最新《钢结构》第二章钢结构的材料

2.4.3 钢材的硬化
钢材的硬化有三种情况：时效硬化（俗称老化）、 冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化。
在高温时溶于铁中的少量氮和碳，随着时间的增 长逐渐由固溶体中析出，生成氮化物和碳化物，散 存在铁素体晶粒的滑动界面上，对晶粒的塑性滑移 起到遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性和韧 性下降。这种现象称为时效硬化（也称老化）。
当温度低于常温时，随着温度的降 低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降 低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆
2.4.5 应力集中的影响
由拉伸试验所获得的钢材性能，只能反映钢材在标
准试验条件下的性能，即应力均匀分布且是单向的。 实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改 变以及钢材内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再 保持均匀，由于主应力线在绕过孔口等缺陷时发生弯 转，不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高 峰，而且会在孔口附近产生垂直于力的作用方向的横 向应力，甚至会产生三向拉应力!而且厚度越厚的钢 板，在其缺口中心部位的三向拉应力也越大，这是因 为在轴向拉力作用下，缺口中心沿板厚方向的收缩变 形受到较大的限制，形成所谓平面应变状态所致
力达到屈服点时，结构会因过度的塑性变形而不
适于继续承载。承重wenku.baidu.com构的钢材应满足相应国家 标准对上述三项力学性能指标的要求。
H型钢与普通工字钢相比，其翼缘板的内外表面平 行，便于与其它构件连接。H型钢的基本类型可 分为宽翼缘（HW）、中翼缘（HM）及窄翼缘 （HN）三类。还可剖分成T型钢供应，代号分别 为TW、TM、TN。H型钢和相应的T型钢的型号 分别为代号后加“高度H×宽度B×腹板厚度t1× 翼缘厚度t2”，例如HW400×400×13×21和 TW200×400×13×21等。宽翼缘和中翼缘H型 钢可用于钢柱等受压构件，窄翼缘H型钢则适用 于钢梁等受弯构件。目前国内生产的最大型号H 型钢为HN700×300×13×24。供货长度可与生 产厂家协商，长度大于24m的H型钢不成捆交货。
在冷加工（或一次加载）使钢材产生较大的塑性 变形的情况下，卸荷后再重新加载，钢材的屈服点 提高，塑性和韧性降低的现象称为冷作硬化
2.4.4 温度的影响
在150℃以内，钢材的强度、弹性模量和塑性均 与常温相近，变化不大。但在250℃左右，抗拉强度 有局部性提高，伸长率和断面收缩率均降至最低， 出现了所谓的蓝脆现象（钢材表面氧化膜呈蓝色）。 显然钢材的热加工应避开这一温度区段。在300℃以 后，强度和弹性模量均开始显著下降，塑性显著上 升，达到600℃时，强度几乎为零，塑性急剧上升， 钢材处于热塑性状态。
二、冲击韧性 由拉伸试验获得的韧性没有考虑应力集中和动荷
作用的影响，只能用来比较不同钢材在正常情况下 的韧性好坏。冲击韧性也称缺口韧性是评定带有缺 口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指 标，通常用带有夏比V型缺口的标准试件做冲击试 验，以击断试件所消耗的冲击功大小来衡量钢材抵 抗脆性破坏的能力。冲击韧性也叫冲击功，用aK或 CV表示，单位为J/cm2
钢材的焊接性能受含碳量和合金元素含量的影响。
当含碳量在0.12％～0.20％范围内时，碳素钢的焊接性 能最好；含碳量超过上述范围时，焊缝及热影响区容易 变脆。一般Q235A的含碳量较高，且含碳量不作为交货 条件，因此这一牌号通常不能用于焊接构件。而Q235B、 C、D的含碳量控制在上述的适宜范围之内，是适合焊 接使用的普通碳素钢牌号。在高强度低合金钢中，低合 金元素大多对可焊性有不利影响
断面收缩率ψ是试样拉断后，颈缩处横断面积的 最大缩减量与原始横断面积的百分比，也是拉伸试 验提供的一个塑性指标。ψ越大，塑性越好。在国 家标准《厚度方向性能钢板》中，使用沿厚度方向 的标准拉伸试件的断面收缩率来定义Z向钢的种类， 如ψ分别大于或等于15％、25％、35％时，为Z15、 Z25、Z35钢。由单调拉伸试验还可以看出钢材的韧 性好坏。韧性可以用材料破坏过程中单位体积吸收 的总能量来衡量，包括弹性能和非弹性能两部分， 其数值等于应力－应变曲线下的总面积
应力集中的严重程度用应力集中系数衡量 ，高
峰区的最大应力与静截面的平均应力之比称为应 力集中系数。应力集中系数越大，变脆的倾向越 严重。但由于建筑钢材塑性较好，在一定程度上 能促使应力进行重分配，使应力分布严重不均匀 的现象趋于平缓。故受静荷载作用的构件在常温 下工作时，在计算中可不可虑应力集中的影响。 但在负温下或动力荷载作用下工作的结构，应力 集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破 坏的根源，故在设计中应采取措施避免或减小应 力集中，并选用质量优良的钢材。
2.3.3 钢材的其它性能 一、冷弯性能
钢材的冷弯性能由冷弯试验确定。试验时，根据 钢材的牌号和不同的板厚，按国家相关标准规定的弯 心直径，在试验机上把试件弯曲180°，以试件表面和 侧面不出现裂纹和分层为合格。冷弯试验不仅能检验 材料承受规定的弯曲变形能力的大小，还能显示其内 部的冶金缺陷，因此是判断钢材塑性变形能力和冶金 质量的综合指标。焊接承重结构以及重要的非焊接承 重结构采用的钢材，均应具有冷弯试验的合格保证。
《钢结构》第二章钢结构的材料
2.1钢结构对材料的要求
用钢结构的钢必须符合下列要求： 1、较高的抗拉强度fu和屈服点fy， fy 是衡量结构承 载能力的指标， fy则可减 轻结构自重，节约钢材和降低造价。 2、较高的塑性和韧性 3、良好的工艺性能（包括冷加工、 热加工和可焊接性）
取圆试件直径的5倍或10倍为标定长度，其相应伸 长率分别用δ5或δ10表示。屈服点fy是钢结构设计 中应力允许达到的最大限值，因为当构件中的应
试验表明，钢材的冲击韧性值随温度的降低而 降低，但不同牌号和质量等级钢材的降低规律又有 很大的不同。因此，在寒冷地区承受动力作用的重 要承重结构，应根据其工作温度和所用钢材牌号， 对钢材提出相当温度下的冲击韧性指标的要求，以 防脆性破坏发生
2.4各种因素对钢材主要性能的影响
2.4.1 钢材的焊接性能