钢材的工艺性能
钢材力学性能工艺性能试验实施细则
钢材力学性能工艺性能试验实施细则一、检测依据：金属材料拉伸试验方法GB/T228-2002金属弯曲试验方法GB/T232-1999二、评定标准：热轧光圆钢筋GB13013-1991热轧带肋钢筋GB1499-1998低碳热轧圆盘条GB/T701-1997冷轧带肋钢筋GB13788-2000冷轧扭钢筋JC 3046-1998三、试验目的：用拉伸力将试样拉至断裂测定其力学性能。
四、适用范围：适用于金属材料室温拉伸性能的测定。
五、仪器设备：1、试验机能满足标准测定力学性能的要求。
（1）WA-100KN液压万能试验机测量范围0~100KNWA-1000KN液压万能试验机测量范围0~1000KN（2）试验机测力示值误差不大于±1﹪。
（5）试验机及其夹持装置应保证试样轴向受力。
（6）加卸荷平稳。
（7）试验机应备有调速指示装置，试验时能在标准规定的速度范围内灵活调节。
2、根据试样尺寸测量精度的要求选用相应精度的量具或仪器，（1）游标卡尺：0~100mm ，精确度0.02 mm（2）钢板尺：0～25 mm，精确度1 mm（3）打标机。
满标法标点间距1cm。
3、试验机及测量工具或仪器必须由计量部门定期检定。
六、钢筋力学性能、工艺性能试验的取样和数量（一）数量规定：1、按批进行检查和验收。
每批由同一厂家、同一炉罐号、同一牌号、同一规格、同一交货批、同一进场时间的钢筋组成。
2、热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、低碳热轧圆盘条每60t为一批，不足60t仍按一批计。
每批取试样一组。
3、冷轧带肋钢筋每批不大于60t，每批取试样一组。
4、冷轧扭钢筋验收批由同一牌号、同一规格尺寸、同一台轧机、同一台班的钢筋组成，每批不大于10t，不足10 t按一批计。
每组力学性能、工艺性能试件数量：钢筋种类试件数量拉伸试验弯曲试验热轧带肋钢筋2个2个热轧光圆钢筋2个2个低碳热轧圆盘条1个2个冷轧带肋钢筋每盘1个每批2个冷轧扭钢筋每批2个每批1个(二) 取样规定：1、凡取2个试件的（低碳热轧圆盘条冷弯试件除外）均从任意两根（或两盘）中分别切取，即在每根钢筋上切取一个拉伸试件，一个弯曲试件。
建筑钢材的力学与工艺性能
冷加工性能
可进行冷加工
建筑钢材具有良好的冷加工性能，可以通过塑性变形加工方式，如 轧制、拉拔、弯曲等，改变其形状和尺寸，满足不同工程需求。
冷加工工艺成熟
建筑钢材的冷加工工艺已经相当成熟，可实现连续、大批量的生产， 有利于提高生产效率和降低成本。
冷加工质量要求高
在冷加工过程中，应严格控制加工工艺参数，确保冷加工质量符合要 求，避免出现裂纹、夹杂等缺陷。
冲击功是指钢材在受到冲击力作用时所能吸收的能量，是衡量钢材抗冲击能力的重 要指标之一。
冲击韧性值是指钢材在受到冲击力作用时的最大应力与应变之比，是衡量钢材韧性 的重要指标之一。
疲劳强度
01
疲劳强度是指钢材在受到交变应 力作用时所能承受的最大应力极 限，是衡量钢材疲劳性能的重要 指标之一。
02
疲劳强度与材料的疲劳极限有关 ，疲劳极限是指材料在交变应力 作用下不发生疲劳破坏的最大应 力极限。
弯曲性能
弯曲性能是指钢材在受到弯曲力 作用时所表现出的力学性能，包 括弯曲角度、弯曲半径等指标。
弯曲角度是指钢材在受到弯曲力 作用时所能承受的最大弯曲角度， 是衡量钢材弯曲性能的重要指标
之一。
弯曲半径是指钢材在受到弯曲力 作用时的弯曲半径大小，是衡量 钢材弯曲性能的重要指标之一。
冲击韧性
冲击韧性是指钢材在受到冲击力作用时所表现出的力学性能，包括冲击功、冲击韧 性值等指标。
例如，船舶制造中需要建筑钢材具备 较高的抗拉强度和耐腐蚀性，而电力 工程中则需要建筑钢材具备较高的导 电性能和耐高 体的应用场景具备不同的力学和工艺 性能要求。
05
结论
主要观点总结
建筑钢材具有优良的力学性能， 如高强度、塑性和韧性，能够满
钢材材质的分析报告
轧制
将钢坯经过轧制，得到不同规 格和形状的钢材。
热处理
对钢材进行加热、保温和冷却， 改变其内部组织结构，提高其 力学性能和耐腐蚀性。
02
钢材的化学成分分析
碳元素
总结词
碳元素是钢材中的重要元素，对钢材的强度、硬度和韧性等性能有显著影响。
详细描述
碳元素在钢材中主要以碳化物的形式存在，能够显著提高钢材的强度和硬度，但同时也可能会降低其韧性。碳含 量的不同会导致钢材的性能差异，例如低碳钢的韧性较好但强度较低，高碳钢的强度较高但韧性较差。
