影响钢材性能的因素

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氧（O）：有害杂质。
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氮（N）：有害杂质。
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二． 冶金缺陷
常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、 裂纹等。 偏析——化学成分分布的不均匀程度。
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七·厚度、直径的影响
组别
第一组 第二组 第三组 第四组
Q235
≤16 ＞16～40 ＞40～60 ＞60～100
钢 Q345
号 Q390
Q420
钢材直径或厚度
≤16 ＞16～35 ＞35～50 ＞50～100
≤16 ＞16～35 ＞35～50 ＞50～100
≤16 ＞16～35 ＞35～50 ＞50～100
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硅（Si）：合金元素。是强脱氧剂，可细 化精粒，提高强度，且不影响 其它性能，但过量会恶化焊接 性和抗锈性。
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钒（V）：合金元素。细化晶粒，提高强 度，其碳化物具有高温稳定性， 适用于受荷较大的焊接结构。
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时效硬化——随时间的增长，碳和氮的 化合物从晶体中析出，使材 料硬化的现象。（客观的）
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应变时效——钢材产生塑性变形时，碳、 氮化合物更易析出。即冷作 硬化的同时可以加速时效硬 化，因此也称“人工时效”
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三． 构造缺陷
试件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度 突变时，应力不均匀，力线变曲折，缺 陷处有高峰应力——应力集中。
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σ0
σ0
σ0
y σy σx
z σz
x来自百度文库
σ0 σ0
(a)
σ0 σ0 (b)
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σ0 σ0
(c) 4
600
σ(N/m500 m2)
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全丧失。 钢结构 土木与交通学院 王湛
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2．负温范围
当温度低于常温时，钢材的脆性倾向随 温度 降低而增加。
T1到T2 之间为温度转变脆性区，ak 急剧下降
。而且不同的钢材其脆性转变区温度不同，
必须通过试验确定。使用温度必须高于T1 ，但
不一定高于 T2（浪费）
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400
3 2
1
300
200
100
0
0
10
20
4 3 2 1
30
ε(%)
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结果：塑性降低，脆性增加。
原因：不正确的设计（构造不合理）、制 造（不光滑） 及使用（在构件上乱 打火等）。
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四． 加荷速度
加荷速度高，钢材屈服点提高，呈脆性； 因此：
材性试验要求缓慢加载 要考虑动荷载对结构的不利影响
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五． 钢材的硬化
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冷作硬化——当荷载超过材料比例极限卸 载后，出现残余变形，再次 加载则比例极限（或屈服 点）提高的现象，也称“应 变硬化”。（主观的）
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八·残余应力的影响（第三 章详述）
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§2·5各种因素对钢材性能的 影响
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一． 化学成分
普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元 素占1%；普通低合金钢中有＜5%的 合金元素。
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碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量 增加，强度增加，塑性、冷弯、冲击 、疲劳、降低，可焊性降低，抗腐蚀 性降低。 一般控制在0.22%以下， 在0.2%以 下 时，可焊性良好。
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硫（S）：有害元素，引起热脆和分层。不 得超过0.05% 。
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磷（P）：冷脆性。抗腐蚀 性略有提高， 可焊性降低 。不得超过0.045%
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锰（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形 成MnS，（熔点为1600℃）， 可以消除一部分S的有害作用 但对焊接不利，不宜过多。
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六． 温度的影响
1．正温范围
100℃以内 对钢材性能无影响；
100℃以上 随温度升高，总的趋势是强度、弹
性模量降低，塑性增大
250℃左右 抗拉强度略有提高，塑性降低，脆
性增加——兰脆现象，该温度区段
称为“ 兰脆区”。
250～350℃ 产生徐变现象。
600℃左右 弹性模量趋于零 ，承载能力几乎完