影响钢材力学性能的因素2

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试列出影响钢材力学性能的主要因素。

影响钢材力学性能的主要因素：
1、强度
影响强度的因素有：截面面积、净截面模量（截面特性）、截面塑性发展系数（只与截面类型有关）、钢材材质。

2、刚度：
影响刚度的原因有截面的惯性矩（截面特性）、杆件约束条件（刚接铰接等）3、稳定：
影响稳定的因素有杆件的计算长度、约束条件、钢材材质及截面的宽度、高度、等截面特性。

对于受压的杆件要考虑长细比，此数值仅和计算长度及回转半径（截面特性）有关。

同时是否偏心对稳定性也有影响。

调质钢力学性能的十种影响因素

机械制造中有大量的轴、连杆、螺栓等受力结构件，要求有良好的综合力学性能，主要指标有：σb、σs、δ、αk、ψ和HRc六种。

选用中碳结构钢和合金结构钢制造，经调质处理达到设计技术条件。

淬火与高温回火工艺的选择通常查回火性能曲线确定。

但在实际生产中会出现力学性能合格和部分合格现象，影响因素有十种，必须采用相应对策。

1.钢串化学成分对力学性能的影响生产中常出现同一牌号钢在同一工艺条件下处理，有的产品性能合格，有的却不合格。

经化学成分检验发现，同一钢号有的元素含量为上限，尤其是钢中C含量为上限；而有的元素含量为下限，尤其钢中C含量为下限。

这是由于不同炉批炼钢所致。

因此，钢材入库时应严格按不同熔炼炉批号批次号分开堆放。

使用时应重新化验钢材的化学成分，按其上、下限数据修订热处理工艺参数，并提高控温仪表精度等级，确保力学性能合格。

2.钢中杂质元素对冲击韧度（αk值）的影响一些厂矿只注重有益元素检测，而忽略有害微量元素测定（因后者化验较复杂，要有特殊设备才能对有害微量元素进行测定）。

如某厂生产一批40Cr钢制高强度螺栓，经调质处理，αk值总是上不去，最后发现是因钢中有害杂质元素P含量较高所致。

下表为40Cr钢中P含量对αk值的影响。

钢在加热时，P易偏聚在奥氏体晶界，使晶界结合力急剧降低，引起晶界脆化。

当钢中P含量≥0.02％时，αk值大幅度降低，导致产品早期脆性断裂，甚至发生事故。

国内钢厂众多，因设备和冶炼技术等原因，相同钢号中P含量高低不一，有的大大超过国标。

生产单位应根据产品性能需要，严格把关，控制钢中P含量≤0.02％，确保αk值合格。

3.原材料组织缺陷对力学性能的影响钢液在凝固结晶时，化学成分严重偏析产生粗大奥氏体和铁素体晶粒及块、网状组织。

钢锭轧制时这些组织沿轧制方向形成带状组织，力学性能有明显的方向性，纵向性能大大高于横向性能，δ、ψ和αk值等横向性能急剧降低。

面带状组织很稳定，热处理无法消除。

只有对原材料进行改锻，经过双十字型2～3次镦拔才可击碎带状组织，使之≤3级。

笔试~钢结构简答题

《钢结构》复习提纲第一章1、钢结构的特点？1) 钢材强度高，结构重量轻2) 材质均匀，且塑性韧性好3)良好的加工性能和焊接性能4)密封性好5)刚才的可重复使用性6)刚才耐热不耐火7）耐腐蚀性差8）钢结构的低温冷脆倾向2、钢结构的应用？答：大跨结构、工业厂房、受动力荷载影响的结构、多层和高层建筑、高耸结构、可拆卸结构、容器和其他建筑物、轻型钢结构、刚和混凝土组合结构。

