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评价钢材可靠性的参数是什么

发布时间:2023-06-04 07:56:28

① 从钢材的力学性能和工艺性能要求,分析如何评定建筑钢材的质量.

建筑钢材的力学性能有:抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性
建筑钢材的工艺性能有:冷弯性能、可焊性能

1. 抗拉性能

碳钢拉伸时的应力-应变图 硬钢应力-应变图

抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。钢材受拉时,在产生应力的同时,相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。从低碳钢(软钢)的应力-应变关系中可看出,低碳钢从受拉到拉断,经历了四个阶段:弹性阶段(OA)、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。

⑴ 弹性阶段

在图中OA段,应力较低,应力与应变成正比例关系,卸去外力,试件恢复原状,无残余形变,这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点(A点)所对应的应力称为弹性极限,用σp表示,在弹性阶段,应力和应变的比值为常数称为弹性模量,用E表示,即E=σ/ε。

⑵ 屈服阶段

当应力超过弹性极限后,应变的增长比应力快,此时,除产生弹性变形外,还产生塑性变形。当应力达到B上点时,即使应力不再增加,塑性变形仍明显增长,钢材出现了“屈服”现象,这一阶段称为屈服阶段。在屈服阶段中,应力会有波动,出现上屈服点(B上)和下屈服点(B下)。由于下屈服点比较比较稳定且容易测定,因此,采用下屈服点对应的应力作为钢材的屈服极限(σS)或屈服强度。

钢材受力达到屈服强度后,变形迅速增长,尽管尚未断裂,已不能满足使用要求,故结构设计中以屈服强度作为容许应力取值的依据。

⑶ 强化阶段

在钢材屈服到一定程度后,由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因,阻止了塑性变形的进一步发展,钢材抵抗外力的能力重新提高,在应力-应变图上,曲线从B点开始上升直至最高点C,这一过程称为强化阶段;

对应于最高点C的应力称为抗拉强度(σb)。它是钢材所承受的最大拉应力。常用低碳钢的抗拉强度为375~500MPa。

条件屈服点: 某些合金钢或含碳量高的钢材(如预应力混凝土用钢筋和钢丝)具有硬钢的特点,其抗拉强度高,无明显屈服阶段,伸长率小。

故采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称为条件屈服点,用δ0.2表示。

强屈比:抗抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)σb/σS,是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高,但是,强屈比太大,钢材强度的利用率偏低,浪费材料。钢材的强屈比一般不低于1.2,用于抗震结构的普通钢筋实测的强屈比应不低于1.25。

⑷ 颈缩阶段

在钢材达到C点后,试件薄弱处的断面将显著减小,塑性变形急剧增加,产生“颈缩”现象而断裂(图8-3)。

钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。

伸长率:将拉断后试件拼合起来,测量出标距长度l1,l1与试件受力前的原标距l0之差为塑性变形值,它与原标距l0之比为伸长率δ,按下式计算:
式中 δ——伸长率;

l0——试件原始标距长度,mm;

l1——断裂试件拼合后标距长度,mm;

断面收缩率:是指断口处的面积收缩量与原面积之比
试件拉伸前和断裂后标距的长度

2.冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,以试验时的弯曲角度α和弯心直径d为指标表示。

钢材的冷弯试验是通过直径(或厚度)为a的试件,采用标准规定的弯心直径d(d = na,n为整数),弯曲到规定的角度时(180°或90°),检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。若没有这些现象则认为冷弯性能合格。钢材冷弯时的弯曲角度α越大,d/a越小,则表示冷弯性能越好。

3. 冲击韧性

钢材的冲击韧性是处在简支梁状态的金属试样在冲击负荷作用下折断时的冲击吸收功。钢材的冲

击韧性与钢材的化学成分、组织状态,以及冶炼、加工都有关系。例如,钢材中磷、硫含量较高,存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。

冲击韧性随温度的降低而下降,其规律是:开始下降缓和,当达到一定温度范围时,突然下降很多而呈脆性,这种性质称为钢材的冷脆性;

