第七章工业用钢
习题参考答案
一、解释下列名词
1非合金钢（或碳素钢简称碳钢）：是指含碳量在0.0218%?2.11%之间并含有少量Si、Mn P、S等杂质元素的铁碳合金。
低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%勺合金钢。
合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。
合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。
2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。
合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。
轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。
不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。
耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。
3、热硬性（或称红硬性）：钢在高温下保持高硬度的能力。
回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。
二次硬化：含W Mo V、Cr等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。
二、填空题
1、Ni、Mn C、N、Cu等元素能扩大Fe-Fe s C相图的丫区，使临界点A4上升 ,A3_ 下降。
2、W18Cr4\^是高速钢，W勺主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，
V的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余
奥氏体。
3、含Cr、Mn的合金结构钢淬火后在550-600 C回火后，将出现第二类回火脆性。
4、易切削钢中常用的附加元素有P 、S 、_Pb_、_Ca_,这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。
5、对40Cr钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应一水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。
6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理，而不需
象热轧弹簧那样要进行淬火处理。
7、滚动轴承钢预先热处理球化退火的目的在于降低钢的硬度，以利切削加工，并为零件的最终热处理作组织准备。
8、按化学成份分类，就含碳量而言，渗碳钢属低碳钢，调质钢属中碳钢，轴承钢属高碳钢。
9、以T12钢制造的工模具经预先热处理球化退火后应获得P+ Fe3C组织，其组织中的渗碳体（Fe3C）呈球状或粒状。
10、高速钢W18CrV中合金元素W的作用是提高钢的红硬性（热硬性）；Cr的作用是提高淬透性；V 的作用是细化晶粒。高速钢的锻造不仅是为了成型，而且是为了改善碳化
物。高速钢淬火后需经550?570C三次回火，回火后其组织由回火马氏体（M回）、细粒状碳化物及少量残余奥氏体（Ar）构成，其性能具有高硬度、高耐磨性、高红硬性。
11、含W Mo V、Cr等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为_马氏体，淬火钢的硬度上升，这种现象称为二次硬化。
12、简述下列合金元素的主要作用：
⑴Cr在40Cr钢中主要起提高淬透性作用；在1Cr13钢中主要起提高耐蚀性作用；
⑵Ti在20CrMnTi钢中主要起细化晶粒作用；在1Cr18Ni9Ti钢中主要起提高耐蚀性作用。
13、金属腐蚀一般包括化学腐蚀及电化学腐蚀，前者受化学反应腐蚀，后者受原电池作用腐蚀，
腐蚀过程有电流产生。
14、根据组织分类，4Cr13属马氏体不锈钢；Cr17属铁素体不锈钢；0Cr18Ni9Ti 属奥氏体不锈钢。
15、提高18-8型不锈钢防腐蚀性能的常用热处理方法有固溶处理、稳定化处理及去应力处理等三种。
16、耐磨钢ZGMn13水韧处理后应获得单一的单一的奥氏体组织，该组织具有高冲击韧性性能，主要用于受强烈冲击磨损的零件。
17、二次硬化效应产生的原因，一是回火时析出碳化物，二是大量的残余奥氏体转变为马氏体。
18、红硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力。
三、简答题
1、何谓调质钢？为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金调质钢中常含哪些合金元素？
它们在调质钢中起什么作用？