焊接方法
钢材的焊接方法有多种，包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等。选择合适的焊接方法需要考虑钢材的厚度、使用要求 和生产条件等因素。
焊接工艺参数 焊接工艺参数包括焊接电流、焊接速度、电弧电压等，这些参数的选择直接影响焊接质量和效率。合理 的焊接工艺参数需要根据钢材的特性和生产条件进行选择和调整。
切削性能
切削性能
钢材的切削性能是指其在切削加 工过程中的难易程度，主要取决 于其硬度、韧性、热导率和显微 组织。硬度和韧性较高的钢材切 削性能较差，而热导率较高的钢 材切削效率较高。
切削工具
切削工具的选择对于钢材的切削 加工至关重要。不同类型和硬度 的切削工具适用于不同特性的钢 材。选择合适的切削工具可以提 高切削效率和加工质量，延长工 具使用寿命。
硫元素
总结词
硫元素在钢材中主要影响其热加工性能， 含量过高会导致钢材热脆。
VS
详细描述
硫元素在炼钢过程中主要以硫化物的形式 存在，能够降低钢材的流动性和可焊性。 硫含量过高会导致钢材在高温下变脆，容 易出现热脆现象。因此，在炼钢过程中需 要控制硫元素的含量。
03
钢材的物理性能分析
GB-T-1591--低强度的高合金结构钢材
GB-T-1591--低强度的高合金结构钢材一、概述GB-T-1591是我国针对高合金结构钢的国家标准，其主要规定了低强度的高合金结构钢材的化学成分、力学性能、工艺性能、形状、尺寸、容重等技术要求。
这种钢材作为一种重要的工程材料，广泛应用于桥梁、船舶、车辆、石油、化工等各类建筑结构中。
二、化学成分低强度的高合金结构钢材的化学成分主要包括C、Mn、Si、P、S、Al等元素。
其中，C的含量应控制在0.20%以下，Mn的含量应控制在1.70%以下，Si的含量应控制在0.50%以下，P和S的含量应控制在0.035%以下，Al的含量应控制在0.015%以上。
这些元素的含量会影响钢的强度、韧性、硬度和焊接性能。
三、力学性能低强度的高合金结构钢材的力学性能包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击功等。
其中，屈服强度应控制在345MPa以上，抗拉强度应控制在470-630MPa，延伸率应控制在20%以上，冲击功应控制在34J以上。
这些参数的控制，确保了钢材在工程应用中的稳定性和耐久性。
四、工艺性能低强度的高合金结构钢材的工艺性能主要包括焊接性能、冷弯性能和热处理性能。
焊接性能良好，能满足各种焊接方法的需求；冷弯性能良好，能进行各种冷弯成型；热处理性能良好，能通过调整热处理工艺，改变钢材的力学性能和组织结构。
五、形状和尺寸低强度的高合金结构钢材的形状和尺寸应满足GB/T 1591的规定。
一般来说，钢板的厚度应控制在4-200mm，宽度应控制在1200-4000mm，长度应控制在3000-mm。
这些尺寸的控制，确保了钢材在各种工程应用中的适应性。
六、容重低强度的高合金结构钢材的容重应控制在7.85g/cm³。
这个参数的控制，可以确保钢材的强度和刚性，同时也考虑了工程应用中的重量问题。
总的来看，GB-T-1591对低强度的高合金结构钢材做出了全面的规定，确保了钢材的优良性能和广泛的应用。
钢材的性能
钢材的性能
力学性能——满足结构的功能要求（强度、刚度、疲劳等）
工艺性能——满足加工过程的要求
(1) 钢材的力学性能
强度——抗拉强度、屈服强度；
塑性——延伸率、断面收缩率
韧性——冲击吸收功
在比例极限（弹性极限）之前，应力与应变之间呈线性关系（虎克定律），——OB 为材料为弹性变形阶段
超过弹性极限后，应力与应变不再呈现线性关系，材料进入弹塑性区域，变形增加较快曲线呈锯齿形波动，出现应力不增加而变形继续发展，材料进入塑形变形阶段，在应力应变曲线中，出现上下波动阶段，其中波动的最高点为上屈服点，最低点为下屈服点（材料屈服强度）；塑形变形之后，材料内部晶粒重新进行排列，强度提高，进入应变硬化阶段，出现达到最高点D——抗拉强度，随后试件出现颈缩，试件断裂。
钢结构设计的准则是以构件最大应力达到材料屈服点作为极限状态，而把钢材的极限强度视为局部应力高峰的安全储备，这样能同时满足构件的强度与刚度要求，因而对承重结构的选材，要求同时保证抗拉强度和屈服点的强度指标。
钢材的工艺性能
钢材的工艺性能建筑钢材在使用前，大多需进行一定形式的加工，良好的工艺性能可保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。