3、了解结构的两类极限状态的概念或两类极限状态所包含的内容。

答：我国《规范》规定，承重结构应按下列两类极限状态进行设计：一、承载能力极限状态。

包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。

二、正常使用极限状态。

包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。

承载能力极限状态与正常使用极限状态相比较，前者可能导致人身伤亡和大量财产损失，故其出现的概率应当很低，而后者对生命的危害较小，故允许出现的概率可高些，但仍应给予足够的重视。

4、了解钢结构内力的分析方法（P12）答、一阶弹性分析：分析时力的平衡条件按变形前的结构杆件轴线建立，即不考虑结构变形对内力的影响。

因此，可以利用叠加原理，先分别按各种荷载单独计算结构内力，然后进行内力组合得到结构各部位的最不利内力设计值。

二阶弹性分析与一阶弹性分析的不同之处在于，力的平衡条件是按发生变形后的杆件轴线建立的。

比较两种分析方法，可见二阶弹性分析的结果更接近于实际，而且自动考虑了杆件的弹性稳定问题，但计算工作量却大大增加，计算结果中还包含超越函数，解算难度较大。

《规范》还规定，当采用此近似二阶弹性分析时，还要考虑结构和构件的各种缺陷对内力的影响，其影响可通过在框架每层柱顶施加假想水平力（概念荷载）Hni来综合体现，为了得到柱子各个截面上的最不利内力设计值，必须先进行荷载组合。

在各种荷载组合下进行二阶弹性分析，然后相互比较求得最不利的内力设计值。

影响钢材力学性能的因素2

2.3影响钢材力学性能的因素影响钢材力学性能的因素有：化学成分冶金和轧制过程时效冷作硬化温度应力集中和残余应力复杂应力状态1.化学成分钢的基本元素为铁（Fe），普通碳素钢中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等杂质元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，这些总含量约1%，但对钢材力学性能却有很大影响。

碳：除铁以外最主要的元素。

碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。

一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下，焊接结构中应限制在0.20%以下。

硅：作为脱氧剂加入普通碳素钢。

适量硅可提高钢材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。

一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.30%，含量过高（达1%），会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。

锰：是一种弱脱氧剂。

适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。

普通碳素钢中锰的含量约为0.3%～0.8%。

含量过高（达1.0%～1.5%以上）使钢材变脆变硬，并降低钢材的抗锈性和可焊性。

硫：有害元素。

引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。

一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%，在焊接结构中应不超过0.050%。

磷：有害元素。

虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆，含量需严格控制，一般不超过0.050%，焊接结构中不超过0.045%。

氧：有害元素。

引起热脆。

一般要求含量小于0.05%。

氮：能使钢材强化，但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。

一般要求含量小于0.008%。

为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。

第1讲二钢结构的性能及其主要影响因素.

第二章钢结构的性能及其主要影响因素2.1钢结构对钢材的要求钢材的种类很多，用途不同，所需的钢材种类和品牌各异。

因此，必须按使用用途对钢材的性能的要求选择合适的钢材类别和牌号。

我国钢材的种类一般有以下几类：1、按化学成分分为(1) 碳素钢——指含碳量Wc＜2%的铁碳含量。

按质量和用途的不同，又可分为普通碳素结构钢，优质碳素结构钢和工具碳素钢三大类。

按含碳量的不同可分为：1) 工业纯铁——Wc≤0.04%2) 低碳钢——Wc≤0.25%3) 中碳钢——Wc=0.25% ~ 0.60%4) 高碳钢——Wc＞0.60%(2) 合金钢——指在碳素钢的基础上，在冶金时加入一些合金元素而炼成的钢，按其合金元素的总含量，可分为：1) 低合金钢——合金元素总含量≤5%2) 中合金钢——合金元素总含量5% ~ 10%3) 高合金钢——合金元素总含量＞10%2、按用途分有(1) 结构钢——又可分为建筑及工程用结构钢和机械制造用结构钢两类(2) 工具钢——指用于制造各种工具的钢，如刃具钢，模具钢和量具钢等。