答：通常把经调质处理后才使用的钢称为调质钢。从碳含量上看，低碳钢在淬火及低温回火状态虽具有良好的综合机械性能，但它的疲劳极限低于中碳钢，淬透性也不如中碳钢。高碳钢虽然强度高，但它的韧性及塑性很低。因此，调质钢的含碳量均为中碳。
合金调质钢中常含合金元素有铬、锰、镍、硅、钼、钨、钒、铝、钛等。合金调质钢的主加元素有铬、锰、镍、
硅等，以增加淬透性。它们在钢中除增加淬透性外，还能强化铁素
体,起固溶强化作用。辅加元素有钼、钨、钒、铝、钛等。钼、钨的主要作用是防止或减轻第二类回火脆性，并增加回火稳定性；钒、钛的作用是细化晶粒；加铝能加速渗氮过程。
2、W18Cr4V钢的A ci约为820 C,若以一般工具钢A ci+30-50 C常规方法来确定淬火加热温度，在最终热处理后能否达到高速切削刃具所要求的性能？为什么？
答：若以一般工具钢Aci+30-50 C常规方法来确定W18Cr4V^淬火加热温度，在最终热处理后不能达到高速切削刃具所要求的性能。因为若按常规方法来确定淬火加热温度，则合金
碳化物不易溶解，不能满足在高速切削时刀具应保持红硬性、高耐磨性的要求。为使奥氏体
得到足够的合金化，必须加热到远远大于A ci的温度，既1280 C左右。
3、合金元素Mn Cr、W Mo V、Ti、Zr、Ni对钢的C曲线和M S点有何影响？将引起钢在热处理、组织和性能方面的什么变化？
答：除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。非碳化物形
成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲线的形状，只使其右移，碳化物形成元素Mn Cr、Mo
W等除使C曲线右移外，还将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线，并在此二
曲线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区。除Co Al夕卜，其他合金元素均使Ms点降低，残余
奥氏体量增多。
由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移，从而使退火状态组织中的
珠光体的比例增大，使珠光体层片距离减小，这也使钢的强度增加，塑性下降。由于过冷
奥氏体稳定性增大，合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体，或贝氏体甚至马
氏体组织，从而强度大为增加。Mn Cr、Cu的强化作用较大，而Si、Al、V、Me等在一般含
量（例如一般结构钢的实际含量）下影响很小。合金元素都提高钢的淬透性，促进马氏体的形成，使强度大为增加但焊接性能变坏。
4、为什么比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电
机转子等都必须用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？
答：碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均，对于一些大型
的机械零件，（要求内外性能均匀），就不能采用碳钢制作，比较重要的大截面的结构零件如重型运输机械和矿山机器的轴类，大型发电机转子等都必须用合金钢制造。
⑴如上所述合金钢的淬透性高
⑵合金钢回火抗力高
碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200 C,其硬度就显
著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过
200C的刀具就不能采用碳钢制作而采用合金钢来制作。
⑶合金钢能满足一些特殊性能的要求
如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性）。
5、有甲、乙两种钢，同时加热至1150 C,保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢
奥氏体晶粒度为3级，乙钢为6级。由此能否得出结论：甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是
本质细晶粒钢？
答：不能。本质晶粒度是在930 ± 19C ,保温3~8小时后测定的奥氏体晶粒大小。本质细晶粒钢在加热到临界点Ai以上直到930 C晶粒并未显著长大。超过此温度后，由于阻止晶粒长大的难溶质点消失，晶粒随即迅速长大。1150 C超过930C，有可能晶粒随即迅速长大，所以不能的出结论甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是本质细晶粒钢。
6、某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50,而心部具有良好的韧
