钢材的抗拉性能
(完整版)各种材料抗拉强度
(完整版)各种材料抗拉强度各种材料抗拉强度
引言
本文旨在探讨不同种类材料的抗拉强度。
通过研究材料的抗拉性能，有助于了解材料在受力时的表现和应用范围。
本文将介绍几种常见材料的抗拉强度数据和相关信息。
金属材料
金属材料具有较高的抗拉强度，适用于各种强度要求较高的工程应用。
不同金属材料的抗拉强度各不相同，其中常见的金属材料包括钢材、铝材和铜材等。
以下是几种金属材料的典型抗拉强度数据：
- 钢材：抗拉强度约为400-600 MPa
- 铝材：抗拉强度约为200 MPa
- 铜材：抗拉强度约为200-300 MPa
塑料材料
塑料材料通常具有较低的抗拉强度。
不同类型的塑料具有不同的抗拉强度，这取决于其分子结构和添加剂。
以下是几种常见塑料材料的典型抗拉强度数据：
- 聚乙烯：抗拉强度约为20-30 MPa
- 聚丙烯：抗拉强度约为30-40 MPa
- 聚氯乙烯：抗拉强度约为40-60 MPa
纤维材料
纤维材料主要用于增强复合材料的抗拉强度。
不同种类的纤维材料具有不同的抗拉强度和弹性模量。
以下是几种常见纤维材料的典型抗拉强度数据：
- 碳纤维：抗拉强度约为3000-5000 MPa
- 玻璃纤维：抗拉强度约为1500 MPa
- 高强度聚酯纤维：抗拉强度约为1500-2000 MPa
结论
不同种类材料的抗拉强度各不相同，这取决于材料的性质和结构特点。
金属材料通常具有较高的抗拉强度，而塑料材料和纤维材
料的抗拉强度相对较低。
在应用中，应根据实际需求选择具有适当抗拉强度的材料。
建筑钢材的抗拉性能课件
13
谢谢
A0 ——钢材的原始截面积，mm2。
10
（三）拉伸过程主要参数
塑性指标
➢ 伸长率：δ L1 L0 100% L0
Lo——试件原始标距长度，mm ； L1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。
意义： 值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性 增强， 安全性增强。
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（三）拉伸过程主要参数
σs/σb高 大 小
8
4.颈缩阶段
σ
B上
A
B下
C
CD——颈缩阶段
D
0
ε
钢材拉伸颈缩阶段σ-ε示意图
9
（三）拉伸过程主要参数
强度指标
➢ 屈服强度：
σs
Fs A0
Fs ——屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小力， N； A0 ——钢材的原始截面积，mm2。
➢ 抗拉强度：
b
Fb A0
F b——强化阶段最大力， N；
钢材拉伸过程的σ-ε图
4
1. 弹性阶段
σ
σp A
弹性阶段
弹性模量
钢材受力初期，应力与应变成正比增
长，他们之间的比值为一常数，称为弹性
模量。反映钢材的刚度，是计算钢材结构
受力变形的重要指标。
E σ /ε
0
ε
σp—弹性极限，MPa。
建筑中常用低碳钢 的弹性模量一般为 （2.0~2.1)*105MPa
钢材拉伸弹性阶段σ-ε示意图
塑性指标
钢材的抗拉名词解释
钢材的抗拉名词解释钢材作为一种重要的结构材料，其抗拉性能一直是评价其质量和可靠性的重要指标之一。
抗拉性能指的是钢材在受拉力作用下的抵抗能力，即钢材能够承受的拉力大小。
在工程应用中，了解和解读钢材的抗拉性能十分重要，对于选材、设计和施工的决策有着直接影响。
本文将对钢材的抗拉名词进行解释，帮助读者更好地理解和运用这些概念。
1. 抗拉强度（Tensile Strength）抗拉强度是指钢材在受拉力作用下，断裂前所能承受的最大应力。
可以简单地理解为钢材能够承受的最大拉力。
通常情况下，抗拉强度用N/mm^2（也可用MPa）表示。
抗拉强度是评价钢材强度和耐久性的重要指标，也是工程设计和施工中常用的参数。
2. 屈服强度（Yield Strength）屈服强度是指材料开始变形的拉力大小。
在钢材受到拉力的作用下，当其开始产生可见的塑性变形时，称为屈服点。
屈服强度是指钢材发生屈服变形时所承受的拉力。
通常情况下，钢材的屈服强度略低于其抗拉强度。
屈服强度的概念在工程设计和选择材料时尤为重要，因为它决定了钢材在承受荷载时是否会产生塑性变形。
3. 弹性模量（Modulus of Elasticity）弹性模量是描述材料抗拉变形能力的物理量。
它反映了材料在受拉力作用下发生变形时，材料的刚度和弹性特性。
弹性模量越大，材料的抗拉性能越好，即材料在受拉力作用下变形的能力越小。
钢材具有较高的弹性模量，因此在工程结构中被广泛应用。
4. 抗拉变形（Plastic Deformation）抗拉变形指的是钢材受到外力拉伸作用后发生的可见塑性变形。
当钢材受到拉伸应力时，如果应力超过了钢材的屈服强度，就会发生塑性变形。
这种变形具有可逆性，即当拉力去除时，材料可以恢复到原始状态。
在工程中，设计师和工程师需要准确估计和控制钢材的抗拉变形，以确保构件的稳定性和强度。
5. 应变硬化（Strain Hardening）应变硬化是指钢材在继续受到拉力时，发生的持续硬化现象。