(3) 特殊钢 —— 指用特殊方法生产，具有特殊物理、化学性能或力学性能的钢。

一般分为不锈耐酸刚，耐热钢，低温用钢，耐磨钢，磁钢，抗磁钢和超高强度钢（ζb ≥1400Mpa ）等。

(4) 专业用途钢 —— 指各个工业部门专业用途的钢，如：农机用钢，机床用钢，汽车用钢，航空用钢，锅炉用钢，焊条用钢等等。

*建筑及工程用结构钢 —— 指用于建筑、桥梁、船舶及其他工程上制作金属结构构件的钢，主要有：①普通碳素结构钢 —— 可分为：一般用途普碳钢、专用普碳钢；②低合金钢 —— 可分为：低合金结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、钢筋钢、钢轨钢、耐磨钢及特殊用途专用钢等。

*机械制造用结构钢 —— 指用于制造机械设备上结构零件的钢。

这类钢基本上为优质钢或高级优质钢，主要有：按其工艺特征分为①优质碳素结构钢②合金结构钢冷塑性成形用钢（如冷冲压钢、冷镦钢、冷挤压用钢等）表面硬化结构钢表面淬火用钢氮碳共渗钢氮化钢调质结构钢渗碳钢③易切结构钢④弹簧钢⑤滚动轴承钢虽然钢材种类很多，但符合钢结构性能要求的钢材只有少数几种。

国开大学土木工程钢结构单元小测答案

国开大学土木工程钢结构单元小测答案第一章绪论1.1钢结构的发展概况1．世界第一座铸铁拱桥是（）正确答案是：雪纹桥2．在公元前60年前后，我国就修建了（）正确答案是：铁链桥1．最早的钢结构由铁结构发展而来。

（）正确答案是“对”。

2．钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。

（）正确答案是“对”。

1.2钢结构的特点与应用范围1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）正确答案是：耐热性差、耐火性好2．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）正确答案是：钢结构3．相比较来讲，钢结构最大的弱点是（）正确答案是：易于锈蚀4．相比较来讲，当承受大荷载、动荷载或移动荷载时，宜选用的结构类型是（）正确答案是：钢结构5．下列均为大跨度结构体系的一组是（）正确答案是：网壳、悬索、索膜6．通常情况下，输电线塔和发射桅杆的结构形式属于（）正确答案是：高耸结构1．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制，但材质波动范围非常大。

（）正确答案是“错”。

2．钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性，可近似看作理想弹塑性体。

（）正确答案是“对”。

3．结构钢具有良好的冷、热加工性能，不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。

（）正确答案是“错”。

4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝，耐久性较差。

（）正确答案是“错”。

5．钢材是一种高强度高效能的材料，可以100%回收再利用，而且没有资源损失，具有很高的再循环价值。

（）正确答案是“对”。

6．钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。

（）正确答案是“对”。

1.3钢结构设计方法1．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）正确答案是：可靠性2．结构可靠性主要包括（）正确答案是：安全性、适用性和耐久性3．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）正确答案是：构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1．钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。

钢材的基本性能和指标

4 钢材疲劳现象
各种应力循环下的应力比、应力幅
4 钢材疲劳现象
疲劳强度
钢材在一定次数N的反复荷载作用下发生疲劳破坏，则破坏应力即为相应于荷载次数N的疲劳强度。
疲劳寿命
相应的上述的反复次数N则被称为疲劳寿命。
疲劳极限
循环无穷次而不破坏的应力上限称为疲劳极限。
4 钢材疲劳现象
疲劳计算（常幅）
与N的关系
7 钢材的品种与规格（4）规格钢板：圆钢：等边角钢：不等边角钢：槽钢：工字钢：钢管： H型钢：焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格（4）规格钢板：圆钢：等边角钢：不等边角钢：槽钢：工字钢：钢管： H型钢：焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格（4）规格钢板：圆钢：等边角钢：不等边角钢：槽钢：工字钢：钢管： H型钢：焊接工字钢:
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7 钢材的品种与规格（4）规格钢板：圆钢：等边角钢：不等边角钢：槽钢：工字钢：钢管： H型钢：焊接工字钢：
6 钢材的塑性破坏和脆性破坏
对比内容破坏应力破坏前变形断口外形断口色泽断口细部破坏过程破坏机理危害性对策塑性破坏
引起脆性破坏的原因
脆性破坏
fu
明显
杯形暗淡纤维状延续较长时间剪应力超过晶粒抗剪能力便于发现和补救，较轻合理设计结构强度
fy
不明显平直有光泽晶粒状突然拉应力超过晶粒抗拉能力大考虑疲劳和冲击作用，合理选择材料种类、构造形式、施工工艺

