『壹』 建築鋼材有哪些力學性質
(一)拉伸性能拉伸是建築鋼材的主要受力形式
『貳』 鋼的物理性質有哪些
屬於中碳鋼!耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。又稱不銹耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素,當鋼中含鉻量達到12%左右時,鉻與腐蝕介質中的氧作用,在鋼表面形成一層很薄的氧化膜( 自鈍化膜),可阻止鋼的基體進一步腐蝕。除鉻外,常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。不銹鋼通常按基體組織分為:①鐵素體不銹鋼。含鉻12%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高 , 耐氯化物應力腐蝕性能優於其他種類不銹鋼。②奧氏體不銹鋼。含鉻大於18%,還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,可耐多種介質腐蝕。③奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優點,並具有超塑性。④馬氏體不銹鋼。強度高,但塑性和可焊性較差。
不銹鋼是具有60年發展歷程的現代材料
自本世紀初發明不銹鋼以來,不銹鋼就把現代材料的形象和建築應用中的卓越聲譽集於一身,使其競爭對手羨慕不已。
只要鋼種選擇的正確,加工適當,保養合適,不銹鋼不會產生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建築用金屬材料中強度最高的材料之一。由於不銹鋼具有良好的耐腐蝕性,所以它能使結構部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性於一身,易於部件的加工製造,可滿足建築師和結構設計人員的需要。
在建築、大樓和結構的行業中,不銹鋼成功的關鍵是其具有良好的耐腐蝕性能。
不銹鋼牌號分組 200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼
300 系列—鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
型號 301—延展性好,用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不銹鋼。
型號 302—耐腐蝕性同304,由於含碳相對要高因而強度更好。
型號 303—通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
型號 304—通用型號;即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。
型號 309—較之304有更好的耐溫性。
型號 316—繼304之後,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用於食品工業和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由於較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作「船用鋼」來使用。SS316則通常用於核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應用級別。[1]
型號 321—除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風險之外其他性能類似304。
400 系列—鐵素體和馬氏體不銹鋼
型號 408—耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。
型號 409—最廉價的型號(英美),通常用作汽車排氣管,屬鐵素體不銹鋼(鉻鋼)。
型號 410—馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。
型號 416—添加了硫改善了材料的加工性能。
型號 420—「刃具級」馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用於外科手術刀具,可以做的非常光亮。
型號 430—鐵素體不銹鋼,裝飾用,例如用於汽車飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差。
