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同学们大家好
现在开始讲授第六章第二讲
钢材的技术性质
本节包含三个方面的内容
钢材的力学性能
钢材的的工艺性能
钢材中的元素组成
钢材力学性能
在拉伸过程中
低碳钢通常经历四个阶段
第一阶段为弹性阶段
拉伸过程的最初阶段
应力应变曲线是一条直线
应力与应变呈正比
与A点对应的应力为弹性极限
第二阶段为屈服阶段
超过A点之后
应力应变不再成正比
出现明显的塑性变形
此现象称为屈服
以屈服下限作为钢材的屈服点
可用来表征钢材的屈服强度
第三阶段为强化阶段
由于钢材内部组织在受力时候的畸变
使钢材性能得到强化
对应最高点的应力值表征为抗拉强度
第四阶段为颈缩阶段
受力超过C点后
钢材抗变形能力明显降低
尺寸断面因变形迅速而被拉细
因此称为颈缩阶段
到达D点钢材被拉断
屈服强度
当钢构件受到的应力超过屈服点时
一方面将产生不可恢复的永久变形
同时受力较高的部分应力不再提高
而自动将荷载重新分配给
应力较低的部分
因此屈服强度是确定钢结构
允许应力的主要依据
抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力
高于此应力
钢材将丧失对变形的抵抗能力
抗拉强度不能直接作为
结构设计计算依据
但屈服强度和抗拉强度的比值
即屈强比对钢材应用具有较大的意义
该比值越小
钢结构的安全性可靠性越高
但比值过小
则意味着钢材有效利用率的浪费
反之该比值越大
表示钢材的利用率越高
但是钢结构的安全性可靠性越低
对中碳钢或高碳钢
拉伸时没有明显的屈服现象
如右侧的应力应变图所示
难以测出其屈服点
因此规定产生残余变形
为原标距长度的0.2%时
对应的应力值
作为确定屈服强度的依据
称为条件屈服点
钢材的塑性可用拉伸过程中
得到的伸长率和断面收缩率来表示
两项指标越大
表示钢材的塑性越强
通常要求伸长率要大于5%
收缩率要在10%以上
冲击韧性
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力
在专用设备上
带有V字形槽孔的钢材
经受摆锤的冲击作用
以破坏后缺口处单位面积上
所消耗的功ɑk来表示
该值越大冲击韧性越好
冲击韧性与化学成分
金属晶格完善程度
以及冶炼质量环境温度等因素有关
当环境温度降低至某一温度时
钢材的冲击韧性会骤然下降呈脆性
即钢材的冷脆性
冷脆性对应的温度
看作是钢材的脆性温度
该温度越低
钢材的低温冲击韧性越好
耐疲劳性和硬度
钢材在交变荷载反复作用下
常常在最大应力
远小于其抗拉强度时就发生破坏
这种现场称为钢材的疲劳破坏
通常把钢材承受交变荷载
1乘10的6次方至1乘10的7次方次
作用时不发生破坏的最大应力
作为疲劳强度
硬度是钢材抵抗硬物压入表面的能力
根据硬度检测方法的不同
可得到布氏硬度或洛氏硬度
其中常用布氏硬度
作为钢材的硬度指标
硬度值越大
说明钢材的抗塑性变形能力越强
上述钢材的性质除抗疲劳性外
实际上真正独立的性能是强度和塑性
二钢材工艺性能 冷弯性能
常温条件下
钢材承受弯曲变形的能力
是一种更加严格的塑性能力评价手段
是反映钢材缺陷的一种工艺性能
表示方法有弯曲角度
弯心直径与厚度的比值
可焊接性能是表示钢材
是否适应通常的焊接方法
与工艺的性能
要求焊接处不形成裂纹
气孔和夹渣等缺陷
强度不会低于原钢材不硬脆
影响因素取决于钢中的化学成分
特别是碳含量
小于0.25%时具有良好的可焊性
冷加工及时效
冷加工通常指冷拉拔工艺
通过冷拉拔使钢材屈服强度得以提高
同时增加钢材的有效长度
时效是指经历自然放置
或高温加热一段时间后
其冷拉拔效果更加显著的现象
能够显著提高屈服强度
节约钢材
在提高强度和长度的同时
钢材的塑性韧性都会降低
三钢材中的化学元素
钢材中除了铁元素之外
还含有碳 硅 锰 磷 硫 氧
氮 钛 钒等元素
其中碳元素是钢中的必须元素
硅 锰 钛 钒等元素
对钢材起到性能改善的作用
而磷 硫 氧 氮对钢材的性质
起到消极作用
直接影响到钢材的质量
钢材中的碳是决定钢材性质的核心元素
随碳元素含量的增加
钢材的强度 硬度提高
而钢材的塑性和抗冲击韧性降低
如右图所示
钢材中的硫元素对钢材性质
造成极为不利的影响
以硫化铁的形式存在
分布在铁金属晶格的晶界处
由于其熔点较低
当钢材加热到一定温度时
这些硫化物会首先熔化
在钢材内部留下裂缝和缺陷
从而严重降低钢材质量
磷元素同样对钢材带来危害
它以磷和铁的化合物形式存在
显著降低钢材的强度
塑性和冲击韧性等众多性能
尤其在低温时对钢材的塑性
和韧性影响程度更加明显
锰元素具有较高的脱硫和去氧能力
同时提高钢材的强度和硬度
是我国低合金钢的主要合金元素
钒和钛也具有显著的脱氧功能
能提高钢材的强度
改善钢材的韧性等
本节的内容就到这里
谢谢大家
-绪论
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