钢材的屈服强度

按照脱氧程度的分类

脱氧程度
浇注钢锭时
材质 沸腾钢 脱氧不完全 大量的CO 气泡逸出 差
镇静钢
脱氧彻底
表面平静
好
二、钢的分类 （1）钢按化学成分可分为
碳素钢和合金钢两类。
（2）碳素钢根据含碳量可分为： 低碳钢（含碳量小于0.2％）， 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）， 高碳钢（含碳量大于0.60％）
（3）伸长率
伸长率按下式计算：
L1 L0 100% L0
式中：δ——伸长率（当L0＝5d0
时，为δ5；当L0＝10d0时，为 δ10）； L1——试件拉断后标距间 的长度（mm）； L0——试件原标距间长度 （mm），如图8-2所示。
伸长率δ是衡量钢材塑性的一个重要
§8金属材料_建筑钢材
制 作 人 依 巴 丹 —
钢材的特点及其在建筑工程中的应用
钢材是土木工程中使用量最大的金 属材料， 包括用于钢结构工程中的各种型钢 （如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板 和用于钢筋混凝土结构工程中的各种 钢筋及钢丝。

§8 金属材料_建筑钢材


第一节 第二节 第三节 第四节
指标，δ↑，塑性↑。对于钢材来说， 一定的塑性变形能力，可保证应力 重新分布，避免应力集中，从而使 钢材用于结构的安全性越大。
（二）冲击韧性
定义：冲击韧性——是指钢材抵抗
冲击荷载而不破坏的能力。 指标： 冲击韧性值ak（J/cm2），ak↑，冲 击韧性↑。 试验如图8-3。
冲击韧性实验：如图8-3
3、强化阶段（B→C）
（1）特点：强化——钢材抵抗
外力的能力重新提高。 （2）抗拉强度（强度极限）— —C点所对应的应力值，用σb表 示。
4、颈缩阶段（C→D）
（1）特点：颈缩——其抵抗变
形的能力明显降低，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小，直至断 裂。 （2）指标：伸长率δ。
屈服强度、抗拉强度、伸长率这
所以，拉伸性能是表示钢材性能 和选用钢材的重要依据。 以低碳钢为例。
图8-1为低碳钢拉伸过程的应力
－应变关系图。 从图中可以看出，低碳钢拉伸过 程经历了四个阶段： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 和颈缩阶段。
1、弹性阶段（0→A）
（1）特点：弹性。在该阶段，若缷
去外力，试件能恢复原来的形状。 （2）指标： ①A点所对应的应力值——弹性极限， 用σP表示。
影响因素：
（1）钢的化学成分、组织状态，
以及冶炼、轧制、焊接质量都会 影响冲击韧性。 举例说明。
（2）温度↓，冲击韧性↓。
冲击韧性随温度的降低而下降，
开始时下降缓和，当达到一定 温度范围时，突然下降很多而 呈脆性，这种性质称为钢材的 冷脆性。 这时的温度称为脆性临界温度。
（2）抗拉强度（也称为强度极限）
抗拉强度按下式计算：
b
Fb A0
式中：σb——钢材的抗拉强度
（MPa）； Fb——钢材的极限荷载（N）； A0——钢材试件的初始横截 面积（mm2）。 抗拉强度是钢材受拉时所能承受的 最大应力值。
屈服强度σs与抗拉强度σb的比值
σs/σb称为屈强比。 σs/σb↑，利用率↑，安全可靠程 度↓。 σs/σb↓，利用率↓，安全可靠程 度↑。 建筑结构用钢合理的屈强比一般为 0.60～0.75。
抗剪强度都很高，具有一定的塑性和韧性， 常温下能承受较大的冲击和振动荷载； （2）良好的加工性能：可以铸造、锻压、焊 接、铆接或螺栓连接，便是装配等。 2、钢材的缺点：易锈蚀，维修费用大，耐火 性差。
（二）钢材的应用
1、建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大，
自重较轻，适用于大跨度和高层结构。 2、钢筋与混凝土组成的钢筋混凝土结构，虽 然自重大，但节省钢材，同时由于混凝土的 保护作用，很大程度上克服和钢材易锈蚀、 维修费用高的缺点。
（4）按钢在熔炼过程中脱氧程度
的不同分为： 脱氧充分为镇静钢和特殊镇静钢 （代号为Z和TZ）， 脱氧不充分为沸腾钢（代号为F）， 介于二者之间为半镇静钢（代号 为b）。
第二节 建筑钢材的主要性能
钢材的性能主要包括
力学性能、 工艺性能 和化学性能。
一、力学性能
（一）拉伸性能
拉伸是建筑钢材的主要受力形式，
第一节 钢的冶炼和分类
一、钢的冶炼
钢是由生铁冶炼而成。生铁中碳的含量为
2.06％～6.67％，磷、硫等杂质的含量也较 高。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能进行 焊接、锻造、轧制等加工。
炼钢的原理：

冶炼
生铁


钢材 氧化，将碳和其它杂质的含 量的含量降低到允许范围
（一）钢的冶炼方法

三项指标对于钢材来说具有重要 意义，现分述如下。
（1）屈服强度（也称为屈服点）
屈服强度按下式计算：
s
Fs A0
式中：σs——钢材的屈服强度
Hale Waihona Puke Baidu
（MPa）； Fs——钢材拉伸达到屈服点时 的屈服荷载（N）； A0——钢材试件的初始横截面 积（mm2）。 屈服强度是确定钢材容许应力的主要
转炉炼钢法 平炉炼钢法
电炉炼钢法


（二）脱氧处理
1、为什么要进行脱氧处理？
在冶炼的过程中，由于氧化作用使
部分铁被氧化，并残留在钢水中， 降低了钢的质量。因此，在炼钢后 期精炼时，要进行脱氧处理。
2、如何进行？
在炉内或钢包中加入脱氧剂（锰铁、
硅铁、铝锭等）进行脱氧，使氧化 铁还原为金属铁。
②弹性模量，用E表示，
E＝σ/ε。 弹性模量反映钢材抵抗弹性变形
的能力，是计算钢材在受力条件 下变形的重要指标。
2、屈服阶段（A→B）
（1）特点：屈服——变形迅速增加，
外力则大致在恒定的位置波动，这 就是所谓的“屈服现象”，似乎钢 材不能承受外力而屈服。 （2）指标：屈服强度（也称为屈服 点）——下屈服点B下点所对应的应 力值，用σs表示。
钢的冶炼和分类 建筑钢材的主要性能 建筑钢材的技术标准及选用 钢筋混凝土用钢材
优点：
（ 1）质量均匀，性能可靠 （2）强度、硬度高 （3）塑性、韧性好 缺点： （1）易锈蚀 （2）维修费用高 （3）耐火性差
（一）钢材的特点
1、钢材的优点：
（1）良好的力学性能：抗拉、抗压、抗弯、