩等，也用作6MPa(60atm)\45℃以下及非腐蚀介质中使用的管子、导管等；还可用作心部强度要求不高的渗碳件，如轴套、链轮等25具有一定的强度、硬度，塑性和韧性好，焊接性、冷变形塑性均较高，切削加工性中等，淬透性、淬硬性不高。
七种建筑工程常用钢材简介及其性能标准的要求
七种建筑工程常用钢材简介及其性能标准的要求一、热轧钢筋用加热钢坯轧成的条型成品钢筋，称为热轧钢筋。
它是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土的配筋。
热轧钢筋按表面形状分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。
（一）热轧光圆钢筋经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋，称为热轧光圆钢筋（HPB）（图7.1）。
热轧光圆钢筋按屈服强度特征值分为235级、300级，其牌号由HPB和屈服强度特征值构成，分为HPB235、HPB300两个牌号。
热轧光圆钢筋的公称直径范围为6～22mm，《热轧光圆钢筋》（GB1499.1—2008）推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm和20mm。
可按直条或盘卷交货，按定尺长度交货的直条钢筋其长度允许偏差范围为0～50mm；按盘卷交货的钢筋，每根盘条质量应不小于1000kg。
热轧光圆钢筋的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大拉力总伸长率等力学性能特征值应符合表7.5的规定。
表中各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证值。
按规定的弯心直径弯曲180°后，钢筋受弯部位表面不得产生裂纹。
图7.1热轧光圆钢筋表7.5热轧光圆钢筋的力学性能和工艺性能（GB1499.1─2008）（二）热轧带肋钢筋经热轧成型并自然冷却的横截面为圆形的且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋，称为热轧带肋钢筋（图7.2）。
其包括普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋两种。
图7.2热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋按屈服强度特征值分为335、400、500级，其牌号由HRB和屈服强度特征值构成，分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，细晶粒热轧钢筋的牌号由HRBF和屈服强度特征值构成，分为HRBF335、HRBF400、HRBF500三个牌号。
热轧带肋钢筋的公称直径范围为6～50mm，《热轧带肋钢筋》（GB1499.2—2007）推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm和50mm。
优质碳素结构钢的牌号和性能
优质碳素结构钢的牌号和性能1.45#钢：牌号：45#钢是一种常用的优质碳素结构钢。
其主要化学成分为碳（C）含量为0.42-0.50%，硅（Si）含量为0.17-0.37%，锰（Mn）含量为0.50-0.80%，磷（P）和硫（S）的含量都小于等于0.035%。
性能：45#钢具有良好的韧性和可加工性，能够满足一些基本工程用材料的要求。
它广泛用于机械结构零件的制造，如轴承、齿轮、螺栓等。
2.20#钢：牌号：20#钢是一种通用的优质碳素结构钢。
其主要化学成分为碳（C）含量为0.17-0.24%，硅（Si）含量为0.17-0.37%，锰（Mn）含量为0.35-0.65%，磷（P）和硫（S）的含量都小于等于0.035%。
性能：20#钢具有较高的强度和硬度，同时具有一定的韧性和可塑性。
它常用于制造机械零件，如轴、轮、螺母等。
3.40Cr钢：牌号：40Cr钢是一种合金优质碳素结构钢。
除了碳（C）之外，它还含有一定比例的铬（Cr），其含量为0.80-1.10%。
其他化学成分包括硅（Si）含量为0.17-0.37%，锰（Mn）含量为0.50-0.80%，磷（P）和硫（S）的含量都小于等于0.035%。
性能：40Cr钢具有较高的强度、硬度和耐磨性，同时具有一定的韧性和可塑性。
它广泛用于制造高强度紧固件、机械零件等。
4.30MnB5钢：牌号：30MnB5钢是一种低碳、合金优质碳素结构钢。
其主要化学成分包括碳（C）含量小于等于0.33%，锰（Mn）含量为1.15-1.45%，硼（B）含量为0.0008-0.0030%。
性能：30MnB5钢具有优异的冲击韧性和可加工性能，适用于制造高强度零件，如汽车安全部件、弹簧等。
需要注意的是，钢材的性能还受到热处理工艺的影响。