钢材的主要性能
一、钢材的主要性能钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。
技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。
力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。
工艺性能包括冷弯性能和可焊性。
（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。
钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。
钢材的塑性指标通常用伸长率表示。
伸长率随钢筋强度的增加而降低。
冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。
（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。
二、钢筋的工艺性能1、钢材的性能主要有哪些内容钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。
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。
工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能，包括冷弯性能和可焊性。
(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。
钢材抗拉强度标准值
钢材抗拉强度标准值钢材是一种常见的建筑材料，其抗拉强度是评价其质量和性能的重要指标之一。
抗拉强度标准值是指在标准试验条件下，钢材在拉伸试验中所能承受的最大拉力。
钢材的抗拉强度标准值对于工程设计、材料选择和结构安全具有重要意义。
本文将对钢材抗拉强度标准值的相关内容进行介绍，以便读者对此有一个清晰的了解。
钢材的抗拉强度标准值受到多种因素的影响，其中包括材料的成分、热处理工艺、加工工艺等。
一般来说，不同牌号的钢材其抗拉强度标准值也会有所不同。
在实际工程中，设计师和工程师需要根据具体的使用要求和工程环境来选择合适的钢材牌号和规格，以确保结构的安全性和稳定性。
钢材的抗拉强度标准值通常以兆帕（MPa）为单位进行表示。
在设计和使用过程中，需要根据具体的工程要求和标准规范来确定钢材的抗拉强度标准值，以保证结构的安全可靠。
同时，钢材的抗拉强度标准值也是制定国家标准和行业标准的重要依据之一。
钢材的抗拉强度标准值与其它力学性能指标如屈服强度、弹性模量等密切相关。
在实际工程中，这些指标往往是综合考虑的。
钢材的抗拉强度标准值对于结构的承载能力、变形性能、抗风、抗震等方面都有着重要的影响。
在工程实践中，钢材的抗拉强度标准值需要根据实际情况进行合理的控制和应用。
一方面，需要确保钢材的抗拉强度标准值满足设计要求，另一方面，也需要考虑到材料的可获得性、成本、施工工艺等因素。
因此，钢材的抗拉强度标准值的确定需要进行全面的考虑和分析。
总的来说，钢材的抗拉强度标准值是评价材料质量和性能的重要指标之一，对于工程设计和结构安全具有重要的意义。
在实际工程中，需要根据具体的使用要求和工程环境来选择合适的钢材，并合理控制其抗拉强度标准值，以确保结构的安全可靠。
希望本文对钢材抗拉强度标准值的相关内容有所帮助，谢谢阅读。
钢材的主要力学指标
钢材的主要力学指标
钢材是一种广泛应用于建筑、工程、制造以及其他领域的材料。
在设计和使用钢材时，其主要力学指标是非常重要的。
以下是钢材的主要力学指标：
1. 抗拉强度：钢材的抗拉强度是指其在拉伸过程中所能承受的最大应力值。
这个值通常以兆帕为单位来表示。
2. 屈服强度：钢材的屈服强度是指其在拉伸过程中所能承受的应力值，达到这个值时钢材开始产生塑性变形。
这个值通常也以兆帕为单位来表示。
3. 延伸率：钢材的延伸率是指其在拉伸过程中能够发生塑性变形的程度，以百分比表示。
4. 冲击韧性：冲击韧性是指钢材在受到冲击或撞击时所能承受的能量吸收能力。
这个指标通常以焦耳或千克米为单位。
5. 硬度：钢材的硬度是指其抵抗划痕和压痕的能力。
硬度可以用多种方法来测试，例如布氏硬度和洛氏硬度等。
这些力学指标在钢材的设计、制造、选择和使用中都非常重要，设计人员和工程师需要根据具体的应用场景来选择合适的钢材材料。
- 1 -。
【土木建筑】钢材的抗拉性能-精品文档
钢材在常温下放置，随时间的延长， 其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性 降低的现象称为时效。
工程实例
在施工现场为了提高钢材的强度， 节约钢材，可使用时效后的钢材，但注 意重要部分用钢不允许。
练习题：
选择题1 选择题4 选择题2 作业
选择题5
选择题3
建筑钢材的抗拉性能
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谢谢!
