一級建筑師《建筑結(jié)構(gòu)》影響鋼材性能的因素

　　影響鋼材性能的因素;

　　1.化學成分

　　碳是形成鋼材強度的主要成分，對于焊接結(jié)構(gòu)，為了良好的可焊性，以不大于0.2%為好，因此結(jié)構(gòu)用鋼大都是低碳鋼。

　　錳是有益元素，是弱脫氧劑，它能顯著提高鋼材強度且不過多降低塑性和沖擊韌性。

　　硅是有益元素，是強脫氧劑，能使鋼材粒度變細。

　　釩、銅、鈦、硼都是有益元素，釩能提高強度，銅能提高抗腐蝕能力，鈦、硼能使鋼晶粒細化，從而提高強度、韌性與塑性。

　　硫、磷、氧、氮都屬有害雜質(zhì)，硫能降低鋼的沖擊性能和疲勞性能，磷能降低塑性、增大脆性，硫和氧能使鋼熱脆，磷和氮能使鋼冷脆。

　　實際上，多種元素的不同組合，是影響鋼材性能的主要因素，所謂“有害”元素，對某些鋼種反而是“有益”元素。

　　2.冶煉、澆注、軋制

　　熔煉與澆注這一冶金過程形成鋼的化學成分與含量、鋼的金相組織結(jié)構(gòu)，以及不可避免的冶金缺陷，從而確定不同的鋼種、鋼號及其相應的力學性能。

　　鋼材的軋制能使金相的晶粒變細，也能使氣泡、裂紋等焊合，因而改善了鋼材的力學性能。薄板因輥軋次數(shù)多，故其強度比厚板略高。

　　3.熱處理

　　鋼材經(jīng)過適當?shù)臒崽幚沓绦?，例如調(diào)制(淬火后高溫回火)等，可以顯著提高強度并有良好的塑性與韌性。

　　4.溫度

　　鋼材的內(nèi)部晶體組織對溫度很敏感，溫度升高與降低都使鋼材性能發(fā)生變化。相比之下，低溫變脆性能更重要。

　　約在200℃以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化;250℃附近有蘭脆現(xiàn)象;在250℃～320℃時有徐變現(xiàn)象;430℃～540℃之間則強度(fy、fu)急劇下降;600℃時強度很低不能承擔荷載。

　　5.應力集中

　　當截面完整性遭到破壞，如有裂紋、孔洞、刻槽、凹角時以及截面的厚度和寬度突然改變時，構(gòu)件中的應力分布將變得很不均勻。在缺陷和截面變化處附近出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。總有三向拉應力的應力狀態(tài)，使材料沿力作用方向塑性變形的發(fā)展受到很大約束，材料容易脆性破壞。

　　6.重復荷載

　　鋼材中缺陷(裂紋、孔洞)會在連續(xù)重復荷載作用下不斷擴展直至脆性斷裂。

　　7.冷加工、時效硬化

　　冷拉、冷彎、沖孔、機器剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高了鋼材的屈服點，同時降低了鋼材的塑性和韌性，即材料發(fā)生了冷加工硬化。

　　隨時間的增長，鋼材的強度提高，塑性和韌性下降，即發(fā)生的時效硬化。時效硬化的過程一般很長，但如在材料塑性變形后加熱，可使時效硬化發(fā)展特別迅速，這種方法稱為人工時效。

　　在一般鋼結(jié)構(gòu)中，不利用硬化所提高的強度，有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進行人工時效后檢驗其沖擊韌性，以保證結(jié)構(gòu)有足夠的抗脆性破壞能力。另外，應將局部硬化部分用刨邊或擴鉆予以消除。

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