通过不同的热处理工艺，可以进一步改善钢材的性能，如提高强度、硬度和耐特殊环境腐蚀等。
因此，在具体应用中，需要根据具体的要求选择合适的热处理工艺。
第二章 结构钢材及其性能
冷弯性能是判别钢材塑性变形
能力和冶金质量的综合指标。
§2.3 钢材的其它性能
2.Z向收缩率
• 当钢材较厚时，或承受沿厚度方向的拉力时，要求钢材具有板厚方向的 收缩率要求，以防厚度方向的分层、撕裂。
3.冲击韧性 4.可焊性
好的可焊性是指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝，焊接接头 和焊缝的力学性能不低于母材力学性能。
试件有两种标距：l0/ d0=5 和 l0/ d0=10 相应的伸长率用δ5
实际工程中以伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
§2.2 钢材的主要性能
b) 断面收缩率
是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩
小值与原断面面积比值的百分比。
A0 - A1 100% A1
式中：
A1 A0
A0 ——试件原来的断面面积
可以用折算应力和钢材在单向应力时的屈服点相比较来判断。
2 2 2 2 s eq s x2 s y s z2 - s xs y s ys z s zs x 3 xy yz zx （2.4）
s s 用主应力 s 1 、 2 、 3表示时，有:
或 s eq
此时的[Δζ]即为容许应力幅：
C [s ] N
1
(2 - 9)
式中：系数β、C—为不同构件和连接类别的试验 参数，称疲劳特征参数。
3.变幅疲劳
——当应力循环内的应力幅随机变化时为变幅疲劳。
（a）检算公式
s e s
(2.12)
se—等效常幅疲劳应力幅。
[s]—常幅疲劳的容许应力幅。
疲劳破坏中一些值得注意的问题
（1）疲劳验算采用的是容许应力设计法，而不是以概率论为基础的 设计方法。这主要是因为焊接构件焊缝周围的力学性能非常复杂， 目前还没有较好试验或数值方法对其进行以概率论为基础的研究。 采用荷载标准值计算。 （2）对于只有压应力的应力循环作用，由于钢材内部缺陷不易开展， 则不会发生疲劳破坏，不必进行疲劳计算。
钢材基本性能及指标
常用钢的牌号成分热处理性能及用途
常用钢的牌号成分热处理性能及用途钢是一种铁碳合金，通过调整碳含量和添加其他合金元素，可以获得不同性能的钢材。
下面介绍几种常用的钢材及其牌号、成分、热处理、性能和用途。
1.高速钢（HSS）牌号：W18Cr4V（国内）、M2（国外）成分：碳（C）0.80%~0.90%、钼（Mo）4.50%~5.50%、铬（Cr）3.80%~4.60%、钒（V）1.70%~2.10%、钨（W）5.50%~6.70%热处理：淬火（1150℃~1230℃）+回火（530℃~560℃）性能：高硬度、高耐磨性、耐高温疲劳、较好的切削性能用途：刀具、钻头、铣刀等，适用于高速切削、金属切削加工。
2. 不锈钢（Stainless Steel）牌号：201、304、316等成分：铬（Cr）≥12%，镍（Ni）≥10%热处理：抗应力腐蚀热处理性能：耐腐蚀性好、高强度、耐高温用途：厨具、家电、建筑、化工、医疗器械等。
3. 低合金高强度结构钢（High Strength Low Alloy Steel，HSLA）牌号：Q345B、Q420、Q690等成分：碳（C）≤0.20%、锰（Mn）≤1.70%、硅（Si）≤0.50%、磷（P）≤0.030%、硫（S）≤0.025%热处理：淬火（910℃~960℃）+回火性能：高强度、良好的可塑性、焊接性能好用途：桥梁、建筑、汽车、造船等领域的结构件。
4. 冷轧板（Cold Rolled Steel）牌号：SPCC、DC01等成分：碳（C）≤0.08%、锰（Mn）≤0.50%、硅（Si）≤0.035%、磷（P）≤0.020%、硫（S）≤0.020%热处理：无需热处理，冷轧后直接成型性能：表面质量好、尺寸精度高、机械性能较好用途：汽车、家电、建筑、家具等。
5. 工具钢（Tool Steel）牌号：T7、T8、T10等成分：碳（C）0.70%~1.00%、锰（Mn）0.20%~0.60%、硅（Si）≤0.35%、磷（P）≤0.03%、硫（S）≤0.03%热处理：淬火（840℃~870℃）+回火（150℃~250℃）性能：硬度高、加工性能好、耐磨性好用途：冲模、挤压模具、金属切削工具等。
碳素结构钢化学成分和力学性能(Q235)
碳素结构钢化学成分和力学性能根据GB 70O一881 牌号和化学成分1.1 钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表1规定。
表1注：1)Q235A、B级沸腾钢锰含量上限为0.60％。