宋岩丽于 2019.5.18
小结
钢材的拉伸性能，四阶段，三个重要指标；
t℃
小结
F1 F2 F3
F A
C
F1 F2 F3
A
D
B
1.弹性模量 2.弹性极限 3.屈服强度 4.抗拉强度 5.伸长率
O
LL 0
低碳钢受拉的应力－应变图
建筑钢材的抗拉性能
三、冲击韧性
建筑钢材的抗拉性能
三个重要的指标
1.屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
F A
C B上 A B下 B
D
2.抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力 s 屈强比 b
建筑钢材的抗拉性能
初始瞬时效应 工程意义：结构设计中以屈服强度作为设计强度取值
0
σs—屈服点或屈服强度。
ε
？
7
钢材拉伸屈服阶段σ-ε示意图
3. 强化阶段
σ
σb
B上
C A
定义 σ b 是指钢材能承受的最大拉应力 意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全 丧失对变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中不能应用
增强， 安全性增强。
12
（三）拉伸过程主要参数
塑性指标
A 0 - A1 断面收缩率： ψ = ? 100% A0
A0——试件原始截面面积， mm2 ； A1——试件拉断后颈缩处截面面积， mm2 。
意义：断面收缩率越高，说明钢材塑性越大
13
？
断后伸长率和断面收缩率反映了钢材断裂前经
受塑性变形的能力，断后伸长率越大或者断面
收缩率越高，表示钢材的塑性越好。 在工程中具有重要意义：塑性良好的钢材，偶 尔超载时，由于产生较大的塑性变形，会使内 部应力重新分布，能避免产生应力集中而发生
脆断。钢材在塑性破坏前，有明显的变形和变
形持续时间，便于发现和补救。
14
谢 谢
合理屈强比：
• 碳素钢 0.58—0.63 • 低碳合金结构钢 0.65—0.75
9
4.颈缩阶段
σ
B上
C
D
B下
CD——颈缩阶段
A
0
ε
钢材拉伸颈缩阶段σ-ε示意图
10
（三）拉伸过程主要参数
强度指标
屈服强度：
Fs σs = A0
Fs ——屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小力， N； A0 ——钢材的原始截面积，mm2。
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钢材疲劳曲线示意图
四、钢材的硬度
定义
硬度――是指钢材抵抗硬 物体压入钢材的表面的能 力。
测定方法
方法：布氏法、洛氏法和 维氏法，常用方法是布氏
演示
法和洛氏法。
讨论与分析
材料的硬度往往与材料的其它性能有 一定的相关系，如：钢材的HB值与 抗拉强度之间有较好的相关关系。
结构钢、工具钢、特殊钢
根据脱氧程度分为：
(1)沸腾钢 (2)镇静钢 (3)
名称 脱氧程度
质量
沸腾钢
不完全 组织不够致密，气泡多，化学
偏析大，成分不均匀，质量较 差，成本较低
镇静钢 半镇静钢
充分
组织致密，成分均匀，机械性 能好，质量较好，成本较高
均介于上二者之间
二 钢的分类
转炉钢 （1）按冶炼方法分平炉钢
普通碳素钢（含硫量 0.055%～0.065%，含磷量 0.045%～0.085%） （5）按质量分优质碳素钢（含硫量 0.030%～0.045%，含磷量 0.035%～0.040%）
高级优质钢（含硫量 0.020%～0.030%，含磷量 0.027%～0.035%）
（6）按用途分结工构具钢钢：建机用筑械于工制制程造作用用刀结结具构构、钢钢量具、模具等 特殊钢：不锈钢、耐酸钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等
一 碳素结构钢
普通碳素结构钢简称碳素结构钢，化 学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁-碳 合金。其含碳量为0.02%-2.06%，此外尚含 有少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。
