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　　鋼材的性能

　　鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。其中力學(xué)性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、沖擊性能、硬度、疲勞性能等。工藝性能表示鋼材在各種加工過程中的行為，包括彎曲性能和焊接性能等。

　　1抗拉性能

　　抗拉性能是鋼筋的最主要性能，表征抗拉性能的技術(shù)指標(biāo)主要是屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率。低碳鋼(軟鋼)受拉的應(yīng)力-應(yīng)變圖能夠較好地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)，見圖3.1.1.

　　(1)屈服強(qiáng)度。在彈性階段OA段，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，此階段的變形為彈性變形，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值即為鋼材的彈性模量。與A點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限(σp)。當(dāng)對試件的拉伸進(jìn)入塑性變形的屈服階段AB時(shí)，應(yīng)力的增長滯后于應(yīng)變的增加，屈服下限B下所對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度，記做σS。設(shè)計(jì)時(shí)一般以σS作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。對屈服現(xiàn)象不明顯的鋼，規(guī)定以0.2%殘余變形時(shí)的應(yīng)力σ0.2作為屈服強(qiáng)度。

　　(2)抗拉強(qiáng)度。試件在屈服階段以后，其抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強(qiáng)化階段。對應(yīng)于最高點(diǎn)C的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用σb表示。設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但屈強(qiáng)比σS/σb能反映鋼材的利用率和結(jié)構(gòu)安全可靠程度。屈強(qiáng)比愈小，反映鋼材受力超過屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性愈大，因而結(jié)構(gòu)的安全性愈高。但屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。

　　(3)伸長率。表征了鋼材塑性變形能力。用δ5和δ10表示L0=5d0和L0=10d0時(shí)的伸長率。同一種鋼材，δ5>δ10。

　　2.沖擊性能

　　沖擊性能指鋼材抵抗沖擊載荷的能力。其指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定。按規(guī)定，將帶有V形缺口的試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。試件在沖擊荷載作用下折斷時(shí)所吸收的功，稱為沖擊吸收功A kv(J)。鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度等都是影響沖擊韌性的重要因素。Akv值隨試驗(yàn)溫度的下降而減小，當(dāng)溫度降低達(dá)到某一范圍時(shí)，Akv急劇下降而呈脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度，其數(shù)值越低，說明鋼材的低溫沖擊韌性越好。因此，對直接承受動荷載而且可能在負(fù)溫下工作的重要結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行沖擊韌性檢驗(yàn)。

　　3.硬度

　　鋼材的硬度是指表面層局部體積抵抗較硬物體壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。

　　4.耐疲勞性

　　在交變荷載反復(fù)作用下，鋼材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指鋼材在交變荷載作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。

　　5.冷彎性能

　　冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。冷彎性能指標(biāo)是通過試件被彎曲的角度(90°、180°)及彎心直徑d對試件厚度(或直徑)a的比值(d/a)區(qū)分的。試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。

　　冷彎試驗(yàn)?zāi)芙沂句摬氖欠翊嬖趦?nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力、夾雜物未熔合和微裂隙等缺陷。在拉力試驗(yàn)中，這些缺陷常因塑造性變形導(dǎo)致應(yīng)力重分布而得不到反映。因此，冷彎試驗(yàn)是一種比較嚴(yán)格的試驗(yàn)，對鋼材的焊接質(zhì)量也是一種嚴(yán)格的檢驗(yàn)，能揭示焊件在受彎表面存在的裂紋和夾雜物。

　　6.焊接性能

　　鋼材的可焊性是指焊接后在焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。影響鋼材可焊性的主要因素是化學(xué)成分及含量。含碳量超過0.3%，可焊性顯著下降等。

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