4. 耐疲劳性

受交变荷载反复作用时,钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故。

在一定条件下,钢材疲劳破坏的应力值随应力循环次数的增加而降低。钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值,称为疲劳强度极限,实际测量时常以2×106次应力循环为基准。一般来说,钢材的抗拉强度高,其疲劳极限也较高。

5.焊接性能

焊接是把两块金属局部加热,并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态,而牢固的连接起来。它是钢结构的主要连接形式。建筑工程的钢结构中,焊接结构要占90%以上。
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下,在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向,焊接后钢材的力学性能,特别是强度不低于原有钢材的强度。
钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高,钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25%时,可焊性明显降低;硫含量较多时,会使焊口处产生热裂纹,严重降低焊接质量。

② 建筑钢材的力学性能主要有哪几项

建筑来钢材力学性能主要源有3种,包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性。
(1)抗拉性能:抗拉性能钢材最重要的力学性能。
屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)σb/σs,是评价钢材使用可靠性的一个参数。对于有抗震要求的结构用钢筋,实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25;实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3;
强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料。
(2)冲击韧性,是指钢材抵抗冲击荷载的能力,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。
(3)耐疲劳性:钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象,称为疲劳破坏。危害极大,钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高。

③ "钢材的主要力学性能指标有哪些

钢作为受力的主要结构材料,不仅需要具有一定的机械性能,而且还具有易于加工的性能。它的主要力学性能是拉伸性能、耐冲击性、耐疲劳性和硬度。
1.抗拉伸性能
拉伸性能是建筑钢最重要的技术性能。通过拉伸试验,可以测定屈服强度、的拉伸强度和断裂后的伸长率。这些是钢材的重要技术性能指标。
2.抗冲击性能
抗冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。钢材的冲击韧性是用标准试件(中部加工有V形或U形缺口),在摆睡式冲击试验机上受冲击破坏,以缺口底部处单位面积上所消耗的功,作为冲击韧性指标,用冲击韧性值ak(J/cm=)表示.ak越大,表示冲断试件时消耗的功越多.钢材的冲击韧性越好。宁夏钢材进行冲击试验,能较全面地反映出材料的品质.钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质t以及温度和时效等都较敏感.
3.耐疲劳性
耐疲劳性是在钢材的反复载荷下,钢远低于拉伸强度时会突然断裂。这种损坏称为疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力由疲劳极限或疲劳强度表示。它是指在交变载荷作用下,在指定数量的周期性坟墓中,钢可以承受的不破裂的最大应力。疲劳失效,疲劳裂纹首先出现在应力集中的地方。由于反复作用,应力集中出现在裂纹尖端,这导致裂纹逐渐扩展,导致突然断裂。断裂裂纹扩展区和残余瞬时断裂区可以与断裂区分开。耐疲劳性的大小与组合物、的内部偏析和各种缺陷有关。同时,钢、横截面的表面质量会发生变化,并且腐蚀程度会影响其抗疲劳性。
4.硬度
硬度表示钢在钢表面局部体积中抵抗塑性变形的能力。它是钢硬度的指标。用于测量钢的硬度的方法包括布氏(Brinell)方法、,洛氏(Rockwell)方法和维氏(Vickers)方法。通常使用布氏方法和洛氏方法。布氏方法是在布氏硬度机上使用具有指定直径的硬化钢球,并在钢表面上施加压力以形成凹痕。用压力除以压痕的面积,得到的应力值为钢的布氏硬度值(HB)。硬度值是在Rockwell硬度机上根据测得的压痕深度计算的。

④ 衡量钢材力学性能的四大指标是什么

衡量
钢材
力学性能
的四大指标:
1.
强度:钢材在外力作用下,抵抗过大(
塑性
)变形和断裂的能力。
应力
所能达到的某些
最大值
,也是材料
本构关系
曲线
上的某些应力
特征点

