1.強度:鋼材在外力作用下,抵抗過大(塑性)變形和斷裂的能力。應力所能達到的某些最大值,也是材料本構(gòu)關(guān)系曲線上的某些應力特征點。
指標:屈服點fy(σs)
極限強度fu(σb)
彈性:鋼材在外力作用下產(chǎn)生變形,在外力取消后恢復原狀的性能。
指標:比例極限fp,彈性極限fe,彈性模量E
σ<fy理想的彈性體:變形小且可恢復,且有強度儲備
σ≥fy理想的塑性體:變形大且不可恢復,也沒有強度儲備
所以一般可將鋼材視為理想的彈塑性材料。通常取屈服點作為強度標準值,而且取受拉和受壓的屈服點相同。一則極限強度與屈服點之間的強度差作為儲備,留有強度余地;二則屈服點對應的應變(宏觀為變形)很小,可以滿足正常使用的要求,而極限強度對應的應變(變形)很要大近20倍左右,無法滿足正常使用的要求。
2.塑性:鋼材受力斷裂過程中發(fā)生不能恢復的殘余變形的能力。
指標:伸長率
說明:因標距不同,有δ5(l0=5d)和δ10(l0=10d),但后一種已基本上不再采用,一則兩者共存容易產(chǎn)生混淆,二則可節(jié)省試件鋼材。
斷面收縮率
后者與標距無關(guān),表征塑性較前者更好,但測量誤差較大。塑性越好,越不容易發(fā)生脆性斷裂,受力過程中,應力和內(nèi)力重分布就越充分,設計就越安全,破壞前的預兆越明顯。Z向(厚度方向性能)鋼板就是采用厚度方向拉伸的斷面收縮率作為性能級別的劃分依據(jù)。
3.冷彎性能:常溫下鋼材承受彎曲加工變形的能力。
將試件冷彎180o而不出現(xiàn)裂紋或分層。
定性指標:合格或不合格。
冷彎性能合格的鋼材才具有良好的常溫加工工藝性能。
4.韌性:鋼材在沖擊荷載作用下,變形和斷裂過程中吸收機械能的能力。
綜合反映鋼材的內(nèi)在質(zhì)量及力學性能,是強度和塑性的綜合指標(σ~ε曲線和坐標軸圍成的面積)。是衡量鋼材抵抗因低溫、應力集中、沖擊荷載等作用而脆性斷裂的能力。
指標:沖擊功Akv
原為梅氏(Mesnager)U形缺口試件,現(xiàn)采用夏比(Charpy)V形缺口試件。
5.可焊性:反映鋼材焊接的可行性及焊縫的受力性能。
包含施工工藝和受力性能兩個方面的可焊性。
指標:碳當量。
《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002、J218-2002的§2.0.1:建筑鋼結(jié)構(gòu)工程焊接難度可分為一般、較難和難三種情況。施工單位在承擔鋼結(jié)構(gòu)焊接工程時應具備與焊接難度相適應的技術(shù)條件。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接難度可按下表區(qū)分。
6.耐久性:鋼材在長期使用后的力學性能。
耐腐蝕性
耐老化(時效硬化)
耐長期高溫
耐疲勞
三項保證:屈服點fy(σs)、極限強度fu(σb)、伸長率
四項保證:屈服點fy(σs)、極限強度fu(σb)、伸長率、180°冷彎
五項保證:屈服點fy(σs)、極限強度fu(σb)、伸長率、180°冷彎、沖擊功
提供保證的材性越多,鋼材的價格也越貴。