第13页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页共21页长春工程学院教案用纸第14页共21页第13页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页共21页序号22钢结构的材料本章主要内容：了解钢结构对钢材的要求；掌握钢材的破坏形式、钢材的主要性能、响钢材性能的因素。本章重点：（1）钢材的破坏形式；（2）钢材的主要性能；（3）影响钢材性能的因素。本章难点：影响钢材性能的因素。2.1钢结构对材料的要求对钢材的基本要求：(1)较高的抗拉强度fu和屈服点fy；(2)较高的塑性和韧性；(3)良好的工艺性能(包括冷加工、热加工和焊接性能)。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构采用的钢结材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。对需要验算疲劳强度的结构用钢材，根据具体情况应当具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.2钢材的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。塑性破坏：断口呈纤维状，色泽发暗。脆性破坏：破坏前没有任何预兆，破坏是突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。教法提示钢材的破坏形式，钢材的主要性能，钢影响钢材性能的因素。提问：塑性、脆性破坏的区别。第15页共21页第14页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页共21页长春工程学院教案用纸第16页共21页第15页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页共21页2.3钢材的主要性能钢材的主要性能是机械性能，可通过某些试验（拉伸、冷弯、冲击）确定。2.3.1强度性能钢材标准试件在常温静荷载情况下，单向均匀受拉试验时的荷载-变形（F-L⊿）曲线或应力-应变（σ-ε）曲线，如图2.1所示。图2.1碳素结构钢的应力-应变曲线高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。这类钢的屈服条件是根据试验分析结果而人为规定的，故称为条件屈服点（或屈服强度）。条件屈服点是以卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义的（有时用f0.2表示），见图2.2。由于这类钢材不具有明显的塑性平台，设计中不宜利用它的塑性。图2.2高强度钢的应力-应变关系塑性：在静力荷载作用下，钢材吸收变形能的能力。δ—延伸率（塑性性能）2.3.2冷弯性能冷弯性能是检验钢材弯曲变形能力或塑性性能，还是显示钢材内部缺陷状况的一项指标；是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质量的综合指标。教法提示提问：条件屈服点。第17页共21页第16页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页共21页长春工程学院教案用纸图2.3钢材冷弯试验示意图2.3.3冲击韧性冲击韧性：在动力荷载作用下，材料吸收能量的能力。韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量来量度（Cv）。韧性是钢材强度和塑性的综合指标。图2.4冲击韧性试验钢材性能可用五项机械性能指标衡量：fu、fy、δ、1800C冷弯、冲击韧性ak。ak衡量钢材承受动力荷载作用时抵抗脆性破坏的性能。2.4各种因素对钢材性能的影响2.4.1化学成分钢中基本元素：Fe、C、Si、Mn、S、P、O、N。普通碳素钢中，Fe占99%，其余元素占1%，低合金钢中，除了上述元素外，还有一定合金元素（镍、钒、钛等）（含量5%）。教法提示第18页共21页第17页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页共21页各种元素对钢材机械性能的影响如下。碳C：含量增加，钢材强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度低。同时焊接性能和抗腐蚀性恶化。一般在碳素结构钢中不应超过0.22%；在焊接结构中还应低于0.2%。长春工程学院教案用纸第19页共21页第18页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第19页共21页硅Si：碳素结构钢中应控制≤0.3%,在低合金高强度钢中硅的含量可达0.55%。锰Mn：含Mn适量使强度↑，降低S、O的热脆...