1.1.1 沸腾钢硅含量不大于0.07％；半镇静钢硅含量不大于0.17％；镇静钢硅含量下限值为0.12%1.1.2 D级钢应含有足够的形成细晶粒结构的元素，例如钢中酸溶铝含量不小于0.015％或全铝含量不小于0.020％。
1.1.3 钢中残余元素铬、镍、铜含量应各不大于0.30％，氧气转炉钢的氮含量应不大于0.008％。
如供方能保证，均可不做分析。
经需方同意.A级钢的铜含量。
可不大于0.35％。
此时.供方应做铜含量的分析.并在质量证明书中注明其含量。
1.1.4 钢中砷的残余含量应不大于0.080％。
用含砷矿冶炼生铁所冶炼的钢。
砷含量由供需双方协议规定。
如原料中没有含砷.对钢中的砷含量可以不做分析。
1.1.5在保证钢材力学性能符合本标准规定情况下，各牌号A级钢的碳、碓锰含量和各牌号其他等级钢碳、锰含量下限可以不作为交货条件，但其含量(熔炼分析)应在质量证明书中注明。
1.1.6 存供直商品钢锭(包括连铸坯)、钢坯时，供方应保证化学成分(熔炼分析)符合表1规定·但为保证轧制钢材各项性能；={=合本标准要求.各牌号A、B级钢的化学成分可以根据需方要求进行适当j周整.另订协议。
1.2 成品钢材、商品钢坯的化学成分允许偏差应符合GB 222中表1的规定。
沸腾钢成品钢材和商品钢坯化学成分偏差不作保证。
5.2 冶炼方法钢由氧气转炉、平炉或电炉冶炼.除非需方有特殊要求，并在合同中注明，冶炼方法一般由供方自仃：臭定。
2力学性能钢材的拉伸和冲击试验应符合表2规定，弯曲试验应符合表3规定。
表2表3注:B试样宽度．a为钢材厚度(直径)。
碳素结构钢的牌号性能和用途
碳素结构钢的牌号性能和用途1.20号钢（20#）：牌号：20#钢是一种常见的低碳钢，碳含量约为0.17-0.24%。
性能：20#钢具有较好的可焊性、塑性和韧性，同时也具有较好的冷、热加工性能。
用途：20#钢常用于制造机械零部件、工程构件，如轴、连杆、螺栓等，广泛应用于汽车、火车车辆、机械设备等领域。
2.45号钢（45#）：牌号：45#钢是一种中碳钢，碳含量约为0.42-0.50%。
性能：45#钢具有较好的机械性能，强度较高，可加工性能较好。
用途：45#钢常用于制造机械零部件和工具，如轴、销、齿轮、刀具等。
此外，45#钢还广泛应用于汽车、摩托车、机械制造等领域。
3.65Mn：牌号：65Mn是一种高碳钢，碳含量约为0.62-0.70%。
性能：65Mn钢具有较高的强度和韧性，抗疲劳性能较好，耐磨性较高。
用途：65Mn钢主要用于制造弹簧、弹簧零件和机械零部件。
65Mn弹簧钢常用于汽车悬挂系统、机械设备、农机等领域。
4.20CrMo：牌号：20CrMo是一种中碳合金钢，碳含量约为0.17-0.24%，同时含有约1%的铬和0.30-0.50%的钼。
性能：20CrMo钢具有较高的强度、韧性和耐热性，具有较好的可焊性和可加工性。
用途：20CrMo钢主要用于制造高温、高压下工作的机械零部件，如锻件、焊接零件、齿轮、轴等，常用于汽车发动机、船舶、石油化工等领域。
5.40Cr：牌号：40Cr是一种中碳合金钢，碳含量约为0.37-0.44%，同时含有约1%的铬。
性能：40Cr钢具有较高的强度和硬度，耐磨性能较好，同时具有较好的可加工性和可焊性。
用途：40Cr钢广泛应用于制造大型机械零部件和中小型冲压模具，如曲轴、连杆、齿轮、螺母等，常用于汽车、摩托车、农机等领域。
总之，碳素结构钢具有广泛的用途，根据不同钢材的牌号和成分，具备不同的性能和适用场景。
以上所介绍的几种钢材，仅是其中的一小部分，实际上还有很多其他不同牌号、不同含量组成的碳素结构钢，它们在各个领域都有其独特的用途。
优质碳素结构钢主要性能、用途和生产品种
优质碳素结构钢主要性能、用途和生产品种1、牌号：08、08F、10F、08Al这些钢的强度不高，而塑性和韧性甚高，有良好的冲压、拉伸和弯曲性能，焊接性能良好。
主要用于制造容易加工成形，而不要求强度的部件。
大多数生产高精度薄钢板，用于制造深冲压和深拉延制品，如汽车用深冲板、各种贮器、油桶、搪瓷制品、仪表板等；也用于制成管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如套筒、短轴、离合器盘，及电焊条等。
这些钢均具有时效敏感性，其中08钢时效敏感性较弱，冲压性能也较稳定。
08Al钢是深冲压专用钢板用钢，无时效敏感性。
生产品种圆钢、方钢、六角钢、扁钢、热轧厚钢板和宽带钢、热轧和冷轧薄钢板和钢带、钢丝。
2、牌号：10钢的屈服点与抗拉强度的比值较低，塑性和韧性均较高，在冷状态下容易模压成形。
可用变曲、镦粗、热冲、冷冲或拉拔等方法制成各种零件。
一般用于制造拉杆、卡头、垫片、垫圈、铆钉等；也可用于制造冷冲压制品，如炮弹壳、深冲器皿等。
生产品种圆钢、方钢、六角钢、扁钢、热轧厚钢板和宽带钢、热轧和冷轧薄板和钢带、线材、钢丝、钢管。