指标:屈服点fy(σs)
极限强度fu(σb)
弹性:钢材在外力作用下产生变形,在
外力
取消后恢复原状的性能。
指标:比例极限fp,
弹性极限
fe,
弹性模量
E
σ<fy理想的弹性体:变形小且可恢复,且有强度储备
σ≥
fy理想的塑性体:变形大且不可恢复,也没有强度储备
所以一般可将钢材视为理想的
弹塑性
材料。通常取屈服点作为
强度标准值
,而且取受拉和受压的屈服点相同。一则极限强度与屈服点之间的强度差作为储备,留有强度余地;二则屈服点对应的应变(
宏观
为变形)很小,可以满足正常使用的要求,而极限强度对应的应变(变形)很要大近20倍左右,无法满足正常使用的要求。
2.
塑性:钢材受力断裂过程中发生不能恢复的残余变形的能力。
指标:伸长率
说明:因标距不同,有δ5(l0=5d)和δ10(l0=10d),但后一种已
基本上
不再采用,一则两者共存容易产生混淆,二则可节省试件钢材。
断面收缩率
后者与标距无关,
表征
塑性较前者更好,但
测量误差
较大。塑性越好,越不容易发生
脆性断裂
,受力过程中,应力和
内力
重分布就越充分,设计就越安全,破坏前的预兆越明显。Z向(
厚度
方向性能)
钢板
就是采用厚度方向拉伸的断面收缩率作为性能
级别
的划分
依据

3.
冷弯性能:常温下钢材承受弯曲加工变形的能力。
将试件冷弯180o而不出现
裂纹
或分层。
定性指标:合格或不合格。
冷弯性能合格的钢材才具有良好的常温加工
工艺性能

4.
韧性:钢材在冲击
荷载
作用下,变形和断裂过程中吸收
机械能
的能力。
综合反映钢材的内在质量及力学性能,是强度和塑性的综合指标(σ~ε曲线和
坐标轴
围成的
面积
)。是衡量钢材抵抗因
低温
、应力集中、冲击荷载等作用而脆性断裂的能力。
指标:冲击功Akv
原为梅氏(Mesnager)U形
缺口
试件,现采用
夏比
(Charpy)
V形缺口试件。

⑤ 钢筋的力学性能是指哪些具体指标

建筑钢材力学性能主要有3种,包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性。
(1)抗拉性能:抗拉性能钢材最重要的力学性能。
屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)σb/σs,是评价钢材使用可靠性的一个参数。对于有抗震要求的结构用钢筋,实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25;实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3;
强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料。
(2)冲击韧性,是指钢材抵抗冲击荷载的能力,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。
(3)耐疲劳性:钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象,称为疲劳破坏。危害极大,钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高。

⑥ 45#钢的力学性能

45号钢 抗拉强度600MPa、屈服强度355MPa、热轧硬度229HBS、退火硬度197HBS 因含硫、磷等有害杂质较少,因而质量较高,其强度、塑性、韧性均比碳素结构钢好,综合力学性能较好,只要用于制造较重要的机械零件。

标 准 号: GB/T 699-2015 试样尺寸: 25

试样状态: 退火钢

抗拉强度: ≥600 (MPa)

屈服强度: ≥355 (MPa)

延 长 率: ≥16%

断面收缩率: ≥40%

布氏硬度: ≤197 (Hblack eye

化学成分质量分数:

C: 0.42~0.50 化学成分质量分数%

Si: 0.17~0.37 化学成分质量分数%

Mn: 0.50~0.80 化学成分质量分数%

|Cr≤: 0.25 化学成分质量分数%

Ni≤: 0.30 化学成分质量分数%

Cu≤: 0.25 推荐热处理/℃

正火: 850 推荐热处理/℃

淬火: 840 推荐热处理/℃

(6)评价钢材可靠性的参数是什么扩展阅读:

45#钢型号的辨别

1. 常通过用砂轮磨,看火花,花白的是高碳钢,如45号钢,花红的是A3钢;

