钢材的力学性能-强度
钢管力学性能
钢管力学性能力学性能钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。
在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。
①抗拉强度（σb）试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），出以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。
它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
计算公式为：式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So--试样原始横截面积，mm2。
②屈服点（σs）具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。
若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。
屈服点的单位为N/mm2（MPa）。
上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力；下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。
屈服点的计算公式为：式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力（恒定），N（牛顿）So--试样原始横截面积，mm2。
③断后伸长率（σ）在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。
以σ表示，单位为%。
计算公式为：式中：L1--试样拉断后的标距长度，mm； L0--试样原始标距长度，mm。
④断面收缩率（ψ）在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。
以ψ表示，单位为%。
计算公式如下：式中：S0--试样原始横截面积，mm2； S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积，mm2。
⑤硬度指标金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。
根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。
对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。
钢铁的物理力学性能和机械性能
钢铁的物理力学性能和机械性能fangjym 的钢铁的物理力学性能和机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
钢材的物理力学性能和机械性能表
钢材的物理力学性能和机械性能表钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
钢材性能分析
4）碳素结构钢牌号『代表屈服点字母Q、屈服应力 标准值、质量等级、脱氧方法』，例如Q235AF、Q255-C。碳素结构钢共分Q195、Q215、 Q235、Q255和Q275五个牌号，钢结构中通常仅使 用Q235。Q235钢根据厚度尺寸，分为6档。 • 碳素结构钢的质量等级，按冲击试验要求分： A级：不要求冲击试验； B级：要求+20°C时冲击试验； C级：要求0 °C时冲击试验； D级：要求-20 °C时冲击试验。 • 脱氧方法：沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静 钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。其中Z、TZ可省 略。
5. 钢材的规格
1）钢板 厚钢板：厚h=4.5~60mm，宽 b=600~3000mm，长l=4~12m 薄钢板：厚h=0.35~4mm，宽 b=500~1500mm，长l=0.5~4m 扁钢板：厚h=4~60mm，宽b=12~200mm， 长l=3~9m 花纹钢板：厚h=2.5~8mm，宽 b=600~1800mm，长l=0.6~12m
fy =
f yk
γs
f py =
f pyk
γs
对于HPB235钢筋、HRB335钢筋和 HRB400钢筋γ均取1.1，对预应力用钢 丝、钢绞线和热处理钢筋γ取1.2。
¾ 受压钢筋强度设计值
f = E sε s = 0.002 E s，f ≤ f y
' y ' y
（2） 结构用钢的设计值
1) 钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，
f = fk γ
对钢结构中Q235钢γ取1.087，对Q345 钢、Q390钢和Q420钢γ取1.111 2) 抗剪强度设计值
屈服剪应力
f vy = f y
3 = 0.58 f y
f v = f vy γ R = 0.58 f
钢铁的物理力学性能和机械性能
钢铁的物理力学性能和机械性能fangjym 的钢铁的物理力学性能和机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项根本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，那么屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa 称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久剩余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开场到发生断裂时所到达的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前到达的最大拉力，Fo为试样截面面积，那么抗拉强度σb=Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，构造零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金构造钢为0.65-0.75合金构造钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其外表的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料外表，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
各种型号的钢材的力学性能
35号钢：一、热处理状态：正火、回火1、截面尺寸≤25平方毫米：抗拉强度：54公斤/平方毫米；屈服点：32公斤/平方毫米；伸长率：≥20%；断面收缩率：≥45%；冲击韧性：7公斤米/平方厘米；HB：热轧钢≤187。