3、牌号：15F制造要求塑性好的零件，心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如套筒、短轴、靠模、离合器盘、摇杆、吊钩、螺栓、拉条、法兰盘，以及化工机械用贮器、蒸气锅炉等。
焊接性能良好。
生产品种圆钢、方钢、热轧厚钢板和宽带钢、热轧和冷轧薄钢板和钢带、线材、钢丝。
4、牌号：15钢的塑性、韧性、焊接性能和冷冲压性能均极好，但强度较低。
用于制造受力不大，但韧性要求较高的零件，机械制造业的渗碳零件、紧固件、冲模锻件，以及不需要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘和化工贮器、蒸气锅炉等；制造强度要求不高的易磨损的工件时，可进行渗碳或氰化处理。
生产品种圆钢、方钢、六角钢、扁钢、热轧厚钢板和宽带钢、热轧和冷轧薄钢板和钢带、钢丝。
5、牌号：20强度比15号钢稍高，很少淬火，焊接性能好，无回火脆性。
用于制造不受很大应力，而要求高韧性的各种机械零件，如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等；也用于制造6MPa，450℃以下非腐蚀介质中使用的管子、导管等零件；还可用于心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如轴套、链条的滚子、轴、以及非重要用途的齿轮、链轮等；锅炉和压力容器部件。
钢结构工程中使用钢材的基础知识
钢结构工程中使用钢材的基础知识一、钢结构钢材种类及其性能现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017对钢结构用钢材品种，特别是承重结构钢材的钢种和标准要求如下：1.碳素结构钢碳素结构钢采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700中的Q235A、Q235B、Q235C、Q235D等牌号。
2.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢采用现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591中的各牌号钢材。
3.建筑结构用钢板建筑结构用钢板采用现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T 19879中的Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ牌号。
4.工程用铸造碳钢件非焊接结构用铸钢件采用现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T 11352中的ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640牌号。
焊接结构用铸钢件采用现行国家标准《焊接结构用碳素钢铸件》GB/T 7659中的ZG200-400H、ZG230-450H、ZG270-480H、ZG300-500H、ZG340-550H牌号。
5.厚度方向性能钢板厚度方向性能钢板采用现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313中的Z15、Z25、Z35牌号。
6.焊接结构用耐候钢焊接结构耐候钢采用现行国家标准《焊接结构用耐候钢》GB/T 4172中的各牌号。
二、结构钢材交货状态不同的钢材交货状态对钢材组织和性能的波动有不同的影响，特别是对钢材的可焊性指标碳当量（CEV）和焊接裂纹敏感性指数（Pcm）影响较大。
钢结构钢材的交货状态主要有热轧、控轧、正火、回火、热机械轧制（TMCP）状态等几种，其作用和应用范围见表1-1。
表1-1结构钢材供货状态三、钢材供货及采购事项常用的几种结构钢材供货及采购事项见表1-2。
表1-2常用的几种结构钢材供货及采购事项。
钢材性能指标
术语解释 1、弹性模量和比例极限： 弹性模量和比例极限： 钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数， 钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数， 称为弹性模量即E=σ/ε。这个阶段的最大应力（A点的对应值） 称为弹性模量即E=σ/ε。这个阶段的最大应力（ 点的对应值） E=σ/ε 称为比例极限σa。 称为比例极限σ E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E值越大， 值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下， 值越大， 材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把弹性 材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件， 变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。 变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。
