钢材性能指标ppt课件
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断裂时吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗可能因低温、应力集中、 冲击荷载作用等而致脆性断裂能力的一项机械性能。它用材料在断裂时所 吸收的总能量（包括弹性和非弹性能）来量度，其值为σ-ε 关系曲线与横 坐标所包围的总面积，总面积愈大韧性愈高，故韧性是钢材强度和塑性的 综合指标。
4 .颈缩阶段 当试件达到时，在承载力最弱的截面处，截面收缩，局部变
细,并且荷载下降直至拉断，本阶段可得到收缩率和伸长率
4
术语解释 1、弹性模量和比例极限：
钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数， 称为弹性模量即E=σ/ε。这个阶段的最大应力（A点的对应值） 称为比例极限σa。
σ 上屈服
D
点 C上
AB
C下
C
下屈服点
E
0
Fε
6
3、屈服强度：
屈服强度：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑 性变形时所对应的应力。在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称 为屈服上限；锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限。屈服上限与 试验过程中的许多因素有关。屈服下限比较稳定，容易测试，所以规范 规定以屈服下限的应力值作为钢材的屈服强度，用σs表示。
大或断面缩减率越高，说明钢材塑性越大。钢材塑性大，不仅便于进行
各种加工，而且能保证钢材在建筑上的安全使用。因为钢材的塑性变形
能调整局部高峰应力，使之趋于平缓，以免引起建筑结构的局部破坏及
其所导致的整个结构的破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和较
长的变形持续时间，便于人们发现和补救。
12
3、冲击韧性： 冲击韧性是钢材的一种动力性能指标。它是指钢材在冲击荷载作用下
σ
A
0 b0.a2%
ε
8
4、抗拉强度（极限强度）： 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形的能力
又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直 至应力达到最大值。此后钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生 较大塑性变形，此处试件界面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。
（一）、强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。
测定钢材强度的方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相 应的产生应变。应力－应变的关系反映出钢材的主要力学特征。
2
强度试验：低碳钢的拉伸实验
• 标准试件：按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。
• 非标准试件 ： 不经过加工，直接在线材上切取的试件。
σ 上屈服
D
点 C上
AB C下
C
下屈服点
E
0
Fε
7
中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象，规范规定以0.2%残余变 形所对应的应力值作为条件屈服强度，用σ0.2表示。
屈服强度对钢材使用意义重大，一方面，当构件的实际应力超过 屈服强度时，将产生不可恢复的永久变形；另一方面，当应力超过 屈服强度时，受力较高部位的应力不再提高，而自动将荷载重新分 配给某些应力较低部位。因此，屈服强度是确定容许应力的主要依 据。
抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时， 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。
抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值， 即“屈强比”（σs/σb）对工程应用有较大意义。屈强比愈小，反映钢材在 应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大， 因而结构愈安全。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。 常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75
d0 A0
工作段
头部
l0
l
头部
3
低碳钢拉伸过程的σ-ε图
σ
上屈服点
D
OB—弹性阶段
C上
AB
C
C下 下屈服点
E
BC—屈服阶段
CD—强化阶段
DE—颈缩阶段
0
Fε
根据低碳钢受拉时的σ-ε曲线可了解到抗拉性能的下列特征指标。
1 .弹性阶段 可得到弹性模量E和比例极限 σp
2 .屈服阶段可得到屈服强度
3 .强化阶段 压力曲线又有上升趋势这一阶段可得到抗拉强度
钢材的主要性能指标
力学性能 钢材的技术性质
工艺性能 1
一、力学性能：
力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能。在建筑结构中， 对承受静荷载作用的钢材，要求具有一定的力学强度，并要求所产生的 变形不致影响到结构的正常工作和安全使用。对承受动荷载作用的钢材， 还要求具有较高的韧性而不致发生断裂。
通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能； 通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能； 通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
9
5、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。 疲劳破坏首先是从局部缺陷处形成细小裂纹，由于裂纹尖端处的应力集
中使其逐渐扩展，直至最后断裂。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。 钢材在无数次交变荷载作用下而不致引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳 强度极限。钢材的疲劳强度与很多因素有关，如组织结构、表面状态、合金 成分、夹杂物和应力几种情况等。
伸长率按下式计算： l1 l0 100%
l0
L1——试件拉断后标距部分的长度（mm）； L0——试件的原标距长度（mm）；
11
2、断面缩减率：断面缩减率按下式计算：
式中：
A0 A1
A0
A0——试件原始截面积；
A1——试件拉断后颈缩处的截面积。
伸长率和断面缩减率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。伸长率越
10
（二）、塑性：
塑性表示钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。它是钢材 的一个重要指标。钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面缩减率 来表示。
1．伸长率：伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是 衡量钢材塑性的重要技术指标。伸长率是以试件拉断后标距长度的增量 与原标距长度之比的百分率来表示。
E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E值越大， 材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把弹性 变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。
σ 上屈服
D
点 C上
AB C下
C
下屈服点
E
0
Fε
Fra Baidu bibliotek
5
2、弹性极限： 应力超过比例极限后，应力-应变曲线略有弯曲，应力与应
变不再成正比例关系，但卸去外力时，试件变形仍能立即消失，此 阶段产生的变形是弹性变形。不产生残留塑性变形的最大应力（B点 对应值）称为弹性极限σb。事实上，σa和σb相当接近 。
4 .颈缩阶段 当试件达到时，在承载力最弱的截面处，截面收缩，局部变
细,并且荷载下降直至拉断，本阶段可得到收缩率和伸长率
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术语解释 1、弹性模量和比例极限：
钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数， 称为弹性模量即E=σ/ε。这个阶段的最大应力（A点的对应值） 称为比例极限σa。
σ 上屈服
D
点 C上
AB
C下
C
下屈服点
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3、屈服强度：
屈服强度：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑 性变形时所对应的应力。在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称 为屈服上限；锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限。屈服上限与 试验过程中的许多因素有关。屈服下限比较稳定，容易测试，所以规范 规定以屈服下限的应力值作为钢材的屈服强度，用σs表示。
大或断面缩减率越高，说明钢材塑性越大。钢材塑性大，不仅便于进行
各种加工，而且能保证钢材在建筑上的安全使用。因为钢材的塑性变形
能调整局部高峰应力，使之趋于平缓，以免引起建筑结构的局部破坏及
其所导致的整个结构的破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和较
长的变形持续时间，便于人们发现和补救。
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3、冲击韧性： 冲击韧性是钢材的一种动力性能指标。它是指钢材在冲击荷载作用下
σ
A
0 b0.a2%
ε
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4、抗拉强度（极限强度）： 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形的能力
又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直 至应力达到最大值。此后钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生 较大塑性变形，此处试件界面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。
（一）、强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。
测定钢材强度的方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相 应的产生应变。应力－应变的关系反映出钢材的主要力学特征。
2
强度试验：低碳钢的拉伸实验
• 标准试件：按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。
• 非标准试件 ： 不经过加工，直接在线材上切取的试件。
σ 上屈服
D
点 C上
AB C下
C
下屈服点
E
0
Fε
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中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象，规范规定以0.2%残余变 形所对应的应力值作为条件屈服强度，用σ0.2表示。
屈服强度对钢材使用意义重大，一方面，当构件的实际应力超过 屈服强度时，将产生不可恢复的永久变形；另一方面，当应力超过 屈服强度时，受力较高部位的应力不再提高，而自动将荷载重新分 配给某些应力较低部位。因此，屈服强度是确定容许应力的主要依 据。
抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力，即当拉应力达到强度极限时， 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。
抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度与抗拉强度的比值， 即“屈强比”（σs/σb）对工程应用有较大意义。屈强比愈小，反映钢材在 应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大，即延缓结构损坏过程的潜力愈大， 因而结构愈安全。但屈强比过小时，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。 常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢的屈强比为0.65～0.75
d0 A0
工作段
头部
l0
l
头部
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低碳钢拉伸过程的σ-ε图
σ
上屈服点
D
OB—弹性阶段
C上
AB
C
C下 下屈服点
E
BC—屈服阶段
CD—强化阶段
DE—颈缩阶段
0
Fε
根据低碳钢受拉时的σ-ε曲线可了解到抗拉性能的下列特征指标。
1 .弹性阶段 可得到弹性模量E和比例极限 σp
2 .屈服阶段可得到屈服强度
3 .强化阶段 压力曲线又有上升趋势这一阶段可得到抗拉强度
钢材的主要性能指标
力学性能 钢材的技术性质
工艺性能 1
一、力学性能：
力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能。在建筑结构中， 对承受静荷载作用的钢材，要求具有一定的力学强度，并要求所产生的 变形不致影响到结构的正常工作和安全使用。对承受动荷载作用的钢材， 还要求具有较高的韧性而不致发生断裂。
通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能； 通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能； 通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
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5、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。 疲劳破坏首先是从局部缺陷处形成细小裂纹，由于裂纹尖端处的应力集
中使其逐渐扩展，直至最后断裂。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。 钢材在无数次交变荷载作用下而不致引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳 强度极限。钢材的疲劳强度与很多因素有关，如组织结构、表面状态、合金 成分、夹杂物和应力几种情况等。
伸长率按下式计算： l1 l0 100%
l0
L1——试件拉断后标距部分的长度（mm）； L0——试件的原标距长度（mm）；
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2、断面缩减率：断面缩减率按下式计算：
式中：
A0 A1
A0
A0——试件原始截面积；
A1——试件拉断后颈缩处的截面积。
伸长率和断面缩减率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。伸长率越
10
（二）、塑性：
塑性表示钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。它是钢材 的一个重要指标。钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面缩减率 来表示。
1．伸长率：伸长率反映钢材拉伸断裂时所能承受的塑性变形能力，是 衡量钢材塑性的重要技术指标。伸长率是以试件拉断后标距长度的增量 与原标距长度之比的百分率来表示。
E值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E值越大， 材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件，为了把弹性 变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。
σ 上屈服
D
点 C上
AB C下
C
下屈服点
E
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Fε
Fra Baidu bibliotek
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2、弹性极限： 应力超过比例极限后，应力-应变曲线略有弯曲，应力与应
变不再成正比例关系，但卸去外力时，试件变形仍能立即消失，此 阶段产生的变形是弹性变形。不产生残留塑性变形的最大应力（B点 对应值）称为弹性极限σb。事实上，σa和σb相当接近 。