1.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。
衡量钢材冷弯性能的指标有两个，一个是试件的弯曲角度（a),另一个是弯心直径（D)与钢材的直径或厚度（a)的比值（D/a)(见图9.5)。
冷弯试验是将钢材按规定的弯曲角度和弯心直径进行弯曲，若弯曲后试件弯曲处无裂纹、起层及断裂现象，即认为冷弯性能合格，否则为不合格。
试验时采用的弯曲角度越大，弯心直径与钢材的直径或厚度的比值越小，即对冷弯性能的要求越高。
建筑构件在加工和制造过程中，常要把钢筋、钢板等钢材弯曲成一定的形状，这就需要钢材有较好的冷弯性能。
钢材在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷。
相对伸长率而言，冷弯是对钢材延性更严格的检验，更能反映钢材内部是否存在组织不均匀、夹杂物和内应力等缺陷。
2. 冷加工强化及时效钢材在常温下冷拉、冷拔和冷轧，其塑性、韧性降低，强度提高的现象称为钢材的冷加工强化。
通常冷加工变形越大，则强度提高越多，而塑性和韧性下降也越大。
钢材经过冷加工后，在常温下放置（15~20)d,或加热到100℃~200℃保持一段时间(2h左右）,钢材的强度和硬度将进一步提高，塑性和韧性进一步下降，这种现象称为时效。
前者称为自然时效，后者称为人工时效。
通常对强度较低的钢筋采用自然时效，对强度较高的钢筋宜采用人工时效。
3.焊接性能焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要联结方式。
建筑工程中的钢结构90%以上是焊接结构。
焊接的质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢材的焊接性能。
钢材的焊接性能（又称可焊）,是指钢材在通常的焊接方法和工艺条件下获得良好焊接接头的性能。
可焊性好的钢材焊接后不易形成裂纹、气孔、夹边等缺陷，焊头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材，硬脆倾向小。
常用钢材的性能参数及生产工艺
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
铸造性能（可铸性）
铸造性能是指金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的 性能。
铸造性能主要决定于金属材料熔化后即金属液体的流动 性，冷却时的收缩率和偏析倾向等。
• 半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢与沸腾钢之间
钢铁材料的生产过程对比
不同的金属材料其铸造性差异很大。常用金属材料中， 灰口铸铁具有优良铸造性能，铸钢的铸造性低于铸铁。 铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性也较好。
材料的工艺性能：加工性能
焊接性能（可焊性）
焊接性能是指钢材在通常的焊接方法与工艺条件下获得良好焊接接头的性 能。可焊性好的钢材易于用一般焊接方法和工艺施焊，焊接时不易形成裂纹、 气孔、夹渣等缺陷，焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不 低于母材的力学性能。
• 电弧炉炼钢
钢的浇注：钢液凝固成钢锭或钢 坯的过程。根据钢脱氧程度不同， 可分为镇静钢和沸腾钢。
• 镇静钢：指脱氧充分的钢。镇静钢组织致密，性能 较好，加工时需切除钢锭头部，使成材率下降
• 沸腾钢：指脱氧不充分的钢。沸腾钢钢锭内多气孔 ，组织疏松，性能比镇静钢差。但成材率高，轧制 的板材表面质量好
生成气体作为废气排出，氧化物成为炉渣排出。 最后加入脱氧剂脱氧，在适当的成分和温度下出钢。
炼钢方法：
平炉炼钢
主要原料是废钢和铁水，造渣剂（石灰、萤石）， 氧化剂（铁矿石），脱氧剂（铁合金）。炉气作为燃料 （煤气、高炉焦炉的高炉煤气、重油天然气等）。 熔化 阶段为使炉料尽快熔化，需要消耗大量煤气提供热量。
• 钢铁: 是以Fe和C为主要组成元素， 同时还含有Si、Mn、P、S等杂质元 素的合金。
钢材知识钢铁材料的工艺性能
火脆性等。（钢材厂家）
钢铁材料的物理性能
序号Biblioteka 名称量的符号 单位符号含义
１
密度
ρ
g/cm3 密度就是某种物质单位体积的质量。
