首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之一一一——钢材的几个重要指标

海外工程十五年之一一一——钢材的几个重要指标

钢结构设计中,不管何国何本规范,承重结构的钢材应具有力学性能和化学成分等合格保证,分述如下。具体设计时,可参照该国设计标准或规范。

钢材的几个重要指标

1.抗拉强度。钢材的抗拉强度是衡量钢材抵抗拉断的性能指标,它不仅是一般强度的指标,而且直接反映钢材内部组织的优劣,并与疲劳强度有着比较密切的关系。

2.伸长率。钢材的伸长率是衡量钢材塑性性能的指标。钢材的塑性是在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力。因此,承重结构用的钢材,不论在静力荷载或动力荷载作用下,以及在加工制作过程中,除了应具有较高的强度外,尚应要求具有足够的伸长率。

3.屈服强度(或屈服点)。钢材的屈服强度(或屈服点)是衡量结构的承载能力和确定强度设计值的重要指标。碳素结构钢和低合金结构钢在受力到达屈服强度(或屈服点)以后,应变急剧增长,从而使结构的变形迅速增加以致不能继续使用。所以钢结构的强度设计值一般都是以钢材屈服强度(或屈服点)为依据而确定的。对于一般非承重或由构造决定的构件,只要保证钢材的抗拉强度和伸长率即能满足要求;对于承重的结构则必须具有钢材的抗拉强度、伸长率、屈服强度(或屈服点)三项合格的保证。

    4.冷弯试验。钢材的冷弯试验是塑性指标之一,同时也是衡量钢材质量的一个综合性指标。通过冷弯试验,可以检验钢材颗粒组织、结晶情况和非金属夹杂物分布等缺陷,在一定程度上也是鉴定焊接性能的一个指标。结构在制作、安装过程中要进行冷加工,尤其是焊接结构焊后变形的调直等工序,都需要钢材有较好的冷弯性能。而非焊接的重要结构(如吊车梁、吊车桁架、有振动设备或有大吨位吊车厂房的屋架、托架,大跨度重型桁架等)以及需要弯曲成型的构件等,亦都要求具有冷弯试验合格的保证。

    5.硫、磷含量。硫、磷都是建筑钢材中的主要杂质,对钢材的力学性能和焊接接头的裂纹敏感性都有较大影响。硫能生成易于熔化的硫化铁,当热加工或焊接的温度达到800~1200℃时,可能出现裂纹,称为热脆;硫化铁又能形成夹杂物,不仅促使钢材起层,还会引起应力集中,降低钢材的塑性和冲击韧性。硫又是钢中偏析最严重的杂质之一,偏析程度越大越不利。磷是以固溶体的形式溶解一于铁素体中,这种固溶体很脆,加以磷的偏析比硫更严重,形成的富磷区促使钢变脆(冷脆),降低钢的塑性、韧性及可焊性。因此,所有承重结构对硫、磷的含量均应有合格保证。

    6.碳含量。在焊接结构中,建筑钢的焊接性能主要取决于碳含量,碳的合适含量宜控制在0.12%~0.2%之间,超出该范围的幅度愈多,焊接性能变差的程度愈大。因此,对焊接承重结构尚应具有碳含量的合格保证。

7.冲击韧性。衡量钢材断裂时所做功的指标,其值随金属组织和结晶状态的改变而急剧变化。钢中的非金属夹杂物、带状组织、脱氧不良等都将给钢材的冲击韧性带来不良影响。冲击韧性是钢材在冲击荷载或多向拉应力下具有可靠性能的保证,可间接反映钢材抵抗低温、应力集中、多向拉应力、加荷速率(冲击)和重复荷载等因素导致脆断的能力。钢结构的脆断破坏间题已普遍引起注意,按断裂力学的观点应用断裂韧性来表示材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。但是,对建筑钢结构来说.要完全用断裂力学的方法来分析判断脆断问题,目前在具体操作上尚有一定困难,故国际上仍以冲击韧性作为抗脆断能力的主要指标。




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作者: ganggouren

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