西南交通大学钢结构设计原理复习题(含答案)

14.对直接承受动力荷载作用的正面角焊缝其强度设计值增大系数取（ B ） A.0 B.1 C.1.22 D.1.5
15.受轴心力作用的等肢角钢，采用侧面角焊缝连接时，其角钢背的内力分配系数为( A ) A. 0.70 B. 0.65 C. 0.75 D. 0.25
16.焊接残余应力一般不影响( A ) A.静力强度 B.疲劳强度
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号
.cc
A.三级抗压
B.三级抗拉
C.三级抗剪
D.一、二级抗压
11.对接焊缝采用斜焊缝时，当焊缝轴线与作用力方向间的夹角满足以下哪个条件时，对三级焊缝质量可不必计算（ A ） A.tgθ≤1.5 B.tgθ>1.5 C.θ=90° D.θ=75°
5.结构的重要性系数是根据结构的( D )分别取 1.1、1.0、0.9。
C.建筑面积的大小
二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填在题干的括号内。)
1.和其它结构相比，属于钢结构的特点的是（ ABDE ） A.塑性和韧性好 D.具有不渗漏特性 B.具有可焊性 C.耐热性能差
其中当h0tw170235受压翼缘扭转受到约束如连有刚性铺板制动板或焊有钢轨时或h0tw150235受压翼缘扭转任何情况下h0tw均不应超过2502353梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋
注：以下所有图中未注明的尺寸单位均为 mm。
第一章概述
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。） 1.钢结构计算中，实际内力和力学计算结果最符合的原因是（D）

影响钢材性能的因素

（3）钢材硬化冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑性和韧性，这种现象称为冷作硬化或应变硬化。
（4）温度影响
钢材对温钢材的低温性能更重要。
在正温范围，总的趋势是随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。约在200℃以内钢材性能没有很大变
第二章建筑结构材料
本章主要内容
1.影响钢材力学性能的主要因素
1
1.影响钢材力学性能的主要因素影响钢材力学性能的因素有很多，本节主要讨论化学成分、冶金缺陷、钢材硬化、应力集中、残余应力、温度变化及疲劳对钢材性能的影响。
（1）化学成分碳：形成钢材强度的主要成分。碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降，尤其是低温下的冲击韧性也会降低。
“热脆”：硫能生成易于熔化的硫化铁，当热加工及焊接使温度达800～1000℃时，使钢材出现裂纹、变脆的现象。
“冷脆”：在低温时，磷使钢材的冲击韧性大幅度下
降的现象。氧和氮：钢中的有害杂质。氧能使钢热脆，氮能使钢冷脆。
（2）冶金缺陷的影响常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹、
分层等，都会使钢材性能变差。
（4）冲击韧性韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和
塑性的综合指标。
冲击韧性随温度的降低而下降。其规律是开始下降缓慢，当达到临界温度时，突然呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性。钢材的脆性临界温度越低，低温冲击韧性越好。对于直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，应有冲击韧性保证。
3.建筑钢材的设计指标（1）钢筋的强度标准值和强度设计值材料强度标准值：正常情况下可能出现的最小材料

钢结构简答题

1．简述哪些因素对钢材性能有影响？化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。

2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。

3．钢材两种破坏现象和后果是什么？钢材有脆性破坏和塑性破坏。

塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。

钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。

4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？选择屈服强度fy作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的fu/fy≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以fy作为强度极限的可靠安全储备。

