1.抗拉性能??估阅苁墙ㄖ摬淖钪匾妥畛S玫男阅?。通過拉伸試驗可以測出彈性極限(或比例極限)、屈服強度、抗拉強度及伸長率等技術(shù)指標??己酥攸c。
圖2—2為拉伸試驗中反映鋼材在拉力作用下的應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。
其縱坐標為鋼材單位面積上施加的拉應(yīng)力,橫坐標為在鋼材單位長度上產(chǎn)生的應(yīng)變。從圖2—2中可看出,鋼材拉伸變形過程可分為(O—A)、(A—B)、(B—C)和(C~D)四個階段。
(1)第1階段:彈性階段(O~A)。和A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限,用fp表示。
(2)第Ⅱ階段:屈服階段(A—B)。應(yīng)力超過A點以后,應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系,這時如卸去拉力,試件變形不能完全消失,已有部分殘余變形。拉力繼續(xù)增加則曲線達到B點,此時鋼材屈服。故與B點對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強度,用fy表示。屈服強度是鋼材的重要指標,是鋼材彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃蔚霓D(zhuǎn)折點。如果鋼材在超過屈服強度下工作,將會引起塑性變形。鋼材在正常使用情況下,不允許超過屈服點。
(3)第Ⅲ階段:強化階段(B—C)。鋼材應(yīng)力超過屈服點B以后,變形即迅速發(fā)展,進入(B-C)階段,此階段盡管鋼材尚未破壞,但已不能滿足使用要求。故設(shè)計中一般以屈服點作為強度取值的依據(jù)。從圖中BC曲線逐步上升可以看出,試件在屈服階段以后,由于鋼材內(nèi)部組織產(chǎn)生晶格畸變,鋼材得到強化,其抵抗塑性變形的能力又重新提高,故稱(B~C)為強化階段。對應(yīng)于點C的應(yīng)力稱為抗拉強度,用fu表示。抗拉強度在結(jié)構(gòu)設(shè)計上雖然不能應(yīng)用,超過抗拉強度鋼材會被拉斷,但是屈服強度與抗拉強度的比值,即屈強比fy/fu,卻有一定的意義。在一定范圍內(nèi),屈強比小,則表明鋼材在超過屈服點工作時結(jié)構(gòu)的可靠性較高,較為安全。
(4)第Ⅳ階段:頸縮階段(C~D)。應(yīng)力一應(yīng)變曲線超過C點以后,變形加快,應(yīng)力迅速下降,鋼材試件斷面收縮,在D點被拉斷,C—D頸縮階段是鋼材從拉伸到破壞的最后階段。
2.沖擊韌性。沖擊韌性是指在抗沖擊荷載作用下,鋼材抵抗破壞的能力。
3.疲勞強度。鋼材在交變荷載的作用下,在遠低于抗拉強度時突然發(fā)生斷裂破壞,稱為疲勞破壞。一般把鋼材承受規(guī)定次數(shù)交變荷載發(fā)生破壞所能承受的應(yīng)力稱為疲勞強度。
4.硬度。硬度是指材料抵抗其他較硬物體壓人的能力,也可以說是材料表面抵抗變形的能力。
5.冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。承受彎曲變形程度越大,說明鋼材冷彎性能越好。
(5)鋼材的冷加工強化與時效反應(yīng)。
將鋼材在常溫下進行冷拉、冷拔或冷軋,使之產(chǎn)生一定的塑性變形,強度明顯提高,塑性和韌性有所降低,這個過程稱為鋼材的冷加工強化。
鋼筋冷拉是在常溫下將其拉至應(yīng)力超過屈服點,但遠小于抗拉強度時即卸荷,這樣在后期使用時,鋼筋的強度有明顯的提高。
將經(jīng)過冷拉的鋼筋,常溫下存放15-20d,或加熱到100C—200C并保持2-3h后,則鋼筋強度將進一步提高,這個過程稱為時效處理,前者稱為自然時效,后者稱為人工時效。通常對強度較低的鋼筋可采用自然時效,強度較高的鋼筋則需采用人工時效。
7.焊接性能??珊感允侵镐摬脑谝欢ê附庸に嚄l件下,在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向,焊接后的力學(xué)性能,特別是強度不得低于原材料。
