2010年一級(jí)注冊(cè)建筑師鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)精選(3)

　　二、影響鋼材性能的主要因素

　　鋼的種類極多，依照用途不同而有不同的性能。用以建造鋼結(jié)構(gòu)的稱為結(jié)構(gòu)鋼，它必須同時(shí)具有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，還必須具有良好的加工性能，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證其可焊性(即在一定的焊接工藝條件下焊接后，焊縫金屬和近焊縫區(qū)的鋼材不產(chǎn)生裂紋，施焊后焊縫的力學(xué)性能不低于焊接母材的力學(xué)性能)。強(qiáng)度高，可減小結(jié)構(gòu)的截面積而節(jié)省鋼材。塑性、韌性好可保證結(jié)構(gòu)的安全，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脆斷的危險(xiǎn)性。結(jié)構(gòu)鋼主要有兩類，一是碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼，另一是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(合金成分低于 5 寫時(shí)稱為低合金鋼)。兩類鋼的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別是 《 碳素結(jié)構(gòu)鋼 》 ( GB / T700)和 《 低合金高強(qiáng)度’鋼結(jié)構(gòu)》 ( GB / T 1591 )。

　　影響鋼材性能的因素較多，主要是鋼的化學(xué)成分的影響和生產(chǎn)過程不同的影響。

　　1 .化學(xué)成分的影響

　　(1)碳素鋼主要是鐵和碳的合金。鋼因含碳量不同而區(qū)分為低碳鋼( C < 0 . 25 % )、中碳鋼( C = 0 . 25 %~0.60 % )和高碳鋼( C =0 . 60 %~1 . 7 % )。碳的含量愈高，鋼的強(qiáng)度也愈高，但其塑性、韌性和可焊性卻顯著降低，因而用作建造鋼結(jié)構(gòu)材料的只能是低碳鋼，要求 C ≤0 . 22 %。對(duì)焊接結(jié)構(gòu)，為了使其有良好的可焊性，通常須限制 C ≤0 . 20 %。用于鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《 碳素結(jié)構(gòu)鋼 》 中的 Q235 鋼(字母 Q 為屈服點(diǎn)的屈字漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母， Q 后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn) N / mm2 ) ，此鋼的平均含碳量小于等于 0 . 18 % ，屈服點(diǎn)fy=235N / mm2 時(shí)，符合同時(shí)具有較大的強(qiáng)度、塑性和韌性的要求，可焊性也良好。

　　(2)為了得到較 Q235 鋼更高的強(qiáng)度，可在低碳鋼的基礎(chǔ)上冶煉時(shí)加入為提高鋼材強(qiáng)度的合金元素如錳、釩等，得到低合金鋼。加入適量的合金成分后，可提高強(qiáng)度又不損害塑性與韌性。這與碳素鋼依靠增加碳的含量而提高強(qiáng)度完全不同。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中推薦采用的低合金鋼是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的 Q345 鋼、 Q390鋼和 Q420鋼三種。

　　(3)鋼中除鐵與碳及有意加入的合金元素之外，尚含有少量的其他元素如錳、硅、硫及磷等，此外，也還可能存在鋼冶煉過程中不易除盡的氧、氮和氫等。

　　錳對(duì)鋼是有益元素，是鋼液的弱脫氧劑。含適量的錳，可提高鋼的強(qiáng)度同時(shí)不影響鋼的塑性和沖擊韌性。在碳素鋼中其適宜的含量約在 0 . 3 %~0 . 8 %之間。在低合金鋼中，錳作為合金成分，其含量為 1 . 2 %~1 . 6 %。硅對(duì)鋼也是一種有益元素，是鋼液的強(qiáng)脫氧劑。鋼中含適量的硅，可提高鋼的強(qiáng)度而不影響其塑性、韌性和可焊性。在低碳鋼中其含量應(yīng)為 Si ≤0 . 30 寫，在低合金鋼中應(yīng)為 Si = 0 . 20 %~0 . 55 %。

　　硫和磷都是鋼中的有害雜質(zhì)。含硫量增大，會(huì)降低鋼的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹性等;當(dāng)對(duì)鋼材進(jìn)行軋制等熱加工或電焊時(shí)，會(huì)使鋼內(nèi)形成微小裂紋，稱為“熱脆”。磷的存在雖可提高鋼的強(qiáng)度和抗銹性，但會(huì)降低鋼的塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性等。特別是磷能使鋼材在低溫時(shí)變脆，稱為“冷脆”。因此，規(guī)范中規(guī)定承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有硫和磷含量的合格保證。

　　氧、氮和氫也都是有害雜質(zhì)。氧與硫一樣會(huì)使鋼熱脆，氮?jiǎng)t與磷相似會(huì)使鋼冷脆，氫能使鋼產(chǎn)生裂紋。

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