将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（fp=(0.7~0.8)fy），又因为钢材开始屈服时应变小（εy≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。

5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。

在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃0、℃20或℃40)冲击韧性指标6．为什么薄钢板的强度比厚钢板的强度高(或钢材的强度按其厚度或直径分组)？钢材的轧制能使金属的晶粒弯细，并消除显微组织的缺陷，也可使浇注时形成的气孔，裂纹和疏松，在高温和压力作用下焊合。

钢筋钢材的化学成分及其对钢材性能的影响

钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：1．碳。

碳是决定钢材性能的最重要元素。

碳对钢材性能的影响如图6-3所示：当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在 1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。

随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。

图6-3 含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度；——冲击韧性；——伸长率；——断面收缩率；HB——硬度一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。

2．硅。

硅是作为脱氧剂而存在于钢中，是钢中的有益元素。

硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。

3．锰。

锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素。

锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

4．磷。

磷是钢中很有害的元素。

随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。

特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。

磷也使钢材的可焊性显著降低。

但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。

5．硫。

硫是钢中很有害的元素。

硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。

6．氧。

氧是钢中的有害元素。

随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高，但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。

影响力学性能的因素

影响力学性能的因素一、化学成分
钢的基本元素为铁（Fe），普通碳素钢中占 99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等杂质元素，及硫（S）、磷（P）等有害元素，这些总含量约 1%，但对钢材力学性能却有很大影响。
碳（C）
碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。一般建筑用钢要求碳含量在 0.22%以下，焊接结构中应限制在 0.20%以下。
四、温度
温度不超过200℃，钢材的性能备有很大的变化。达250℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。温度超过300℃以后，屈服点和极限强度明显下降，达到600℃时强度几乎等于零。
温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
特殊镇静钢是在用 Si 脱氧之后再用 Al 补充脱氧，所得钢材的低温冲击韧性更高。
三、冷加工硬化和时效硬化
随着时间的增长，纯铁体中残留的碳、氧固溶物质逐步析出，形成自由的碳化物或氧化物微粒，约束纯铁体的塑性变形，此为时效。时效将提高钢材的强度，降低塑性、韧性。时效的过程可从几天到几十年。钢材在冷加工（常温加工）过程中由于产生塑性变形，从而提高钢材的屈服点，同时降低塑性和韧性的现象称为冷作硬化。
钢的脱氧
因为脱氧程度的不同，形成沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。
沸腾钢是采用弱脱氧剂进行脱氧，浇注钢锭时，有氧、氮和一氧化碳气体从钢水中逸出，形成钢水的沸腾现象，故称“沸腾钢”。沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差，容易发生时效和变脆，但产量较高、成本较低；镇静钢是在钢水中加入 Si、Mn 等进行彻底脱氧，过程中钢水冷却慢，状态平静，故称之“镇静钢”。镇静钢性能最好，但产量较低，成本较高。半镇静介于镇静钢和沸腾钢之间。

高温环境下钢材的力学性能探讨

高温环境下钢材的力学性能探讨【摘要】概述了钢的高温力学性能，分析了各类影响因素之间的关系。

结果表明，高温变形时晶界强度的降低和晶界滑移的发生是产生高温脆性的根本原因。

【关键词】高温脆性;热塑性力学性能0.引言影响钢材力学性能的主要因素来自其化学成分、内部组织及晶粒度，轧钢生产工作者长期以来就期望在生产之前便可定量预报钢材的性能，并在不断地进行有关方面的研究。

含碳2％以下的铁碳合金称为钢。

炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。

炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧生成CO气体逸出，其它Si、P、Mn等氧化后进入炉渣中。