2. 45钢和Q235的材料在石头上磨一磨,容易磨掉的就是Q235;

3. 用锤子敲一下,45钢的痕比Q235(A3)的痕迹浅得多,因为Q235比45钢软得多

⑦ "钢材的主要力学性能指标有哪些

钢材主要力学性能指标主要包括屈服强度、

试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。

计算公式为:σ=Fb/So

式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿); So--试样原始横截面积,mm²。

(7)评价钢材可靠性的参数是什么扩展阅读

钢材,国家建设和实现四化必不可少的重要物资,其应用广泛、品种繁多,根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类,又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢,优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。

钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门热处理,冷却后直接交货,称为热轧或热锻状态,热轧(锻)的终止温度一般为800~900℃,之后一般在空气中自然冷却,因而热轧(锻)状态相当于正火处理。

所不同的是因为热轧(锻)终止温度有高有低,不像正火加热温度控制严格,因而钢材组织与性能的波动比正火大。不少钢铁企业采用控制轧制,由于终轧温度控制很严格,并在终轧后采取强制冷却措施,因而钢的晶粒细化,交货钢材有较高的综合力学性能。

无扭控冷热轧盘条比普通热轧盘条性能优越就是这个道理,热轧(锻)状态交货的钢材,由于表面覆盖有一层氧化铁皮,因而具有一定的耐蚀性,储运保管的要求不像冷拉(轧)状态交货的钢材那样严格,大中型型钢、中厚钢板可以在露天货场或经苫盖后存放。

⑧ 钢材有哪些主要的力学性能各用什么指标表示

力学性能是钢材最重要的使用性能,包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。
(1)抗拉性能。表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。
屈服是指钢材试样在拉伸过程中,负荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象。发生屈服现象时的最小应力,称为屈服点或屈服极限,在结构设计时,一般以屈服强度作为设计依据。
抗拉强度是指试样拉伸时,在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。
钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比。屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为0.6~0.65,低合金结构钢为0.65~0.75,合金结构钢为0.84~0.86。
伸长率是指金属材料在拉伸时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比;断面收缩率是指金属试样拉断后,其缩颈处横截面面积的最大缩减量与原横截面面积的百分比。伸长率和断面收缩率越大,钢材的塑性越好。
(2)冷弯性能。冷弯性能是指钢材在常温下抵抗弯曲变形的能力,表示钢材在恶劣条件下的塑性。钢材按规定的弯曲角度a和弯心直径d弯曲后,通过检查弯曲处的外面和侧面有无裂纹、起层或断裂等进行评定。
通过冷弯可以揭示钢材内部的应力、杂质等缺陷,还可用于钢材焊接质量的检验,能揭示焊件在受弯面的裂纹、杂质等缺陷。
(3)冲击韧性。冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用而不破坏的能力。
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力,即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功ak,单位为焦耳(j)。钢材的冲击韧性是衡量钢材质量的一项指标,特别对经常承受荷载冲击作用的构件,如重量级的吊车梁等,要经过冲击韧性的鉴定。冲击韧性越大,表明钢材的冲击韧性越好。
(4)硬度。硬度是指金属抵抗硬物体压人其表面的能力,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标。
硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法为布氏硬度,是用一定直径的球体(钢球或硬质合金球),以相应的试验力压人试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测表面压痕直径计算其硬度值。
(5)疲劳破坏。钢材在交变应力作用下,应力在远低于静荷载抗拉强度的情况下突然破坏,甚至在低于静荷载屈服强度时即发生破坏,这种破坏称为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的应力指标用疲劳强度(或称疲劳极限)来表示,它是指试件在交变应力的作用下,不发生疲劳破坏的最大应力值。一般把钢材承受交变荷载1×107周次时不发生破坏所能承受的最大应力作为疲劳强度。设计承受交变荷载且需进行疲劳验算的结构时,应当了解所用钢材的疲劳强度。

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