《建筑材料》钢材的技术性能——力学性能

为低的钢材。
➢ 随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象称为时
效。完成时效变化的过程可达数十年，但是钢材如经受冷加工变形，或使
用中经受震动和反复荷载的影响，时效可迅速发展。因时效而导致性能改
变的程度称为时效敏感性，对于承受动荷载的结构应该选用时效敏感性小
的钢材。
PART THREE
03
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。
D
B’
E
A 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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0.2%
➢（1）第一阶段：弹性阶段，为一直线，说明应力-应变曲线成 正比关系，如卸去拉力，试件能恢复原状，这种性质即为弹性， 该阶段为弹性阶段。
➢ 通常以δ5和δ10分别表示L0=5d0和 L0=10d0（ｄ0为试件直径） 时的伸长率。对同一种钢材，δ5应大于δ10
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。
建筑材料
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录
目
CONTENTS
PART ONE
01
➢ 抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。其技术指标为由拉力 试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率。低碳钢（软钢）受拉 的应力一应变图能够较好地解释这些重要的技术指标，见图1， 低碳钢受拉时的应力一应变图。
受力四个阶段
• 弹性阶段（OA） fp弹性极限 E 弹性模量 • 屈服阶段（AB） fy屈服极限 • 强化阶段（BC） fu受拉强度 • 颈缩阶段（CD） 伸长率δ
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。
布氏硬度测定示意图
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➢
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
➢（3）强化阶段：曲线逐步上升，表示试件在屈服阶段以后，其 抵抗塑性变形的能力又重新提高，这一阶段称为强化阶段。对应 于最高点C的应力值称为极限抗拉强度，简称抗拉强度，用fu表 示。
➢ 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈强比σs／σb有一定意 义。屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大， 因而结构的安全性愈高。但屈强比太小，则反映钢材不能有效地 被利用，造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60.75。
➢
影响钢材冲击韧性的因素很多，钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、
轧制质量都会影响冲击韧性。
➢
试验表明，冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓和，
当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种脆性称为钢材的冷
脆性。
➢ 发生冷脆时的温度称为临界温度，其数值愈低，说明钢材的低温冲击
性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度
➢ 应力-应变的比值为一常数，该常数为弹性模量E （E=σ/ε）,弹性模量反映钢材抵抗变形的能力，是计算结构 受力变形的重要指标。
➢（2）屈服阶段：应力应变不再成正比关系，开始出现塑性变形，该 阶段的应力最低点称为屈服强度或屈服点，用fy表示。
➢ 结构设计时一般以屈服强度fy作为强度取值的依据。而对屈服现 象不明显的中碳和高碳钢（硬钢），则规定以产生残余变形为原标距 长度的0.2%所对应的应力值作为屈服强度，称为条件屈服强度，用 f0.2表示。
➢（4）颈缩阶段：当曲线到达Ｄ点后试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅 速增加，产生“颈缩现象”，直到断裂。
➢ 量出拉断后标距部分的长度Ll，标距的伸长值与原始标距L0的百分率称 为伸长率。即
➢ 伸长率表征了钢材的塑性变形能力。由于在塑性变形时颈缩处 的伸长较大，故当原始标距与试件的直径之比愈大，则颈缩处伸 长中的比重愈小，因而计算的伸长率会小些。