(一) 碳素结构钢的牌号表示方法 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、
屈服点数值、质量等级符号、脱氧程度符号 四部分按顺序组成。
“冷脆”：在低温时，磷使钢材的冲击韧 性大幅度下降的现象。
4.氧、氮
降低了钢材的强度、冷弯性能和焊 接性能。氧还使钢的热脆性增加，氮使 冷脆性及时效敏感性增加。
5.铝、钛、钒、铌
是钢的强脱氧剂和合金元素。能 改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性， 并显著提高强度。
第三节 建筑钢材的 常用钢种
建筑钢材 前言
三、建筑钢材的特点
特点
➢优点 ➢缺点
1. 承载力高而重量较轻； 2. 材质均匀、致密，可靠性高； 3. 钢材的塑性和韧性好； 4. 加工性能好，便于安装； 5. 耐热性较好。
1. 易锈蚀； 2. 耐火性差； 3. 能耗大、成本高；
建筑钢材 钢的生产与分类
四、钢的生产
➢钢的生产
➢钢的铸锭
时效：屈服强度进一步提高、 抗拉强度提高、 延伸率进一步降低。
钢筋冷拉后屈服强度可提高15%-20%， 冷拔后屈服强度可提高40%-60%。
钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化
2、冷拔：将钢筋通过比原来直径小的拔丝摸 拔出，钢筋受挤压后更密实、均匀。
效果：屈服强度和抗拉强度提高； 塑性、韧性下降 ，脆性升高。 在常受冲击荷载作用、低温的环境中，
一、弹性阶段OA
图形的特点：一条通过原点
的直线，应力与应变成正比。
试件的特点：弹性
计算的指标：
弹性模量 E tg
E值的大小反映了钢材抵抗 弹性变形的能力。
弹性极限 p : A点对应
的应力。
建筑钢材的抗拉性能
F A
AB
C D
p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
E1 ＞ E2
1、冷拉：常温下对钢材进行拉长，这时屈 服点提高了，长度增加了，抗拉强度基 本不变，塑性和韧性有所下降。
时效：冷拉的钢筋，常温下存放一定时间。
时效处理：一般常温下存放15～20天，用于
Ⅰ级钢筋（自然时效）；加热100～200°并保 持一定时间（2h），用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级 钢筋（ 人工时效）
冷拉：屈服强度提高、 抗拉强度不变、 延伸率降低。
ak 钢的化学成分; 例：S、P↑冲击韧性 ↓ 冶炼及轧制质量 质量↑冲击韧性↑ 温度 温度↓，冲击韧性↓
三、疲劳强度
受交变荷载反复作用，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。
钢材的疲劳破坏一般是由拉应 力引起的，首先在局部开始形 成细小断裂，随后由于微裂纹 尖端的应力集中而使其逐渐扩 大，直至突然发生瞬时疲劳断 裂。
➢型材
➢板材 ➢线材 ➢管材
1. 结构用的角钢 2. I字钢（基础支撑） 3. 槽钢 4. 方钢 5. 吊车轨 6. 钢板桩
1. 薄板 2. 厚板
1. 钢筋 2. 钢丝 3. 钢绞线
供水、供气（汽）管线等。
建筑钢材 前言
二、建筑钢材的应用
1. 重型工业厂的屋架、吊车梁； 2. 大跨度房屋结构； 3. 大跨度桥梁； 4. 多层、高层房屋的梁架； 5. 移动式结构； 6. 轻型结构； 7. 在抗震要求比较高的地方。
一段下降的曲线。
试件的特点：
变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小—— 颈缩 ，直到断裂。
计算的指标：
伸长率δ：
L1 L0 100 %
L0
建筑钢材的抗拉性能
F A
b s p
B上 A B下 B
α
O
C D
L L0
L1 L0
三个重要的指标
F A
1.屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