S部分进入炼渣中，部分则生成SO2排出。

当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。

为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。

1.钢的高温力学性能概述众多研究结果表明，在钢的熔点附近至600℃温度区间，存在三个明显的脆性温度区域。

1区的脆性是由于晶界熔化所致；2区的脆J比是由于硫化物、氧化物在晶界析出，降低了晶界强度所致；3区则是由于沿原奥氏体晶界析出的先共析铁素体所致。

由于钢的化学成分、应变速率等条件的不同，三个脆性区不一定同时表现出来，第2脆性区有时并不出现。

钢的高温力学性能受很多因素的影响，如热履历、化学成分、应变速率、冷却速率、奥氏体晶粒度、析出物、动态再结晶等。

这些可变因素增加了研究、理解钢的高温力学性能的复杂性，同时也为钢的高温力学性能的改善提供了条件。

2.化学成分对钢材力学性能的影响钢中各种元素对高温延塑性的影响主要表现在以下几个方面：是否改变奥氏体向铁素体转变的温度和速率；是否形成析出物；是否偏聚在晶界，从而改变晶界的强度。

下面着重讨论C、S、P、N、Al、Ti等元素对钢的高温延塑性的影响。

2.1碳的影响当碳含量变化时，塑性槽的宽度和位置发生变化，但其深度不变。

所有钢材常见缺陷及原因

所有钢材常见缺陷及原因钢材是一种常用的金属材料，广泛应用于建筑、制造等领域。

然而，由于生产过程中的各种因素，钢材可能会出现各种缺陷。

以下是常见的钢材缺陷及其原因：1.气孔：气孔是在钢材中形成的空洞，通常由高温熔化过程中的气体造成。

这可能是由于钢材在熔化和凝固过程中产生的气体没有被完全排出。

2.夹杂物：夹杂物是在钢材中发现的杂质，如氧化物、硫化物、硅酸盐等。

这些杂质会降低钢材的强度和韧性，并可能导致断裂。

3.结晶偏析：在钢材中，存在着不同成分的偏析现象。

这是由于不同元素在熔融过程中的浓度差异所导致的。

结晶偏析可能导致钢材中局部区域的成分不均匀，从而降低材料的性能。

4.热裂纹：热裂纹是在钢材冷却过程中形成的裂纹，通常发生在高温的条件下。

这可能是由于钢材受到过快或不均匀的冷却导致的。

5.焊接缺陷：钢材在焊接过程中可能出现焊接缺陷，如焊缝内的气孔、夹杂物和裂纹。

这可能是由于焊接过程中的温度和应力造成的。

6.疲劳裂纹：疲劳裂纹是由于长期的应力加载和卸载造成的，通常在结构或机械部件中发现。

这可能是由于钢材的低韧性和高应力环境导致的。

7.化学成分偏差：钢材的化学成分对其性能有重要影响。

如果生产过程中的化学成分控制不当，可能会导致钢材的力学性能不稳定。

8.表面缺陷：钢材在加工、运输和存储过程中可能会出现表面缺陷，如划痕、凹痕和腐蚀。

这可能是由于人为因素、机械磨损或化学腐蚀造成的。

9.剥离：剥离是在钢材上发现的一种缺陷，表现为钢材表层的剥离或分离。

这可能是由于材料的粘结性能不足或加工过程中的热应力造成的。

10.形状缺陷：钢材的形状缺陷包括弯曲、弯曲和扭曲等问题。

这可能是由于生产过程中的机械应力和热应力引起的。

以上是常见的钢材缺陷及其原因。

这些缺陷可能会对钢材的性能产生负面影响，并可能导致结构不安全或使用寿命缩短。

因此，在钢材的生产、加工和使用过程中，需要严格控制这些缺陷的发生，并采取有效的措施来预防和修复这些缺陷。

浅谈各种因素对钢材性能的影响

浅谈各种因素对钢材性能的影响姓名：*****系别: *****班级：*****学号：*****指导老师：*****浅谈各种因素对钢材性能的影响摘要：随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步，钢结构具有的强度高、重量轻、良好的加工性能和焊接性能和很好的可重复使用性，使得钢结构在我国的应用范围也在不断扩大。

