一、影響鋼材性能的因素
1、鋼材的晶體組織形態(tài)及其對鋼材性能的影響
分為:鐵素體、滲碳體和珠光體三種基本組織。
鐵素體是碳在鐵中的固溶體,塑性、韌性好,強(qiáng)度和硬度差。
滲碳體是鐵碳化合物,脆硬,塑性、韌性差。
珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物,具有較好的強(qiáng)度,較好的塑性和韌性。
2、化學(xué)成分
(1)含碳量:隨著含碳量的增加,其強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性降低。當(dāng)含碳量大于0.3%時(shí),鋼的可焊性顯著降低;當(dāng)含碳量大于1%時(shí),脆性增大,硬度增加,強(qiáng)度下降。此外,含碳量增加,鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性增大,耐銹蝕性降低。
(2)合金成分:
Si:主加元素,硅含量的增加將顯著提高鋼材的強(qiáng)度和硬度,而對塑性和韌性無顯著影響。
Mn:錳的增加可提高鋼材的強(qiáng)度、耐腐蝕和耐磨性,消除熱脆性。
有害成分:P、S、O、N
硫:是有害元素,引起熱脆性,使機(jī)械性能、焊接性能及抗腐蝕性能下降。
磷:是有害元素,引起冷脆性,降低塑性、韌性、焊接性和冷彎性,提高耐磨性及耐腐蝕性。
2、加工處理:
冷加工:將鋼材于常溫下進(jìn)行冷拉、冷軋或冷拔,使其產(chǎn)生塑性變形,從而提高屈服點(diǎn)的過程。可提高屈服點(diǎn),抗拉強(qiáng)度不變,塑性、韌性、彈性模量降低。
時(shí)效處理:經(jīng)過冷加工后的鋼材,在常溫下存放15~20天或加熱到100~200℃并保持一定時(shí)間。時(shí)效可使屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高,抗拉強(qiáng)度也增大,塑性和韌性繼續(xù)降低,彈性模量恢復(fù)。
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二、建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)及其選用
(一)鋼材原材
1、碳素結(jié)構(gòu)鋼:
(1)牌號(hào)劃分:牌號(hào)包括四個(gè)部分:屈服點(diǎn)字母(Q)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)代號(hào)和脫氧程度符號(hào)。牌號(hào)增大,含碳量及強(qiáng)度增大,冷彎性和伸長率下降。Q235是常用鋼材種類。
(2)特性:碳素結(jié)構(gòu)鋼冶煉方便,成本較低,具有良好的塑性及各種加工性能。在惡劣的條件下,如沖擊、溫度大幅度變化或超載時(shí)具有良好的安全性。但與低合金鋼相比,其強(qiáng)度較低,在一些特殊情況下不能滿足性能要求。
2、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼
(1)牌號(hào)劃分:屈服點(diǎn)字母(Q)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)代號(hào)劃分牌號(hào)。性能要求有屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌性及冷彎。
(2)特性:強(qiáng)度較高,耐腐蝕、耐低溫性、抗沖擊韌性及使用壽命等綜合性能良好,焊接性及冷加工性能好,易于加工和施工。