型號 440—高強度刃具鋼,含碳稍高,經過適當的熱處理後可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬於最硬的不銹鋼之列。最常見的應用例子就是「剃須刀片」。常用型號有三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。
500 系列—耐熱鉻合金鋼。
600 系列—馬氏體沉澱硬化不銹鋼。
型號 630—最常用的沉澱硬化不銹鋼型號,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。
『叄』 鋼材力學性質有哪些
屈服強度和抗拉強度。
鋼材的技術性質——力學性能
1．抗拉性能
抗拉性能是鋼材最主要的技術性能，通過拉伸試驗可以測得屈服強度、抗拉強度和伸長率，這些是鋼材的重要技術性能指標。
低碳鋼的抗拉性能可用受拉時的應力一應變圖來闡明。
低碳鋼從受拉到拉斷，經歷了如下四個階段：
(1)彈性階段
oa為彈性階段。在oa范圍內，隨著荷載的增加，應力和應變成比例增加。如卸去荷載，則恢復原狀，這種性質稱為彈性。oa是一直線，在此范圍內的變形，稱為彈性變形。a點所對應的應力稱為彈性極限，用σP表示。在這一范圍內，應力與應變的比值為一常量，稱為彈性模量，用E表示，即 。彈性模量反映了鋼材的剛度。是鋼材在受力條件下計算結構變形的重要指標。碳素結構鋼Q235的彈性模量E=(2.0～2.1)×105MPa，彈性極限σP=(180～200)MPa。
(2)屈服階段
ab為屈服階段。在ab曲線范圍內，應力與應變不能成比例變化。應力超過σP後，即開始產生塑性變形。應力到達Reh之後，變形急劇增加，應力則在不大的范圍內波動，直到b點止。Reh點是上屈服強度，ReL點是下屈服強度，ReL也可稱為屈服極限，當應力到達ReL時，鋼材抵抗外力能力下降，發生「屈服」現象。ReL是屈服階段應力波動的次低值，它表示鋼材在工作狀態允許達到的應力值，即在ReL之前，鋼材不會發生較大的塑性變形。故在設計中一般以下屈服強度作為強度取值的依據。碳素結構鋼Q235的ReL應不小於235MPa。
(3)強化階段
bc為強化階段。過b點後，抵抗塑性變形的能力又重新提高，變形發展速度比較快，隨著應力的提高而增加。對應於最高點C的應力，稱為抗拉強度，用Rm表示， (Fm為c點時荷載，S0為試件受力截面面積)。
抗拉強度不能直接利用，但下屈服強度和抗拉強度的比值(即屈強比ReL／Rm)卻能反映鋼材的安全可靠程度和利用率。屈強比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，材料不易發生危險的脆性斷裂。如果屈強比太小，則利用率低，造成鋼材浪費。碳素結構鋼Q235的Rm應不小於375MPa，屈強比在0.58～0.63之間。
對於在外力作用下屈服現象不明顯的硬鋼類，規定產生殘余變形為0.2%L0時的應力作為屈服強度，用 表示。
(4)頸縮階段
cd為頸縮階段。過C點，材料抵抗變形的能力明顯降低。在cd范圍內，應變迅速增加，而應力則反而下降，變形不能再是均勻的。鋼材被拉長，並在變形最大處發生「頸縮」，直至斷裂。
將拉斷的鋼材拼合後，測出標距部分的長度，便可按下式求得其斷後伸長率A：
式中 L0——試件原始標距長度，mm；
Lu——試件拉斷後標距部分的長度，mm。
以A和 分別表示L0=5d0和L0=10d0時的斷後伸長率，d0為試件的原直徑或厚度。對於同一鋼材，A大於 。
伸長率反映了鋼材的塑性大小，在工程中具有重要意義。塑性大，鋼質軟，結構塑性變形大，影響使用。塑性小，鋼質硬脆，超載後易斷裂破壞。塑性良好的鋼材，偶爾超載、產生塑性變形，會使內部應力重新分布，不致由於應力集中而發生脆斷。
2．沖擊韌性
沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用的能力。
鋼材的沖擊韌性是用標准試件(中部加工有V型或U型缺口)，在擺錘式沖擊試驗機上進行沖擊彎曲試驗後確定，試件缺口處受沖擊破壞後，以缺口底部處單位面積上所消耗的功，即為沖擊韌性指標，用沖擊韌性值ak(J／cm2)表示。ak越大，表示沖斷試件時消耗的功越多，鋼材的沖擊韌性越好。
鋼材進行沖擊試驗，能較全面地反映出材料的品質。鋼材的沖擊韌性對鋼的化學成分、組織狀態、冶煉和軋制質量，以及溫度和時效等都較敏感。
3．耐疲勞性
鋼材在交變荷載反復作用下，在遠小於抗拉強度時發生突然破壞，這種破壞叫疲勞破壞。疲勞破壞的危險應力用疲勞極限或疲勞強度表示。它是指鋼材在交變荷載作用下，於規定的周期基數內不發生斷裂所能承受的最大應力。
鋼材耐疲勞強度的大小與內部組織、成分偏析及各種缺陷有關。同時鋼材表面質量、截面變化和受腐蝕程度等都影響其耐疲勞性能。
4．硬度
表示鋼材表面局部體積內，抵抗外物壓入產生塑性變形的能力，是衡量鋼材軟硬程度的一個指標。
測定鋼材硬度的方法有布氏法、洛氏法和維氏法。常用的是布氏法和洛氏法。