为了确保结构质量和安全，这些钢材应具有较高的强度、塑形和韧性，以及良好的加工性能。

因此，了解各种因素对钢材性能的影响就显得尤为重要。

关键词：化学成分冶金工艺冷加工热处理温度一、钢中常存元素对钢性能的影响钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：1、碳（C）碳是钢中的主要元素，当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而延伸率下降，塑性、韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，抗拉强度提高减缓，以致于随含C量增加而降低。

随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），碳钢的耐腐蚀性降低，焊接性能和冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。

2、锰（Mn）锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素，锰在碳钢中的含量一般为0.25-0.80%，在具有较高含Mn量的碳钢中，Mn含量可以达到1.2%。

锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，也可以和S结合形成MnS，从而在相当大程度上消除S的有害影响，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。

钢中的Mn，除一部分形成夹杂物（硫化锰及锰的氧化物），其余部分溶于铁素体和渗碳体中。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

Mn对碳钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性，在Mn含量不高时，可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性，在碳钢的Mn含量范围内，每增加0.1%Mn，大约使热轧钢材的抗拉强度增加7.8-12.7兆牛/米2，使屈服点提高7.8-9.8兆牛/米2，伸长率减小0.4%。

钢材在低温、中温、高温下,性能不同

3.3.1 温度不同用途的压力容器的工作温度不同。

钢材在低温、中温、高温下，性能不同。

高温下，钢材性能往往与作用时间有关。

介绍几种情况的影响:一、短期静载下温度对钢材力学性能的影响1、高温下在温度较高时，仅仅根据常温下材料抗拉强度和屈服点来决定许用应力是不够的，一般还应考虑设计温度下材料的屈服点。

