鋼材的性能

鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。其中力學(xué)性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、沖擊性能、硬度、疲勞性能等。工藝性能表示鋼材在各種加工過程中的行為，包括彎曲性能和焊接性能等。

1.抗拉性能

抗拉性能是鋼材的最主要性能，表征其性能的技術(shù)指標(biāo)主要是屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。低碳鋼(軟鋼)受拉的應(yīng)力-應(yīng)變圖能夠較好地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)。

2.沖擊性能

沖擊性能指鋼材抵抗沖擊載荷的能力。其指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定。按規(guī)定，將帶有V形缺口的試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。試件在沖擊荷載作用下折斷時(shí)所吸.收的功，稱為沖擊吸收功(或V形沖擊功)Akv(J)。鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度等都是影響沖擊韌性的重要因素。Akv值隨試驗(yàn)溫度的下降而減小，當(dāng)溫度降低達(dá)到某一范圍時(shí)，AkV急劇下降而呈脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度，其數(shù)值越低，說明鋼材的低溫沖擊性越好。因此，對(duì)直接承受動(dòng)荷載而且可能在負(fù)溫下工作的重要結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行沖擊韌性檢驗(yàn)，并選用脆性臨界溫度較使用溫度低的鋼材。另外，時(shí)效敏感性(因時(shí)效導(dǎo)致性能改變的程度)越大的鋼材，經(jīng)過時(shí)效以后，其沖擊韌性和塑性的降低越顯著，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)物應(yīng)選用時(shí)效敏感性較小的鋼材。

3.硬度

鋼材的硬度是指表面層局部體積抵抗較硬物體壓入產(chǎn)生塑性變形的能力，表征值常用布氏硬度值HB表示。測(cè)試鋼材硬度的方法常采用布氏法，在布氏硬度機(jī)上用一定直徑的硬質(zhì)鋼球，以一定荷載將其壓入試件表面，持續(xù)至規(guī)定的時(shí)間后卸去荷載，使其形成壓痕，將荷載除以壓痕面積，所得的應(yīng)力值為該鋼材的布氏硬度值，數(shù)值越大，表示鋼材越硬。

4.耐疲勞性

在交變荷載反復(fù)作用下，鋼材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指鋼材在交變荷載作用下于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。試驗(yàn)表明，鋼材承受的交變應(yīng)力越大，則斷裂時(shí)的交變循環(huán)次數(shù)越少，相反，交變應(yīng)力越小，則斷裂時(shí)的交變循環(huán)次數(shù)越多;當(dāng)交變應(yīng)力低于某一值時(shí)，交變循環(huán)次數(shù)達(dá)無限次也不會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。

5.冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在t溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。冷彎性能指標(biāo)是通過試件被彎曲的角度(90°、180°)及彎心直徑d對(duì)試件厚度(或直徑)a的度比值d/a)區(qū)分的。

試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗(yàn)，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。冷彎時(shí)的彎曲角度越大、彎心直徑越小，則表示其冷彎性能越好。

冷彎試驗(yàn)?zāi)芙沂句摬氖欠翊嬖趦?nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力、夾雜物未熔合和微裂縫等缺陷，而這些缺陷在拉力試驗(yàn)中常因塑造性變形導(dǎo)致應(yīng)力重分布而得不到反映，因此，冷彎試驗(yàn)是一種比較嚴(yán)格的試驗(yàn)，對(duì)鋼材的焊接質(zhì)量也是一種嚴(yán)格的檢驗(yàn)，能揭示焊件在受彎表面存在的未熔合、裂紋和夾雜物等問題。

6.焊接性能

鋼材的可焊性是指焊接后在焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。影響鋼材可焊性的主要因素是化學(xué)成分及含量。含碳量超過0.3%時(shí)，可焊性顯著下降;特別是硫含量較多時(shí)，會(huì)使焊縫處產(chǎn)生裂紋并硬脆，嚴(yán)重降低焊接質(zhì)量。正確地選用焊接材料和焊接工藝是提高焊接質(zhì)量的主要措施。

真題練習(xí)

【2017真題】

對(duì)于鋼材的塑性變形及伸長(zhǎng)率，以下說法正確的是()。

A.塑性變形在標(biāo)距內(nèi)分布是均勻的

B.伸長(zhǎng)率的大小與標(biāo)長(zhǎng)度有關(guān)

C.離頸縮部位越遠(yuǎn)變形越大

D.同一種鋼材，δ5應(yīng)小于δ10

答案：B

【2016真題】鋼材的屈強(qiáng)比愈小，則( )。

A.結(jié)構(gòu)的安全性愈高，鋼材的有效利用率愈低

B.結(jié)構(gòu)的安全性愈高，鋼材的有效利用率愈高

C.結(jié)構(gòu)的安全性愈低，鋼材的有效利用率愈低

D.結(jié)構(gòu)的安全性愈低，鋼材的有效利用率愈高

答案：A