『肆』 鋼材有哪些主要力學性能
力學性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韌性及硬度等。
(1)抗拉性能。表示鋼材抗拉性能的指標有屈服強度、抗拉強度、屈強比、伸長率、斷面收縮率。
屈服是指鋼材試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象。發生屈服現象時的最小應力，稱為屈服點或屈服極限，在結構設計時，一般以屈服強度作為設計依據。
抗拉強度是指試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大荷載與試樣原橫截面面積之比。
鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6～0.65，低合金結構鋼為0.65～0.75，合金結構鋼為0.84～0.86。
伸長率是指金屬材料在拉伸時，試樣拉斷後，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比；斷面收縮率是指金屬試樣拉斷後，其縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原橫截面面積的百分比。伸長率和斷面收縮率越大，鋼材的塑性越好。
(2)冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下抵抗彎曲變形的能力，表示鋼材在惡劣條件下的塑性。鋼材按規定的彎曲角度a和彎心直徑d彎曲後，通過檢查彎曲處的外面和側面有無裂紋、起層或斷裂等進行評定。
通過冷彎可以揭示鋼材內部的應力、雜質等缺陷，還可用於鋼材焊接質量的檢驗，能揭示焊件在受彎面的裂紋、雜質等缺陷。
(3)沖擊韌性。沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不破壞的能力。
工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功ak，單位為焦耳(j)。鋼材的沖擊韌性是衡量鋼材質量的一項指標，特別對經常承受荷載沖擊作用的構件，如重量級的吊車梁等，要經過沖擊韌性的鑒定。沖擊韌性越大，表明鋼材的沖擊韌性越好。
(4)硬度。硬度是指金屬抵抗硬物體壓人其表面的能力，硬度不是一個單純的物理量，而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標。
硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法為布氏硬度，是用一定直徑的球體（鋼球或硬質合金球），以相應的試驗力壓人試樣表面，經規定的保持時間後，卸除試驗力，測表面壓痕直徑計算其硬度值。
(5)疲勞破壞。鋼材在交變應力作用下，應力在遠低於靜荷載抗拉強度的情況下突然破壞，甚至在低於靜荷載屈服強度時即發生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材疲勞破壞的應力指標用疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，它是指試件在交變應力的作用下，不發生疲勞破壞的最大應力值。一般把鋼材承受交變荷載1×107周次時不發生破壞所能承受的最大應力作為疲勞強度。設計承受交變荷載且需進行疲勞驗算的結構時，應當了解所用鋼材的疲勞強度。
『伍』 建築鋼材的特性有哪些
鋼結構密封性能好
由於焊接結構可以做到完全密封，可以作成氣密性，專水密性均屬很好的高壓容器，大型油池，壓力管道等。
鋼結構耐熱不耐火
當溫度在150℃以下時，鋼材性質變化很小。因而鋼結構適用於熱車間，但結構表面受150℃左右的熱輻射時，要採用隔熱板加以保護。溫度在300℃
-400℃時.鋼材強度和彈性模量均顯著下降，溫度在600℃左右時，鋼材的強度趨於零。在有特殊防火需求的建築中，鋼結構必須採用耐火材料加以保護以提高耐火等級。
鋼結構耐腐蝕性差
特別是在潮濕和腐蝕性介質的環境中，容易銹蝕。一般鋼結構要除銹、鍍鋅或塗料，且要定期維護。對處於海水中的海洋平台結構，需採用「鋅塊陽極保護」等特殊措施予以防腐蝕。
低碳、節能、綠色環保，可重復利用
鋼結構建築拆除幾乎不會產生建築垃圾，鋼材可以回收再利用。
『陸』 鋼材的主要性能包括什麼內容
鋼材的性能主要來有三個方面源，即力學性能、化學性能和物理性能。
常規力學性能主要是指強度、硬度、塑性、韌性等；化學性能是指抗氧化能力、耐腐蝕能力等；物理性能是有導電性、導熱性、密度、熔點等。
鋼材的性能是根據使用要求來確定的，一般鋼材主要要求力學性能；如果用於耐腐蝕場合就要考慮化學性能；再如果是用於製作導電、或導熱的零件，就還要考慮物理性能了。