《钢材的屈服强度》

❖建筑结构用钢合理的屈强比一般为 0.60～0.75。
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（3）伸长率
❖ 伸长率按下式计算：
L1 L0 10% 0
L0
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❖式中：δ——伸长率（当L0＝5d0 时，为δ5；当L0＝10d0时，为 δ10）；
❖
L1——试件拉断后标距间
的长度（mm）；
❖
L0——试件原标距间长度
（mm），如图8.-2所示。
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❖图8-1为低碳钢拉伸过程的应力 －应变关系图。
❖从图中可以看出，低碳钢拉伸过 程经历了四个阶段：
❖弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 和颈缩阶段。
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1、弹性阶段（0→A）
❖（1）特点：弹性。在该阶段，若缷 去外力，试件能恢复原来的形状。
❖（2）指标： ❖①A点所对应的应力值——弹性极限，
用σP表示。
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❖②弹性模量，用E表示， ❖E＝σ/ε。 ❖弹性模量反映钢材抵抗弹性变形
的能力，是计算钢材在受力条件 下变形的重要指标。
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2、屈服阶段（A→B）
❖（1）特点：屈服——变形迅速增加， 外力则大致在恒定的位置波动，这 就是所谓的“屈服现象”，似乎钢 材不能承受外力而屈服。
❖（2）指标：屈服强度（也称为屈服 点）——下屈服点B下点所对应的应 力值，用σs表示。
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❖ 优点： （ 1）质量均匀，性能可靠
❖
（2）强度、硬度高
❖
（3）塑性、韧性好
❖ 缺点： （1）易锈蚀
❖
（2）维修费用高
❖
（3）耐火性差
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（一）钢材的特点
❖ 1、钢材的优点： ❖ （1）良好的力学性能：抗拉、抗压、抗弯、
抗剪强度都很高，具有一定的塑性和韧性， 常温下能承受较大的冲击和振动荷载； ❖ （2）良好的加工性能：可以铸造、锻压、焊 接、铆接或螺栓连接，便是装配等。 ❖ 2、钢材的缺点：易锈蚀，维修费用大，耐火 性差。
部分铁被氧化，并残留在钢水中， 降低了钢的质量。因此，在炼钢后 期精炼时，要进行脱氧处理。
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❖2、如何进行？ ❖在炉内或钢包中加入脱氧剂（锰铁、
硅铁、铝锭等）进行脱氧，使氧化 铁还原为金属铁。
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按照脱氧程度的分类
❖
脱氧程度
材质
浇注钢锭时
❖ 沸腾钢 脱氧不完全 大量的CO
❖
气泡逸出
差
❖ 镇静钢 脱氧彻底 表面平静
b
Fb A0
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❖ 式中：σb——钢材的抗拉强度 （MPa）；
❖
Fb——钢材的极限荷载（N）；
❖
A0——钢材试件的初始横截
面积（mm2）。
❖ 抗拉强度是钢材受拉时所能承受的 最大应力值。
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❖屈服强度σs与抗拉强度σb的比值 σs/σb称为屈强比。
❖σs/σb↑，利用率↑，安全可靠程 度↓。
❖σs/σb↓，利用率↓，安全可靠程 度↑。
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（1）屈服强度（也称为屈服点）
❖ 屈服强度按下式计算：
s
Fs A0
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❖ 式中：σs——钢材的屈服强度 （MPa）；
❖
Fs——钢材拉伸达到屈服点时
的屈服荷载（N）；
❖
A0——钢材试件的初始横截面
积（mm2）。
❖屈服强度是确定钢. 材容许应力的主要
（2）抗拉强度（也称为强度极限）
❖ 抗拉强度按下式计算：
2.06％～6.67％，磷、硫等杂质的含量也较 高。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能进行 焊接、锻造、轧制等加工。
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❖炼钢的原理：
❖
冶炼
❖生铁
钢材
❖
氧化，将碳和其它杂质的含
❖
量的含量降低到允许范围
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（一）钢的冶炼方法
❖
转炉炼钢法
❖
平炉炼钢法
❖
电炉炼钢法
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（二）脱氧处理
❖1、为什么要进行脱氧处理？ ❖在冶炼的过程中，由于氧化作用使
好
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❖（1）二钢、按钢化的学成分分类可分为
❖碳素钢和合金钢两类。 ❖（2）碳素钢根据含碳量可分为： ❖低碳钢（含碳量小于0.2％）， ❖中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）， ❖高碳钢（含碳量大于0.60％）
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❖（4）按钢在熔炼过程中脱氧程度 的不同分为：
❖脱氧充分为镇静钢和特殊镇静钢 （代号为Z和TZ），
击韧性↑。 ❖试验如图8-3。
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冲击韧性实验：如图8-3
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影响因素： ❖（1）钢的化学成分、组织状态，
以及冶炼、轧制、焊接质量都会 影响冲击韧性。 ❖举例说明。
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（2）温度↓，冲击韧性↓。
❖冲击韧性随温度的降低而下降， 开始时下降缓和，当达到一定 温度范围时，突然下降很多而 呈脆性，这种性质称为钢材的 冷脆性。
❖伸长率δ是衡量钢材塑性的一个重要 指标，δ↑，塑性↑。对于钢材来说， 一定的塑性变形能力，可保证应力 重新分布，避免应力集中，从而使 钢材用于结构的安全性越大。
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（二）冲击韧性
❖定义：冲击韧性——是指钢材抵抗 冲击荷载而不破坏的能力。
❖指标： ❖冲击韧性值ak（J/cm2），ak↑，冲
❖脱氧不充分为沸腾钢（代号为F）， 介于二者之间为半镇静钢（代号为 b）。
.பைடு நூலகம்
第二节 建筑钢材的主要性能 ❖钢材的性能主要包括 ❖力学性能、 ❖工艺性能 ❖和化学性能。
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一、力学性能
❖（一）拉伸性能 ❖拉伸是建筑钢材的主要受力形式，
所以，拉伸性能是表示钢材性能 和选用钢材的重要依据。 ❖以低碳钢为例。
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（二）钢材的应用
❖ 1、建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大， 自重较轻，适用于大跨度和高层结构。
❖ 2、钢筋与混凝土组成的钢筋混凝土结构，虽 然自重大，但节省钢材，同时由于混凝土的 保护作用，很大程度上克服和钢材易锈蚀、 维修费用高的缺点。
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第一节 钢的冶炼和分类
❖ 一、钢的冶炼 ❖ 钢是由生铁冶炼而成。生铁中碳的含量为
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§8金属材料_建筑钢材
制 作 人 依 巴 丹
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❖钢材的特点及其在建筑工程中的应用
❖ 钢材是土木工程中使用量最大的金 属材料，
❖包括用于钢结构工程中的各种型钢 （如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板 和用于钢筋混凝土结构工程中的各种 钢筋及钢丝。
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§8 金属材料_建筑钢材
❖ 第一节 钢的冶炼和分类 ❖ 第二节 建筑钢材的主要性能 ❖ 第三节 建筑钢材的技术标准及选用 ❖ 第四节 钢筋混凝土用钢材
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3、强化阶段（B→C）
❖（1）特点：强化——钢材抵抗 外力的能力重新提高。
❖（2）抗拉强度（强度极限）— —C点所对应的应力值，用σb表 示。
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4、颈缩阶段（C→D）
❖（1）特点：颈缩——其抵抗变 形的能力明显降低，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小，直至断 裂。
❖（2）指标：伸长率δ。
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❖屈服强度、抗拉强度、伸长率这 三项指标对于钢材来说具有重要 意义，现分述如下。