钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示 钢材抵抗冲击荷载的能力，它是强度与塑性的综合表现。它是判 断钢材在冲击荷载作用下是否出现脆性破坏的重要指标之一。 钢材的韧性指标用冲击韧性ak表示。 Ak ak = An 式中 AK ——试验机刻度盘上直接读出的冲 击功（单位N·ｍ或J）。 An ——试件缺口处的净截面面积（单 位cｍ2）。 新标准GB700－88（碳素结构钢）和GB1591－88（低合金结 构钢）规定，冲击试验用夏比型缺口试件。 冲击韧性指标直接用冲击功（J）表示，即a k = Ak

　　⑵屈服阶段（ECF段） 当荷载超过Ne( f e )后变形与荷载不成正比，变形增加很快， 曲线呈锯齿形波动，甚至荷载不增加时，变形继续发展，这就是 钢材的屈服。 屈服阶段曲线上下波动，波动曲 线的下限，称为屈服极限或屈服点， 用fy E-F点的应变幅度称为流幅，流 幅越大钢材的塑性越好。

　　1.2.1化学成分的影响 §1.2.1化学成分的影响 钢的基本元素为铁（Fe），普通碳素钢 中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰 （Mn）等杂质元素，及硫（S）、磷（P）、 氧（O）、氮（N）等有害元素，这些总含量 约1%，但对钢材力学性能却有很大影响。

　　碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）杂质元素的影响 ）、硅 Si）、锰 Mn） ）、 碳：除铁以外最主要的元素。 钢材强度↑ 塑性↓ 韧性（特别是低温冲击韧性）↓ 恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。

　　§1.1.2钢材在复杂应力状态下的性能 1.1.2钢材在复杂应力状态下的性能 对于接近理想弹塑性体的钢材，采用米塞斯准则较好，该准 则认为：材料的形状改变比能达到某一极限值时，雷火电竞官网 雷火电竞材料开始屈服。 即所谓第四强度理论。 钢材在复杂应力状态下的屈服条件： σ zs f y 弹性状态 σ zs ≥ f y 塑性状态

　　按炉种分： 对于结构用钢我国主要有三种冶炼方法：碱性平炉炼钢法、 顶吹氧气转炉炼钢法和碱性侧吹转炉炼钢法。 平炉钢和顶吹转炉钢的力学性能指标较接近。(而碱性侧吹 转炉钢的冲击韧性、可焊性、时效性、冷脆性、抗锈性能等都较 差，故这种炼钢法已逐步淘汰。) 按脱氧程度分为：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 沸腾钢脱氧程度低，氧、氮和一氧化碳气体从钢液中逸出， 形成钢液的沸腾。沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差，容易发生 时效和变脆，但产量较高、成本较低；半镇静钢脱氧程度较高些， 上述性能都略好；而镇静钢的脱氧程度最高，性能最好，但产量 较低，成本较高。

　　碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）杂质元素的影响 ）、硅 Si）、锰 Mn） ）、 锰：是一种弱脱氧剂。 有效提高钢材强度； 消除硫、氧对钢材的热脆影响； 改善钢材热加工性能和钢材的冷脆倾向； 不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。

　　素钢中锰的含量约为0.3%～0.8%。 Si过高(达1.0%～1.5%以上) 脆性↑ 硬度↑ 抗锈性↓ 可焊性↓

　　当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形） 而不立即断裂的性质。 塑性好坏可用伸长率δ 和断面收缩率

　　表示。通过静力拉伸 断面收缩率

　　 伸长率 试验得到。 为试件拉断后标距间长度。 l 为试件拉断后标距间长度。

　　1.1钢材的性能 §1.1钢材的性能 1.2影响钢材性能的主要因素 §1.2影响钢材性能的主要因素 1.3钢材的疲劳 §1.3钢材的疲劳 1.4钢材的种类 标号、 钢材的种类、 §1.4钢材的种类、标号、规格及选用

　　硫（S）、磷（P）有害元素的影响 ）、磷 硫：极为有害元素。硫与铁的化合物为硫化铁（FeS），散布在 纯铁体晶粒的间层中。 含硫量增加时会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗 锈性等。 高温（800～1200℃）时，例如在焊、铆及热加工时，硫化 铁即溶化而使钢材变脆（热脆）和发生裂缝。 应严格控制钢材中的含硫量，一般应不超过0.055％，在焊 接结构中则应不超过0.050％。 磷：极为有害元素。引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧 性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超 0.055%，在焊接结构中应不超过0.050%。

　　氧：有害元素。引起热脆。一般要求含量小于0.05%。 氮：能使钢材强化，但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯 性能，增加时效倾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。 为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一 定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。金 属结构常用合金钢中合金元素含量较少，称为普通低合金钢。

　　一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下，焊接结构中应限制在 0.20%以下。

　　碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）杂质元素的影响 ）、硅 Si）、锰 Mn） ）、 硅：作为脱氧剂加入普通碳素钢。 塑性 冲击韧性 冷弯性能 可焊性

