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影响钢结构材料性能的因素都有哪些

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.11.12
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影响钢结构材料性能的因素都有哪些?影响钢结构材料性能的主要因素一是化学成分,二是金相组织和晶粒度。前者由钢结构材料冶炼过程决定,后者除和冶炼…

影响钢结构材料性能的因素都有哪些?影响钢结构材料性能的主要因素一是化学成分,二是金相组织和晶粒度。前者由钢结构材料冶炼过程决定,后者除和冶炼有关外,还受到轧制及其后的热处理的影响。钢是含碳量小于2%的铁碳合金,碳大于2%时则为铸铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢、低合金结构钢和高性能建筑结构用钢。碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成,其中纯铁约占99%,碳及杂质元素约占1%。低合金结构钢中,除上述元素外还加入少量合金元素,后者 总量通常不超过3%。碳及其他元素虽然所占比重不大,但对钢结构材料性能却有重要影响。


影响钢结构材料性能的因素都有哪些

1.碳(C)

碳是形成钢结构材料强度的主要成分。材料中大部分成分为柔软的纯铁体,而化合物渗碳体(FeC)及渗碳体与纯铁体的混合物珠光体则十分坚硬,它们形成网络夹杂于纯铁体之间。钢的强度来自渗碳体与珠光体。碳含量提高,则钢结构材料强度迅速提高,但同时钢结构材料的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。因此不能用含碳量高的钢结构材料,以便保持其他的优良性能。按碳的含量区分,小于0.25%的为低碳钢,大于0.25%而小于0.6%的为中碳钢,大于0.6%的为高碳钢。钢结构用钢的碳含量一般不大于0.22%,对于焊接结构,为了有良好的可焊性,以不大于0.2%为好。所以,建筑钢结构用的钢结构材料基本上都是低碳钢。只有高强度螺栓用的40B和35VB钢及组成预应力钢索的高强钢丝,含碳量高于0.25%。

2.锰(Mn)

锰是有益元素,它能显著提高钢结构材料强度但不过多降低塑性和冲击韧性。锰有脱氧作用,是弱脱氣剂。锰还能消除硫对钢的热脆影响。碳素钢中锰是有益的杂质,在低合金钢中它是合金元素。我国低合金钢中锰的含量为1.0%-1.7%。但是锰可使钢结构材料的可焊性降低,故含量有限制。


影响钢结构材料性能的因素都有哪些

3.硅(Si)

硅是有益元素,有更强的脱氧作用,是强脱氧剂。硅能使钢结构材料的晶粒变细,控制适量时可提高强度而不显著影响塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。硅的含量在碳素钢中不超过0.35%,低合金钢中不超过0.50%-0.60%,过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。

4.钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)

钒、铌、钦都能使钢结构材料晶粒细化,既提高钢结构材料强度,又保持良好的塑性、韧性。我国的低合金钢都含有这三种合金元素。

5.铝(A1)、铬(Cr)、镍(Ni)

铝是强脱氧剂,用铝进行补充脱氧,不仅进一步减少钢中的有害氧化物,而且能细化晶粒。低合金钢的C、D及E级都规定铝含量不低于0.015%,以保证必要的低温靭性。


影响钢结构材料性能的因素都有哪些

铬和镍是提高钢结构材料强度的合金元素,用于低合金高强度钢和高性能钢。

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