2、低温下随着温度降低，碳素钢和低合金钢的强度提高，而韧性降低。

当温度低于20℃时，钢材可采用20℃时的许用应力。

韧脆性转变温度——（或脆性转变温度）当温度低于某一界限时，钢的冲击吸收功大幅度地下降，从韧性状态变为脆性状态。

这一温度常被称为韧脆性转变温度或脆性转变温度。

图 3-3 温度对低碳钢力学性能的影响(图3-4 低碳钢冲击吸收功和温度的关系曲线)低温变脆的金属：具有体心立方晶格的金属如碳素钢和低合金钢。

低温仍有很高韧性的金属：面心立方晶格材料如铜、铝和奥氏体不锈钢，冲击吸收功随温度的变化很小，在很低的温度下仍具有高的韧性。

二、高温、长期静载下钢材性能蠕变现象：在高温和恒定载荷的作用下，金属材料会产生随时间而发展的塑性变形，这种现象被称为蠕变现象。

一定的应力作用下，碳素钢（>420度）合金钢(>400-500度)时发生蠕变。

蠕变的危害:蠕变的结果是使压力容器材料产生蠕变脆化、应力松弛、蠕变变形和蠕变断裂。

因此,高温压力容器设计时应采取措施防止蠕变破坏发生。

1、蠕变曲线蠕变曲线三阶段：减速蠕变，恒速蠕变，加速蠕变。

oa线段——试样加载后的瞬时应变。

a点以后的线段——从a点开始随时间增长而产生的应变才属于蠕变。

蠕变曲线上任一点的斜率表示该点的蠕变速率。

ab为蠕变的第一阶段:即蠕变的不稳定阶段，蠕变速率随时间的增长而逐渐降低，因此也称为蠕变的减速阶段。

bc为蠕变的第二阶段:图3-5 蠕变应变与时间的关系在此阶段，材料以接近恒定蠕变速率进行变形，故也称为蠕变的恒速阶段。

cd为蠕变的第三阶段:在这阶段里蠕变速度不断增加，直至断裂。

(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。

钢质量等级分类依据

钢质量等级分类依据
钢质量等级是根据钢材的化学成分和力学性能等指标进行分类的。

常见的钢质量等级有Q235、Q345、Q420、Q460等。

其中，Q表
示钢材的强度等级，数字表示钢材的最小屈服强度，单位为MPa。

钢质量等级分类依据主要包括以下几个方面：
1.化学成分：钢材的化学成分是影响钢材性能的重要因素之一。

通常，钢材中的碳含量越高，强度越大，但同时也会降低韧性。

因此，在钢质量等级分类时，碳含量是一个重要的考虑因素。

2.力学性能：钢材的力学性能主要包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等。

在钢质量等级分类中，屈服强度是一个比较重要的指标。

一般来说，屈服强度越高，钢材的强度越大，但韧性会降低。

3.生产工艺：钢材的生产工艺也会影响钢材的性能。

例如，热轧钢材的屈服强度往往比冷轧钢材高，但其韧性较差。

因此，在钢质量等级分类时，还需要考虑制造工艺的影响。

4.用途：不同用途的钢材要求不同的性能指标。

例如，建筑结构用钢要求强度高、韧性好，而汽车用钢要求韧性好、强度适中。

因此，在钢质量等级分类中，要根据不同用途的要求，制定相应的标准和等级。

钢材的质量等级分类标准是非常重要的，它可以帮助用户选择适合自己需求的钢材，同时也可以保证钢材的质量和性能符合标准要求，使钢材的使用更加安全可靠。

- 1 -。

常见元素对钢性能的影响

普通钢中硅的含量范围在0.17~0.37%。

铬是碳化物形成元素。

它形成硬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，另一方面还可以与碳形成复合碳化物。

所有这些碳化物都比初始的渗碳体硬。

作为铁素体形成元素，铬降低了A4温度并提高A3温度，因此以γ-相为代价稳定了α-相。

如果在纯铁中加入大于11%的铬，那么γ-相会全部消失。

4.铬Cr铬的主要作用：在钢中含足够的碳时铬提高钢的硬度，含1%碳的低铬钢是非常硬的；在低碳钢中加入的铬能够提高强度但延展性有所降低；铬提高钢的高温强度；铬提供中等淬透性；在高碳钢中，铬改善耐磨性能；当加入大量的铬，直到25%时，由于在钢的表面形成保护性的氧化物层而改善耐腐蚀能力；与镍元素等配合能提高抗氧化性和钢的热强性，并进一步提高抗腐蚀性；铬促进晶粒长大，导致钢的脆性增加。

铬是结构钢、工具钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢中应用很广的元素。

铬在一些钢和合金中的含量范围：铬钢0.30~1.60%，奥氏体铬-镍不锈钢15.0~30.0%，马氏体铬钢4.0~18.0%，铁索体铬钢10.5~27.0%，沉淀硬化钢12.2~18.0%，5.钨W钨是非常强的碳化物形成元素。

它形成非常硬而又稳定的碳化物W2C、WC 和复合碳化物Fe4W2C。

这些碳化物溶解很慢并且只在很高的温度溶解。

因此钨是工具钢的重要成分，尤其是高速工具钢。

在这些钢中，钨显著地提高二次硬化后的硬度。

作为铁素体形成元素，钨降低A4温度而提高A3温度。

钨的主要作用：钨抑制晶粒长大并因此有晶粒细化的作用；钨减少在热加工和热处理过程中的脱碳；钨提高耐磨性；它提高淬火及回火钢的高温硬度；在一些高温合金中，钨提高蠕变强度；钨对淬透性的贡献是非常重要的；钨限制回火软化，含钨的钢加热到600~700℃碳化物仍不会沉淀，从而避免了钢的软化。

是高速工具钢、合金工具钢中应用较多的元素之一。

对钢抗氧化性不利。

钨在一些钢中的含量范围：钨-铬钢1.75%，高速工具钢1.15~21.0%，热作工具钢0~19.0%，冷作工具钢0~2.0%，抗冲击钢0~3.0%.6.钼Mo钼是强的碳化物形成元素。