性（Ak>40J）,原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂
库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明：
⑴ 原45钢各热处理工序的作用；
⑵ 改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？
⑶ 改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？
答：⑴ 正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合
机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。
⑵ 不能。改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软，表面硬，会造成表面脱落。
⑶渗碳。
7、选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：
⑴某机床变速箱齿轮（模数m=4）,要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选
用45钢；
⑵ 某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐磨（50?55HRC,材料
选用45钢；
⑶ 镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面
有极高的硬度，心部有较高的综合机械性能，材料选用38CrMoALA
答：⑴下料T锻造T正火T粗加工T精加工T局部表面淬火+低温回火T精磨T成品
⑵下料T锻造T正火T粗加工T调质T精加工T局部表面淬火+低温回火T精磨T成
品
⑶下料T锻造T退火T粗加工T调质T精加工T氮化T研磨T成品
8、拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工
⑴试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；
⑵ 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；
⑶制定最终热处理工艺规定(温度、冷却介质)
答：⑴工艺路线为：锻造一球化退火一机加工一淬火后低温回火一磨加工。球化退火处理使碳化物球化，消除应力，调整硬度，改善切削加工性，为淬火做组织准备组织；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。
⑵ 终热处理后的显微组织为回火马氏体，大致的硬度60HRC
⑶T10车刀的淬火温度为780 C左右，冷却介质为水；回火温度为150 C?250 C。
9、车床主轴要求轴颈部位的硬度为56?58HRC其余处为20?24HRC其加工工艺路线
为：锻造—正火—机加工—轴颈表面淬火+低温回火—磨加工，请指出：
(1) 主轴应选用何种材料？
(2) 正火、表面淬火及低温回火的目的和大致工艺；
(3) 轴颈表面处的组织和其余部位的组织。
答：⑴选用40Cr调质钢
⑵ 正火的目的：① 改善锻造组织，消除缺陷，细化晶粒；②调整硬度、便于切削加工。
正火工艺：淬火温度850° C空冷
表面淬火+低温回火的目的：获得回火M组织，提高耐磨性能。
表面淬火+低温回火工艺：淬火温度850 ° C油冷，回火温度170 ° C
⑶ 轴颈表面处的组织为回火M。其余部位的组织为索氏体S。
10、现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高的硬度和耐磨性，试问各进行
何种热处理？并比较它们经热处理后在组织和性能上有何不同？
答：低碳钢进行的热处理工艺：渗碳直接淬火+低温回火表面组织为：回火M+碳化
物
中碳钢进行的热处理工艺：调质处理+表面淬火+低温回火组织为：回火M
11、请为下列钢号选择合适的用途及最终热处理：20、45、65Mn T12A、20CrMnTi、40Cr、Q235 Q345 HT300 KTH350-10、QT600-3、Y40Mn Crl2MoV、GCrl5、ZGMn 13-4、9SiCr、3Crl3、5CrNiMo、W18Cr4V 1 Crl8Ni9Ti 、60Si2Mn。
供选用实例：机床床身、缝纫机零件、柴油机曲轴、汽车差速器壳、坦克履带、机床主
轴、锂刀、机车齿轮、汽车传动轴、桥梁、丝锥、铳刀、小型弹簧、冷冲压件、汽车板簧、
钢筋、螺纹搓丝板、热锻模、加热炉管、医疗器械。
滚动轴承的滚动体、
解答：
20钢：制作冷冲压件无需热处理
45钢：制作机床主轴最终热处理：淬火+高温回火
65Mn 钢：制作小型弹簧最终热处理：淬火+中温回火
T12A 钢：制作锉刀最终热处理：淬火+低温回火
20CrMnTi 钢: 制作机车齿轮最终热处理：渗碳直接淬火+低温回火
40Cr 钢：制作汽车传动轴最终热处理：淬火+高温回火