2、截面尺寸≤100平方毫米：抗拉强度：52公斤/平方毫米；屈服点：27公斤/平方毫米；伸长率：≥18%；断面收缩率：≥43%；冲击韧性：3.5公斤米/平方厘米；HB：≤149-1873、截面尺寸＞100-300平方毫米：抗拉强度：50公斤/平方毫米；屈服点：26公斤/平方毫米；伸长率：≥18%；断面收缩率：≥40%；冲击韧性：3.0公斤米/平方厘米；HB：≤149-1874、截面尺寸＞300-500平方毫米：抗拉强度：48公斤/平方毫米；屈服点：24公斤/平方毫米；伸长率：≥17%；断面收缩率：≥37%；冲击韧性：3.0公斤米/平方厘米；HB：≤143-1875、截面尺寸＞500-750平方毫米：抗拉强度：46公斤/平方毫米；屈服点：23公斤/平方毫米；伸长率：≥16%；断面收缩率：≥32%；冲击韧性：2.5公斤米/平方厘米；HB：≤143-1876、截面尺寸＞750-1000平方毫米：抗拉强度：44公斤/平方毫米；屈服点：22公斤/平方毫米；伸长率：≥15%；断面收缩率：≥28%；冲击韧性：2.5公斤米/平方厘米；HB：≤137-187二、热处理状态：调制1、截面尺寸≤100平方毫米：抗拉强度：55公斤/平方毫米；屈服点：30公斤/平方毫米；伸长率：≥19%；断面收缩率：≥48%；冲击韧性：6.0公斤米/平方厘米；HB：≤156-2072、截面尺寸＞100-300平方毫米：抗拉强度：54公斤/平方毫米；屈服点：28公斤/平方毫米；伸长率：≥18%；断面收缩率：≥40%；冲击韧性：5.0公斤米/平方厘米；HB：≤156-2071。
《建筑材料》钢材的技术性能——力学性能
PART TWO
02
冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。它是用试验机摆锤冲击带有V形缺口的 标准试件的背面，将其折断后试件单位截面积上所消耗的功，作为钢材的冲击 韧性指标，以αk表示(J/cm2)。αk值越大，表明钢材的冲击韧性愈好。
织和表面质量有关。
PART FOUR
04
➢ 硬度是指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力。测定钢材硬度常用布氏法。 布氏法是用一直径为D的硬质钢球，在荷载P(N)的作用下压入试件表面，经规定的时间后卸
去荷载，用读数放大镜测出压痕直径d，以压痕表面积(mm2)除荷载P，即为布氏硬度值HB。HB值越 大，表示钢材越硬。洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度 值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果。
➢
疲劳破坏——钢材在交变应力的反复作用下，往往在
应力远小于其抗拉强度时就发生破坏。
➢
疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳
试验时试件在交变应力作用下，于规定周期基数内不发生
断裂所能承受的最大应力。
➢
一般认为，钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，抗拉
强度高，其疲劳极限也较高。钢材的疲劳极限与其内部组
强度指标
* 明显流幅的钢筋：下屈服点对应 的强度作为设计强度的依据，因为， 钢筋屈服后会产生大的塑性变形， 钢筋混凝土构件会产生不可恢复的 变形和不可闭合的裂缝，以至不能 使用。DBiblioteka B’EA B
C
0.2
* 无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时 所对应的应力作为条件屈服强度
钢材的抗拉强度
钢材的抗拉强度
抗拉强度是钢的最重要的力学性能之一，也是钢材加工过程中使用的主要性能参数之一。
抗拉强度不仅反映了钢材的强度，而且反映了钢材的塑性、韧性和断裂性能，对评价
判断材料质量有着重要的意义。
1、钢材材料成分：钢材的主要成分是铁，它有较高的熔点、熔融热和冷凝热，能形
成坚硬耐冷变法线冷变最强的变形层，从而使钢材具有良好的抗拉强度。
2、执行标准：不同标准要求的钢种对抗拉强度的要求也不同，这取决于它们的用途。
3、晶粒度：晶粒度较大会影响材料的机械性能，晶粒越细致，其形变韧性越大，抗
拉强度也越高。
4、处理工艺：钢材的处理工艺因素也会影响抗拉强度，例如变形工艺、表面处理等。
抗拉强度是钢材的一种重要力学性能，对决定材料的质量有着重要的意义。
钢材抗拉
强度的测试，不仅需要合理的检测程序，而且需要根据材料特性、实际使用情况确定合理
具体的测试要求，从而保证更准确、更可靠的测试结果。
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钢材的力学性能——强度
二、单向拉伸时钢材的机械性能指标 1.屈服点fy：应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动 部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重
要指标。
2.抗拉强度fu：应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能承受的
最大应力。
钢材的力学性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 2.钢材的应力-应变关系 （1）有屈服点钢材可以分为四个阶段：
E
B
①弹性阶段(OB段)
D A C
u
y A
O
E
钢材的力学性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 2.钢材的应力-应变关系 （1）有屈服点钢材可以分为四个阶段：
E
B
②屈服阶段（BCD)
u
D A C
钢材的力学性能——强度
钢材的力学性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 1.试验条件 （1）试件的尺寸要符合国家标准，表面光滑，没有孔洞、刻槽等缺陷。试件
的标定长度取其直径的5或10倍。
（2）荷载要分级逐次增加，直到试件破坏。
（3）试验温度要控制在室温20℃左右。
Lo
d
标准试件
钢材的力学性能——强度
E
B
④颈缩阶段(EF段)
u
D A C
y A
O
E
钢材的力学性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 2.钢材的应力-应变关系 （2）对无明显屈服点的钢材
fu
设计时以卸载后试件中残余应变为
0.2％所对应的应力 作为屈服点
fy=f0.2
——“条件屈服点”或“名义屈服点”
0.2%
εp
无屈服点钢材的应力-应变曲线
三、应力应变曲线的简化 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
fy
ε0
0.15%
ε
2.5%
ε
简化的应力－应变曲线
谢谢观看
y A性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 2.钢材的应力-应变关系 （1）有屈服点钢材可以分为四个阶段：
E
B
③强化阶段(DE段)
u
D A C
y A
O
E
钢材的力学性能——强度
一、单向拉伸时的工作性能 2.钢材的应力-应变关系 （1）有屈服点钢材可以分为四个阶段：