　　一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.30% 。 塑性↓ 冲击韧性↓ 抗锈性↓ 可焊性↓

　　可焊性： 可焊性： 钢材的可焊性 可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接 可焊性 能够获得良好的焊接接头的性能。 施工上的可焊性： 施工上的可焊性： 指在一定的焊接工艺条件下焊缝金属和焊缝影响区对产生裂 纹的敏感性。 使用性能上的可焊性： 使用性能上的可焊性： 是指焊接接头和焊缝的冲击韧性及近焊区的塑性等力学性能 指标不低于母材。 可焊性试验得出的结果只有参考意义,因试验条件与实际情 况总有一定距离。 钢材中含C量增加，将恶化可焊性，故焊接结构所用钢材的 含C量不超过0.20％。

　　§1.1.1钢材在单向均匀拉力作用下的性能 §1.1.2钢材在复杂应力状态下的性能 §1.1.3钢材的塑性 §1.1.4钢材的韧性 §1.1.5钢材的可焊性 §1.1.6钢材的冷弯性能 §1.1.7钢材的耐久性 §1.1.8钢材的破坏形式

　　§1.1.1钢材在单向均匀拉力作用下的性能 钢材在单向均匀拉力作用下的性能常用静力拉伸试验曲线， 即应力－应变曲线表示。 从图上可看出，整个拉伸过 程，钢材经历了如下四个阶段： (1)弹性阶段（OE段） (2)屈服阶段（ECF段） (3)强化阶段（FB段） (4)紧缩阶段（BD段）

　　(1)弹性阶段（OE段） 在曲线OE段，钢材处于弹性阶段，即荷载增加时变形也增加， 荷载降低到零则变形也降低到零。 OA段：荷载与伸长成比例 （应力与应变成比例），完全符 合虎克定律，fp为比例极限。 AE段：荷载与伸长不成成比 例，fe为弹性极限。

　　即剪应力达到屈服极限的0.58倍时，钢材进入塑性状态，所 以钢材的抗剪强度设计值fv取为0.58f。

　　断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原 断面面积比值的百分率。

　　A1 ——试件拉断后颈缩区的断面面积 试件拉断后颈缩区的断面面积 A0 ——试件原来的断面面积； 试件原来的断面面积； 试件原来的断面面积

　　结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）材料塑性好坏 往往决定了结构是否安全可靠，因此钢材塑性指标比强度指标更 为重要。

　　两种破坏形式：塑性破坏和脆性破坏两种。 塑性破坏：因很大的塑性变形而断裂。特点：破坏前有明显 的塑性变形，应力很大，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。 脆性破坏：脆性断裂。破坏前无预兆，应力较低，断裂时断 口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。 影响脆性的因素：化学成分 冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层） 温度（热脆、低温冷脆） 冷作硬化 时效硬化 应力集中 同号三向主应力状态

　　钢材在复杂应力作用下的性能发生的变化 ①在同号平面主应力作用下，钢材极限强度和弹性 工作范围有所提高，塑性下降。在异号平面主应力作用 下，情况正好相反。 ②在三向主应力作用下，情况同上。前者如裂纹尖 端处应力集中，后者如受局部挤压区域。

　　§1.2.1化学成分的影响 §1.2.2冶金和轧制过程的影响 §1.2.3时效的影响 §1.2.4温度的影响 §1.2.5冷作硬化的影响 §1.2.6应力集中的影响 §1.2.7残余应力的影响

　　(3)强化阶段（FB段） 屈服阶段后钢材的晶粒重新排列，使之能抵抗更大的荷载， 曲线略有上升，达到顶点B，这个阶段称为强化阶段。 对应于B点的荷载Nu是试件所能 能承受的最大荷载，叫极限荷载，相 应的应力fu称为抗拉强度或极限强度 或强度极限。

　　影响钢材使用寿命的因素是多方面的，主要是腐蚀、时效和 疲劳的影响。 钢材易被腐蚀，对此主要依靠油漆和加强定期维护措施来解 决。 钢材的“时效”现象，即钢材的力学性能随着时间的增长而 改变的现象。这就要根据结构的使用要求和条件，必要时可测定 快速应变失效的冲击韧性，以鉴定钢材是否适用。 钢结构在长期连续的重复荷载或交变荷载的作用下，可能当 应力低于屈服点fy 便发生的破坏。 所以对某些结构要计算其疲劳强度。

　　(4)紧缩阶段（BD段） 当荷载达到极限值时，在试件材 料质量较差处的截面出现局部横向收 缩，截面面积开始明显缩小，塑性变 形迅速增大，这种现象叫颈缩现象。 钢材颈缩后，荷载不断减少，雷火电竞官网 雷火电竞变 形却继续发展，直到D点试件断裂。

　　由钢材受拉时的应力－ 由钢材受拉时的应力－应变曲线得出的结论 ①由于比例极限fp 、弹性极限fe 和屈服极限fy 很接 近，在计算金属结构时可以认为刚材在屈服极限之前是 弹性体。当应力达到屈服极限后，结构将产生很大的、 使用上不允许的残余变形，因此，设计时取屈服极限为 钢材可达到的最大应力。 ②钢材在屈服极限之前接近理想的弹性体，屈服极 限之后的流幅现象又接近理想的塑性体，因此可认为钢 材最符合理想的弹性－塑性材料。 ③强度极限fu是材料抗拉的最大承载力，但材料破 坏时塑性变形太大，故强度极限不能作为计算依据，只 能作为强度储备。

　　指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时， 指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能 力。 冷弯性能用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能， 冷弯性能用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，通 过检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层， 过检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层，判断试 件冷弯性能是否合格，并显示其缺陷的程度。 件冷弯性能是否合格，并显示其缺陷的程度。