熔点
?
℃
金属材料固态转变为液态时的熔化温度。
比热容
2 热性比
热导率
热胀系数
单位质量的某种物质，在温度升高 1℃时吸收
锻性
锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不 产生裂纹的性能。它实际上是金属塑性好坏的一种表现，金属材料塑性越高， 变形抗力就越小，则锻性就越好。锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微 组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。
冲压性
冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。许多金属产品 的制造都要经过冲压工艺，如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日 用品。为保证制品的质量和工艺的顺利进行，用于冲压的金属板、带等必须具 有合格的冲压性能。
导体中通过电流，其周围就产生磁场。磁场 对原磁矩或电流产生作用力的大小为磁场强 度的表征。
样品磁化到饱和后，由于有磁滞现象，欲使 磁感应强度减为零，须施加一定的负磁场 Hc， Hc 就称为矫顽力。 铁磁材料在动态磁化条件下，由于磁滞和涡 流效应所消耗的能量。
顶锻性
顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。金属的顶锻性， 是用顶锻试验测定的。
冷弯性
金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能，称为冷弯性。出现裂纹前
能承受的弯曲程度愈大，则材料的冷弯性能愈好。
热处理是指金属或合金在固态范围内，通过一定的加热、保温和冷却方法，
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顶锻性
顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。金属的顶锻性，是用顶锻试验测定的。
7
冷弯性
金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能，称为冷弯性。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大，则材料的冷弯性能愈好。
8
热处理工艺性
热处理是指金属或合金在固态范围内，通过一定的加热、保温和冷却方法，以改变金属或合金的内部组织，而得到所需性能的一种工艺操作。热处理工艺就是指金属经过热处理后其组织和性能改变的能力，包括淬硬性、淬透性、回火脆性等。（钢材网 ）
序号
名称
含义
1
铸造性
金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。流动性是指液态金属充满铸模的能力，流动性愈好，愈易铸造细薄精致的铸件，收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度，收缩愈小，铸件凝固时变形愈小。偏析是指化学成分不均匀，偏析愈严重，铸件各部位的性能愈不均匀，铸件的可靠性愈小。
2
切削加工性
金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力，也是指金属经过加工而成为合乎要求的工件的难易程度。通常可以切削后工作表面的性
焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。
4
锻性
锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不产生裂纹的性能。它实际上是金属塑性好坏的一种表现，金属材料塑性越高，变形抗力就越小，则锻性就越好。锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。
5
冲压性
冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。许多金属产品的制造都要经过冲压工艺，如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日用品。为保证制品的质量和工艺的顺利进行，用于冲压的金属板、带等必须具有合格的冲压性能。