Q235 钢：制作钢筋无需热处理
Q345 钢：制作桥梁无需热处理
HT300铸铁：制作机床床身无需热处理
KTH350-10铸铁：制作汽车差速器壳无需热处理QT600-3铸铁：制作柴油机曲轴调质处理
Y40Mn 钢
Crl2MoV钢：制作螺纹搓丝板最终热处理：①一次硬化法淬火+低温回火
②二次硬化法淬火+高温回火
GCrl5钢：制作滚动轴承的滚动体最终热处理：淬火+低温回火
ZGMn 13-4铸钢：制作坦克履带最终热处理：水韧处理（1100 C水淬）
9SiCr钢：制作丝锥最终热处理：淬火+低温回火
3Crl3钢：制作医疗器械最终热处理：淬火+低温回火
5CrNiMo钢：制作热锻模最终热处理：淬火+高温回火
W18Cr4V钢：制作铳刀最终热处理：淬火+三次高温回火
1 Crl8Ni9Ti钢：制作加热炉管最终热处理：固溶处理（920?1150 ° C水冷）
60Si2Mn钢：制作汽车板簧最终热处理：淬火+中温回火
12、表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种？比较它们的优缺点及应用范围。并说明表面淬火前应采用何种预先热处理。
答：表面淬火的目的是使工件表层得到强化，使它具有较高的强度，硬度，耐磨性及疲劳极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与韧性。常用的表面淬火方法有：⑴ 感应加热表面淬火；⑵ 火焰加热表面淬火。
感应加热表面淬火是把工件放入有空心铜管绕成的感应器（线圈）内，当线圈通入交变电流后，立即产生交变磁场，在工件内形成“涡流”，表层迅速被加热到淬火温度时而心部仍接近室温，在立即喷水冷却后，就达到表面淬火的目的。
火焰加热表面淬火是以高温火焰为热源的一种表面淬火法。将工件快速加热到淬火温度，在随后喷水冷却后，获得所需的表层硬度和淬硬层硬度。
感应加热表面淬火与火焰加热淬火相比较有如下特点：
⑴ 感应加热速度极快，只要几秒到几十秒的时间就可以把工件加热至淬火温度，:而且淬火加热温度高（AC3以上80~150C ）。
⑵ 因加热时间短，奥氏体晶粒细小而均匀，淬火后可在表面层获得极细马氏体，使工件表面层较一般淬火硬度高2?3HRC且脆性较低。
⑶感应加热表面淬火后，淬硬层中存在很大残余压应力，有效地提高了工件的疲劳强，且变形小，不易氧化与脱碳。
⑷ 生产率高，便于机械化、自动化，适宜于大批量生产。
但感应加热设备比火焰加热淬火费用较贵，维修调整比较困难，形状复杂的线圈不易制
造
表面淬火前应采用退火或正火预先热处理。
13、化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理方法有哪几种？
答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。
化学热处理的过程：
⑴ 分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；
⑵ 吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；
⑶扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。
常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。
14、试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。
答：表面淬火一般适用于中碳钢（0.4~0.5%C）和中碳低合金钢（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具钢，低合金工具钢（如T8、9MnV、GCr i5等）。以及球墨铸铁等。它是利用快
速加热使钢件表面奥氏体化，而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却，表层被淬硬为马氏体，
而中心仍保持原来的退火、正火或调质状态的组织。应用范围：（1）高频感应加热表面淬火
应用于中小模数齿轮、小型轴的表面淬火。（2）中频感应加热表面淬火主要用于承受较大载荷和磨损的零件，例如大模数齿轮、尺寸较大的曲轴和凸轮轴等。（3）工频感应加热表面淬火工频感应加热主要用于大直径钢材穿透加热和要求淬硬深度深的大直径零件，例如火车车轮、轧辘等的表面淬火。
渗碳钢都是含0.15?0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB 等。渗碳层深度一般都在0.5?2.5mmo
钢渗碳后表面层的碳量可达到0.8?1.1%C范围。渗碳件渗碳后缓冷到室温的组织接近
于铁碳相图所反映的平衡组织，从表层到心部依次是过共析组织，共析组织，亚共析过渡层，心部原始组织。
渗碳主要用于表面受严重磨损，并在较大的冲载荷下工作的零件（受较大接触应力）如齿轮、轴类、套角等。
氮化用钢通常是含Al、Cr、Mo等合金元素的钢，如38CrMoAIA是一种比较典型的氮化
