在重慶鋼結構鋼材受力時(shí),當應力超過(guò)屈服點(diǎn)后,重慶鋼結構鋼材能產(chǎn)生顯著(zhù)的塑性變形而不立即斷裂的性質(zhì),稱(chēng)為鋼結構的塑性。衡量鋼結構鋼材塑性好壞的主要指標是其伸長(cháng)率和斷面收縮率。
鋼結構鋼材應變率
斷面收縮率比伸長(cháng)率更能充分地代表金屬或鋼鐵的延展性,因它不像伸長(cháng)率那樣會(huì )受到標距長(cháng)短的影響。試樣的幾何形狀對它的影響也很有限,但它仍受溫度的影響。在實(shí)際工程中,結構構件在設計、構造和施工過(guò)程中出現應力集中、或材料缺陷、或實(shí)際受力與計算假定不相符合等是難以避免的。具有良好塑性的鋼結構鋼材,在結構構件受力過(guò)大時(shí),其內力可以重新分布而趨于比較均勻,不會(huì )因個(gè)別點(diǎn)首先出現裂縫并擴展到全結構從而導致破環(huán)。
特別在沖擊和振動(dòng)荷載下的結構,鋼結構鋼材的塑性好壞常是決定結構是否安全的主要因素之一。因此,鋼結構鋼材的塑性指標比其強度指標更為重要。沿用至今的鋼結構衍架設計中,均假定各桿件為兩端絞接,從而略去次應力的計算。這全靠鋼結構鋼材自身的塑性來(lái)調整,否則由于構造和制作上的原因,各桿件的力線(xiàn)實(shí)際上不可能交在一點(diǎn),再加受荷后,由撓度引起的次應力,這些因素都將使鋼結構造成應力集中而提早破壞。對鋼結構鋼材來(lái)說(shuō),寧愿其強度稍有不足,而其塑性不可不合格。前者尚可以用加大構件斷面來(lái)補救,而后者則無(wú)計可施,并將嚴重地危害結構安全。
從拉伸試件的斷口類(lèi)型及其識別中也可判斷材料的類(lèi)型(如合金鋼,碳素綱)、金相組織及其材性質(zhì)量。因此對斷口的記錄,自有其重要性和必要性。拉伸試樣的斷口一般可分為:(11杯錐狀;(2)星花狀;(3)鱗狀(不規則);(4)脆性斷口。各類(lèi)斷口形成的原因及其特征略述如下:
(1)杯錐狀斷口:試樣斷口部分呈45°的維度,它是在拉伸條件下加上剪應力作用的結果而斷開(kāi)的。斷口的中間部分脆性區域的面積較小。且呈球狀,周?chē)世w維組織。如其周?chē)沫h(huán)狀纖維組織不成一環(huán)狀而被兩段各半平方的話(huà),一般稱(chēng)半環(huán)錐狀。這樣的斷口表示鋼結構鋼材的延展性好。
(2)鱗狀斷口:斷裂成許多個(gè)別層次,高低不一,有大有小,其尖瑞很鋒利。熱處理以后的鎳鉻鋼多出現這種斷口。通常認為是由于硫化物、熔渣、氣體和孔隙所造成。加工時(shí),它們沿著(zhù)軋制方向延伸,因而構成鱗狀斷口。也有認為系夾雜和偏析以及樹(shù)枝狀結晶由于軋制加工等原因造成。這是一種不好的斷口,可以推測這個(gè)鋼結構鋼材的質(zhì)量不佳。
(3)脆性斷口:斷口平齊。橫向無(wú)縮小或很少縮小,沒(méi)有纖維組織,即使有也是很微小一點(diǎn),它沿著(zhù)斷口周?chē)梢画h(huán)狀或半環(huán)狀,全部或很大一部分呈明顯晶粒。鑄鐵、淬火鋼或經(jīng)冷加工后車(chē)制的試樣多為這種斷口。它主要是由正應力作用的結果而斷開(kāi)的。
(4)星花狀斷口:試樣斷口部分呈45°角的錐度,同杯錐狀一樣是在拉伸條件下加上剪應力的作用而斷裂的。斷口中間部分不呈球狀邢而呈星花狀,周?chē)鸀槔w維狀組織。星花狀形成的原因一般認為系內應力未完全消除所致。這種斷口多系回火馬氏體例如索氏休。
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