σ A
0
a b 0.2%
ε
4、抗拉强度（极限强度）： 抗拉强度（极限强度）： 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列， 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形的能力 又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高， 又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直 至应力达到最大值。此后钢材抵抗变形的能力明显降低， 至应力达到最大值。此后钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生 较大塑性变形，此处试件界面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。 较大塑性变形，此处试件界面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。 抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时， 抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时， 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。 抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值， 抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值， 即“屈强比”（σs/σb）对工程应用有较大意义。屈强比愈小，反映钢材在 屈强比” σs/σb）对工程应用有较大意义。屈强比愈小， 应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大， 应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大， 因而结构愈安全。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。 因而结构愈安全。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。 常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～ 常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75 0.58 0.65
(完整)钢结构材料
钢结构材料9.2。
1 钢材的机械性能钢结构在使用过程中要承受各种形式的作用，所以要求钢材必须具有能够抵抗各种作用的能力,这种能力统称为钢材的力学性能或称作钢材的机械性能。
钢材的机械性能主要指屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及冲击韧性等。
1。
屈服强度(屈服点）：是衡量结构的承载能力和确定强度设计值的重要指标。
钢材的应力到达屈服强度后，应变急剧增长,使结构的变形也迅速增加以至不能正常使用。
所以钢材的强度设计值根据屈服强度来确定.2.抗拉强度：是钢材应力应变图中的最大应力值，是破坏前能够承受的最大应力，是衡量钢材抵抗拉断的性能指标。
屈强比是钢材强度储备的系数。
屈强比越低,安全储备越大，屈强比越高，安全储备越小.3.伸长率：是试件被拉断时的最大应变值，是衡量钢材塑性性能的主要指标。
塑性是指在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力。
屈服强度、抗拉强度和伸长率可通过钢材的拉伸试验测定。
4。
冷弯性能：是钢材经过冷弯180°后外侧表面抵抗裂纹产生的能力.以不出现裂纹为合格,也是表示钢材塑性性能的指标。
同时通过冷弯,可以检验钢材颗粒组织、结晶情况和非金属夹杂物分布等缺陷，在一定程度上也是鉴定焊接性能的一个指标。
冷弯性能用冷弯试验来检验。
5。
冲击韧性：是表示在动力荷载作用下，抵抗脆性破坏的能力。
是衡量钢材抵抗动力荷载能力的指标。
一般用冲击韧性值a K或冲击功A K表示。
根据GB/T700—2006，冲击试件改用V型缺口试件，冲击韧性指标直接用冲击功表示，单位为J（焦耳）.9。