2.抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力 屈强比 s b
屈强比，↑ 利用率 ↑，安全可靠程度 ↓
b s p
B上
B A B下
s b
α
O
3.伸长率δ
L1 L0 100 % L0
b
衡量钢材塑性的指标，越大说明
钢材的塑性越好
s b
C D
L L0
s
δ5与δ10谁大
4．断面收缩率
d0
L0
L0=5d0或10d0
An
A0
L1
A0、 An前后的截面积
中碳钢、高碳钢的应力－应变图
规定：产生残余变 形为原始标距的0.2% 时所对应的应力值， 作为硬钢的屈服强度， 称为条件屈服强度， 用σ0.2表示。
二、冲击韧性
定义
钢材抵抗冲击荷载的能力。
试件
测试方法 演示
计算式
k
AK F
讨论与分析
ak↑冲击韧性↑。
影响冲击韧性的因素
二、屈服阶段AB
图形的特点：一条波动的曲
线，应力增加很小，而应变增加
很大。
试件的特点：所能承受的拉
力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力 —— 屈服。
计算的指标：
屈服强度（也叫屈服点） s :
B下 点对应的应力。
s
Fs A
F A
B上 B
A B下
C D
s p
α
O
L L0
低碳钢受拉的应力－应变图
钢的生产过程 炼钢——生铁+氧
钢的生产方法
铸锭 脱氧处理 化学偏析
1. 氧气转炉法 2. 空气转炉法 3. 平炉炼钢法 4. 电炉炼钢法
➢钢的压力加工 热加工
冷加工
生铁矿
Fe2O3
生铁
加 氧
FeO、Fe2O3
加
Mn、
Si
钢
高炉中高温、加C（燃料）、石灰石等溶剂
C+O2 S+O2 P+O2
CO2 SO2 P2O5
电炉钢
沸腾钢
（2）按脱氧程度分半镇静钢
镇静钢
（3）按压力加工方式分冷 热加 加工 工钢 钢材 材
低碳钢（含碳量＜0.25％）
碳素钢中碳钢（含碳量0.25%～0.60%）
（4）按化学成分分
高碳钢（含碳量＞0.60％）
低合金钢（合金元素总量＜5%）
合金钢中合金钢（合金元素总量5%～10%）
高合金钢（合金元素总量＞10%）
当HB175， b 3.6HB
当HB175， b 3.5HB
五、钢材的冷弯性能
定义 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，
指标
试件被 弯曲角度α、弯心直径与厚度的 比值d/a
试验演示
结论
钢材的冷弯
弯曲角度α ↑ d/a ，表示对冷弯性能要 求越高。
六 钢材的冷加工
(一) 钢材的冷加工及时效
冷加工强化处理是指常温下对钢材进行冷拉、 冷拔或冷轧，使其产生塑性变形并提高屈服 点。 钢材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷轧。
Fe，含C、S、P等有害元素， 硬而脆、塑性差、抗拉强度差。
比重较大，生成矿渣
脱
氧
C、S、P等元素含量减
少，技术性能及质量比
生铁好的多。
钢的生产过程示意图
返回
建筑钢材 钢的生产与分类
0.02%<C<2.06
五、钢的分类
Fe C S P
1. 低碳钢
f塑
➢按化学成分 1. 碳素钢
2. 中碳钢 3. 高碳钢
选择：焊接结构用钢，选含碳量较低的氧气转炉或平炉镇 静钢。对高碳钢及合金钢，需要采用焊前预热及焊后热处 理等措施。
案例分析
某烧结矿仓库运输廊道于1965年1月发生倒 塌。事故发生时室外气温为36℃左右。经现 场调查及取样试验可知所用的沸腾钢含碳 0.23％～0.25％，含硫0.06％，焊接质量差。 请分析事故原因。
分析答案
七 钢的化学成分对钢材 性能的影响
1.碳是决定钢材性能的主要元素。
随着含碳量的增加，钢的强度和硬度 提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于 1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
含碳量对热轧碳素钢性质的影响
σb—抗拉强度；αk—冲击韧性；HB—硬度； δ—伸长率；φ—面积缩减率