鋼材含碳量高將增加焊接的硬脆性,含碳量低于0.25%的碳素鋼具有良好的可焊性,加入合金元素降低可焊性。
圖2—2為拉伸試驗中反映鋼材在拉力作用下的應(yīng)力與應(yīng)變曲線圖。
其縱坐標為鋼材單位面積上施加的拉應(yīng)力,橫坐標為在鋼材單位長度上產(chǎn)生的應(yīng)變。從圖2—2中可看出,鋼材拉伸變形過程可分為(O—A)、(A—B)、(B—C)和(C~D)四個階段。
(1)第1階段:彈性階段(O~A)。和A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限,用fp表示。
(2)第Ⅱ階段:屈服階段(A—B)。應(yīng)力超過A點以后,應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系,這時如卸去拉力,試件變形不能完全消失,已有部分殘余變形。拉力繼續(xù)增加則曲線達到B點,此時鋼材屈服。故與B點對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強度,用fy表示。屈服強度是鋼材的重要指標,是鋼材彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃蔚霓D(zhuǎn)折點。如果鋼材在超過屈服強度下工作,將會引起塑性變形。鋼材在正常使用情況下,不允許超過屈服點。
(3)第Ⅲ階段:強化階段(B—C)。鋼材應(yīng)力超過屈服點B以后,變形即迅速發(fā)展,進入(B-C)階段,此階段盡管鋼材尚未破壞,但已不能滿足使用要求。故設(shè)計中一般以屈服點作為強度取值的依據(jù)。從圖中BC曲線逐步上升可以看出,試件在屈服階段以后,由于鋼材內(nèi)部組織產(chǎn)生晶格畸變,鋼材得到強化,其抵抗塑性變形的能力又重新提高,故稱(B~C)為強化階段。對應(yīng)于點C的應(yīng)力稱為抗拉強度,用fu表示。抗拉強度在結(jié)構(gòu)設(shè)計上雖然不能應(yīng)用,超過抗拉強度鋼材會被拉斷,但是屈服強度與抗拉強度的比值,即屈強比fy/fu,卻有一定的意義。在一定范圍內(nèi),屈強比小,則表明鋼材在超過屈服點工作時結(jié)構(gòu)的可靠性較高,較為安全。
(4)第Ⅳ階段:頸縮階段(C~D)。應(yīng)力一應(yīng)變曲線超過C點以后,變形加快,應(yīng)力迅速下降,鋼材試件斷面收縮,在D點被拉斷,C—D頸縮階段是鋼材從拉伸到破壞的最后階段。
2.沖擊韌性。沖擊韌性是指在抗沖擊荷載作用下,鋼材抵抗破壞的能力。
3.疲勞強度。鋼材在交變荷載的作用下,在遠低于抗拉強度時突然發(fā)生斷裂破壞,稱為疲勞破壞。一般把鋼材承受規(guī)定次數(shù)交變荷載發(fā)生破壞所能承受的應(yīng)力稱為疲勞強度。
4.硬度。硬度是指材料抵抗其他較硬物體壓人的能力,也可以說是材料表面抵抗變形的能力。
5.冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。承受彎曲變形程度越大,說明鋼材冷彎性能越好。
(5)鋼材的冷加工強化與時效反應(yīng)。
將鋼材在常溫下進行冷拉、冷拔或冷軋,使之產(chǎn)生一定的塑性變形,強度明顯提高,塑性和韌性有所降低,這個過程稱為鋼材的冷加工強化。
鋼筋冷拉是在常溫下將其拉至應(yīng)力超過屈服點,但遠小于抗拉強度時即卸荷,這樣在后期使用時,鋼筋的強度有明顯的提高。
將經(jīng)過冷拉的鋼筋,常溫下存放15-20d,或加熱到100C—200C并保持2-3h后,則鋼筋強度將進一步提高,這個過程稱為時效處理,前者稱為自然時效,后者稱為人工時效。通常對強度較低的鋼筋可采用自然時效,強度較高的鋼筋則需采用人工時效。
7.焊接性能??珊感允侵镐摬脑谝欢ê附庸に嚄l件下,在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向,焊接后的力學(xué)性能,特別是強度不得低于原材料。
鋼材含碳量高將增加焊接的硬脆性,含碳量低于0.25%的碳素鋼具有良好的可焊性,加入合金元素降低可焊性。