2。
2 钢材的破坏形式钢材在各种荷载作用下会发生两种性质完全不同的破坏形式,即塑性破坏和脆性破坏。
塑性破坏是由于构件的应力达到材料的极限强度而产生的，破坏断口呈纤维状,色泽发暗，破坏前有较大的塑性变形和明显的颈缩现象，且变形持续时间长，容易及时发现并采取有效补救措施，通常不会引起严重后果.脆性破坏是在塑性变形很小或基本没有塑性变形的情况下突然发生的，破坏时构件的计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始，破坏的断口平齐并呈有光泽的晶粒状.由于脆性破坏前没有明显的征兆,不能及时觉察和补救，破坏后果严重。
常用钢材型号性能特性汇总
常用钢材型号性能特性汇总钢材是一种常见的金属材料，广泛应用于建筑、机械、汽车等各个领域。
根据不同的用途和要求，钢材可以有各种不同的型号和性能特性。
下面是一些常用钢材型号及其性能特性的汇总。
1.Q235钢：Q235钢是中国最常用的钢材之一，其主要特点是强度高、延展性好、焊接性能优良。
它可以用于制造各种结构件和机械零件。
2.Q345钢：Q345钢是一种低合金高强度结构钢，具有强度高、塑性好、耐蚀性好等特点。
它广泛应用于桥梁、船舶、建筑等领域。
3.45#钢：45#钢是一种碳素结构钢，具有硬度高、强度适中、韧性好等特点。
它主要用于制造机械零件，如轴、轴承等。
4.20#钢：20#钢是一种碳素结构钢，具有硬度适中、强度高、可塑性好等特点。
它广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
5.40Cr钢：40Cr钢是一种铬钼合金结构钢，具有高强度、高硬度、耐磨性好等特点。
它适合制造高强度螺栓、螺母、齿轮等零部件。
6.65Mn钢：65Mn钢是一种弹簧钢，具有强度高、塑性好、磨损性能好等特点。
它广泛应用于制造弹簧及其他需要高强度的零部件。
7.304不锈钢：304不锈钢是一种常用的不锈钢材料，具有耐腐蚀性好、耐高温性能好等特点。
它广泛应用于化工、食品加工、建筑等领域。
8.316不锈钢：316不锈钢是一种耐腐蚀性能极好的不锈钢材料，具有耐高温、耐酸碱等特点。
它主要用于化工、医药、造船等领域。
9.H13工具钢：H13工具钢是一种热作模具钢，具有高硬度、高热稳定性等特点。
它广泛应用于各种模具制造。
10.P20塑料模具钢：P20塑料模具钢是一种高镍冷作模具钢，具有优良的切削加工性能和韧性。
它广泛应用于塑料模具制造。
以上是一些常用的钢材型号及其性能特性的汇总。
每种钢材都有其独特的特点和适用范围，在选择钢材时需要根据具体的使用要求和环境条件进行综合考虑。
结构钢材及其性能ppt课件
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能 §2-2 结构钢材的力学性能指标 §2-3 结构钢材的脆性破坏 §2-4 钢材种类和规格
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§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能
一、我国目前建筑钢结构中的常用钢材： 1、碳素结构钢 — Q235钢； 2、低合金高强度结构钢— Q345、Q390和Q420钢； 二、结构钢材的标准静力拉伸试验方法
可完全恢复，应力应变符合胡克定律。
2、弹塑性阶段（AC阶段） 应力应变成非线性关系。应力增加时，增加的应变包括弹性应变和塑性应
变两部分。此阶段卸荷，弹性应变立即恢复，塑性应变不能恢复。
3、塑性阶段（CF阶段） 应力应变关系成水平线段，通常称为屈服平台（亦即塑性流动阶段），钢
材表现出完全塑性，此阶段终了的应变可达2%~3%。
由于试件破坏时的颈缩部分长度在长试件和短试件中相同，故同一 钢材试验所得的δ5 （短试件的伸长率）比δ10（长试件的伸长率）大。
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钢材单调拉伸应力－应变曲线可提供的重要力学性能指标：
屈服点 fy、抗拉强度 fu、伸长率 δ和弹性模量E
屈服点 fy 是钢结构设计中应力允许达到的最大限值； 抗拉强度 fu 反映钢材受拉时能承受的极限应力； 伸长率 δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，其相应伸长 率分别用 δ5 或 δ10 表示； 弹性模量E是变形计算和超静定结构内力分析时必需的钢材性能指标。
4、强化阶段（FB阶段）
应力应变呈上升的非线性关系，当应力达到最高点时，试件某一截面发生颈
缩现象，承载能力下降，最终试件发生断裂破坏。弹性应变恢复，残余的塑性应
变可达20%~30%。
3
三、 σ—ε关系曲线（续）
碳素结构钢化学成分和力学性能
碳素结构钢化学成分和力学性能根据GB 70O 一881 牌号和化学成分1.1 钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表1规定。
表1化学成分，%SiSP牌号.等级C Mn不大于脱氧方法Q1950.06～O.120.25～O.50O.300.0500.045F 、b 、Z A 0.050Q215B O.09～0.150.25～O.550.300.045O.045F 、b 、Z A O.14～O.22O.30～O.65l’0.050B O.12～0.200.30～O.701’O.045O.045F 、b 、Z C ≤0.】80.0400.040Z Q235D ≤0.170.35～O.800.300.0350.035TZ A 0.050Q255B O.】8～0.280.40～0.70O.300.0450.045F 、b 、Z Q2750.28～O.380.50～0.80O.350.050O.045b 、Z注：1)Q235A 、B 级沸腾钢锰含量上限为0.60％。
1.1.1 沸腾钢硅含量不大于0.07％；半镇静钢硅含量不大于0.17％；镇静钢硅含量下限值为0.12%1.1.2 D 级钢应含有足够的形成细晶粒结构的元素，例如钢中酸溶铝含量不小于0.015％或全铝含量不小于0.020％。
1.1.3 钢中残余元素铬、镍、铜含量应各不大于0.30％，氧气转炉钢的氮含量应不大于0.008％。
如供方能保证，均可不做分析。
经需方同意.A 级钢的铜含量。
可不大于0.35％。
此时.供方应做铜含量的分析.并在质量证明书中注明其含量。
1.1.4 钢中砷的残余含量应不大于0.080％。
用含砷矿冶炼生铁所冶炼的钢。
砷含量由供需双方协议规定。
如原料中没有含砷.对钢中的砷含量可以不做分析。
1.1.5在保证钢材力学性能符合本标准规定情况下，各牌号A 级钢的碳、碓锰含量和各牌号其他等级钢碳、锰含量下限可以不作为交货条件，但其含量(熔炼分析)应在质量证明书中注明。
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2、C点为下屈服点，较为稳 定，记为钢材的屈服强度
f3、y。B点为钢材的抗拉强度 fu
。
钢材的应变可达2%~3%,结构或 构件不适于继续承受荷载。
பைடு நூலகம்
《规范》以钢材的屈服点 f y 作为强度承载力极限。
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四、理想弹塑性体 五、塑性破坏
钢材的塑性破坏特征：破坏前出现极易被人们察觉的变形，破 坏后保留很大的残余变形，破坏延续时间较长，非突发性。
屈服点 fy、抗拉强度 fu、伸长率 δ和弹性模量E ✓ 屈服点 fy 是钢结构设计中应力允许达到的最大限值； ✓ 抗拉强度 fu 反映钢材受拉时能承受的极限应力； ✓ 伸长率 δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，其相应伸 长率分别用 δ5 或 δ10 表示； ✓ 弹性模量E是变形计算和超静定结构内力分析时必需的钢材性能指标。
多轴应力状态下，对于接近理想弹性—塑性体的结构钢材，最适
合采用材料力学中的能量强度理论来确定钢材在多轴应力状态下的屈服条
件。
能量强度理论
1、材料由弹性状态转入塑性状态时，材料的综合强度指标采用变形时单
位体积中积聚的能量来表达；
2、当复杂应力状态下的变形能等于单轴受力时的变形能时，钢材即由弹
性状态转入塑性状态，但材料的体积不变。
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冷弯试验
试验时，按材料的原有厚度经表面加工成板条状。根据试件的厚度a，
按规定的弯心直径d，在压力机上通过冷弯冲头加压，将试件弯曲180°，检
查试件弯曲处的外表和侧面，以不开裂、不起层为合格。
弯心直径d的规定：
Q235钢
d=1.5a；
Q345钢、Q390钢和Q420钢，d=2a；
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二、多轴应力状态下钢材的屈服条件
抗拉强度和屈服点之比（强屈比）fu / fy =1.3~1.8, 是钢结构的极大后
备强度，使钢结构不会发生真正的塑性破坏，安全可靠。
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一、单向应力状态下的静力力学性能指标
2、抗拉强度 fu 抗拉强度 fu 是衡量钢材抵抗拉断的性能指标，直接反映钢材内部组
织的优劣，是钢结构的强度储备。
注：1、为保证钢材具有足够的安全储备，要求强屈比（ fu / fy ）不低于 1.2~1.3；
第2章 结构钢材及其性能
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能 §2-2 结构钢材的力学性能指标 §2-3 结构钢材的脆性破坏 §2-4 钢材种类和规格
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§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能
一、我国目前建筑钢结构中的常用钢材： 1、碳素结构钢 — Q235钢； 2、低合金高强度结构钢— Q345、Q390和Q420钢； 二、结构钢材的标准静力拉伸试验方法
1、 eq 1 22 23 2(122331)fy
2、 eq 1 2(12)2(23)2(31)2fy 3、 eq x 2 y 2z2( x y y zz x)3(x 2yy 2zz2x 精)品 课件fy
说明：钢材处于三向应力状态时，以折算应力达到屈服点作为强度极限状
态，即折算应力σeq ≥ fy 时，钢材进入塑性阶段。
4、强化阶段（FB阶段）
应力应变呈上升的非线性关系，当应力达到最高点时，试件某一截面发
生颈缩现象，承载能力下降，最终试件发生断裂破坏。弹性应变恢复，残余的塑
性应变可达20%~30%。
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三、 σ—ε关系曲线（续）
1、A点为比例极限 fp，通常
以比例极限作为弹性阶段的 终点；钢材的弹性模量记为E， E=tanα=σ/ε。
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一、单向应力状态下的静力力学性能指标
5、冷弯180° 冷弯180°试验是严格表示钢材塑性变形能力的综合指标，直接反映材
质的优劣。 6、Z向收缩率
钢板厚度较大时，非金属夹杂缺陷越多，焊缝越厚，焊接应力和变形 越大。Z向钢是在某一级结构钢（称为母级钢）的基础上，经过特殊冶炼、 处理的钢材，含硫量为一般钢材的1/5以下，截面收缩率在15%以上。我国 生产的Z向钢板的标志是在母级钢钢号后面加上Z向钢板等级标志Z15、Z25 和Z30，Z字后面的数字为截面收缩率的指标（%）。
2、屈强比越大，强度储备越小，结构不够安全。
3、伸长率δ
伸长率是衡量钢材塑性性能的指标。它反映钢材产生巨大变形时，抵
抗断裂的能力。
4、弹性模量E
弹性模量是变形计算和超静定结构内力分析时必需的钢材性能指标。
常取 E=2.06105N/mm2。
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3、伸长率δ （续）
原标距间长度的伸长值与原标距比值的百分率。
按照GB228-87的规定将钢材加工制成标准试件，在20℃的室 温条件下，在拉伸试验机上进行一次 静力拉伸试验，将试件拉断，得到
应力应变σ—ε关系曲线， 此曲线可
显示结构钢材一次拉伸时的工作性能， 进而获得钢材的力学性能。
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三、 σ—ε关系曲线
1、弹性阶段（OA阶段） 此阶段钢材的变形很小，卸荷后
e q1 2 (12 )2 (23 )2 (31 )2 fy
1、当σ1、σ2、σ3为同号应力且数值接近时，根据折算应力σeq 和 fy 的关系判断，钢材很难进入塑性状态，材料破坏表现为脆性破坏。
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§2-2 结构钢材的力学性能
一、单向应力状态下的静力力学性能指标
1、屈服点 fy 钢材的强度承载力是以屈服点为极限的，屈服点 fy 称为钢材的抗拉
（抗压和抗弯）强度标准值，强度设计值 f = fy / γR.
✓ 选择屈服点作为结构钢材静力强度承载力极限的依据有哪些？ • 屈服点是钢材开始塑性工作的特征点； • 从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且
变形可完全恢复，应力应变符合胡克定律。
2、弹塑性阶段（AC阶段） 应力应变成非线性关系。应力增加时，增加的应变包括弹性应变和塑
性应变两部分。此阶段卸荷，弹性应变立即恢复，塑性应变不能恢复。
3、塑性阶段（CF阶段） 应力应变关系成水平线段，通常称为屈服平台（亦即塑性流动阶段），
钢材表现出完全塑性，此阶段终了的应变可达2%~3%。
l1 l0 100%
l0
式中：l0——试件原标距长度； l1 ——试件拉断后标距间的长度。 d0——试件标距长度内的直径；
由于试件破坏时的颈缩部分长度在长试件和短试件中相同，故
同一钢材试验所得的δ5 （短试件的伸长率）比δ10（长试件的伸长率）
大。
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钢材单调拉伸应力－应变曲线可提供的重要力学性能指标：