钢，此外还有35CrMo、18CrNiW等也经常作为氮化钢。与渗碳相比、氮化工件具有以下特点：
⑴ 氮化前需经调质处理，以便使心部组织具有较高的强度和韧性。
⑵ 表面硬度可达HRC65- 72,具有较高的耐磨性。
⑶氮化表面形成致密氮化物组成的连续薄膜，具有一定的耐腐蚀性。
⑷氮化处理温度低，渗氮后不需再进行其它热处理。
氮化处理适用于耐磨性和精度都要求较高的零件或要求抗热、抗蚀的耐磨件。如：发动
机的汽缸、排气阀、高精度传动齿轮等。
15、要制造齿轮、连杆、热锻模具、弹簧、冷冲压模具、滚动轴承、车刀、锂刀、机床
床身等零件，试从下列牌号中分别选出合适的材料并叙述所选材料的名称、成分、热处理工
艺和零件制成后的最终组织。
T10 65Mn HT300 W6Mo5Cr4V2 GCr15Mo 40Cr 20CrM nTi Cr12MoV
5CrMnMo
答：
齿轮：20CrMnTi渗碳钢；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5% ;渗碳+淬火+低温回火；组织为回
火马氏体。
连杆：40Cr调质钢；C%=0.4%,Cr<1.5%调质处理（淬火+高温回火）；组织为回火索氏体。
弹簧：65Mn弹簧钢；C%=0.65%,Mn<1.5%淬火+中温回火；组织为回火托氏体。
冷冲压模具：Cr12MoV冷变形模具钢；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%淬火+低温回火；组
织为回火马氏体。
滚动轴承：GCr15Mo轴承钢；C%= 1%,Cr=1.5%,Mo<1.5% ;球化退火+淬火+低温回火；
组织为回火马氏体。
车刀：W6Mo5Cr4V2高速钢；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=淬%火+ 560C三次回火；组织
为回火马氏体+碳化物。
锉刀：T10碳素工具钢；C%= 1%淬火+低温回火；组织为回火马氏体+碳化物。
热锻模具：5CrMnMc热变形模具钢；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%;淬火+高温回火；组织为回火索氏体。
机床床身：HT300灰口铁；无需热处理。
16、淬火钢为什么要进行回火处理？
答：淬火钢不经回火一般不能直接使用。回火是为了降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂；获得工艺所要求的力学性能；稳定工件尺寸；对某些高淬透性的合金钢，
高温回火可降低硬度，以利切削加工。
17、选材设计一个车床主轴。要求：该主轴受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速
均不高，冲击载荷也不大，请选材（45钢、T8、20CrMnTi）并设计热处理工序。
答：选择45号钢，调质处理。
加工路线为：正火一一调质一一高频淬火及低温回火
18、识别下列各钢的种类，并指明有下划线的数字和符号的含义：①65Mn②1Cr18Ni9Ti
③GCr15 ④T10 ⑤ 20CrMnTi ⑥9SiCr ⑦W18Cr4V ⑧ ZG15
答：①65Mn弹簧钢，
②1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢碳含量＜0.1%,?9%勺镍，
③GCr15滚动轴承钢?1.5%铬
④T10碳素工具钢，T――工具（英文）
⑤20CrMnTi合金渗碳钢?0.2%的碳,
⑥9SiCr 低合金刃具钢0.9的碳，
⑦W18Cr4V 高速钢?18%钨
⑧ZG15 铸钢ZG铸钢（拼音）
19、将①5mr的T8钢加热至760C并保温，后经不同冷却方式得到：P、S、B n B下+ M+
少量残余A少量残余A。在C曲线上描写工艺曲线示意图。
答：退火（或随炉冷）时获得P,正火（或空冷）时获得S,等温淬火获得B下；等温淬火B下转变未完成，随后淬入水中获得B下+ M+少量残余A,淬火（水冷）获得M+少量残余A。
图（略）
20、有Q235AF、65 ,20CrMnTi,60Si2Mn,T12,ZG45,W18Cr4V 等钢材，请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮（高速重载受冲击），并写出工艺路线，说明各热处理工序的作用。
答：选20CrMnTi
加工路线：下料一一锻造一一正火一一机械加工一一渗碳一一淬火一一低温回火一一
喷丸一一磨齿
正火为预备热处理为进一步机械加工和热处理作组织上的准备。
渗碳、淬火、低温回火为最终热处理，为得到表硬（高碳M）里韧（低碳的组织性能特点。
四、选择题
1、现需要制造直径25mm的连杆，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应采用
（A ）。
A、40Cr钢调质B 、45钢正火
C、60Si2Mn钢淬火+中温回火D 、20Cr渗碳+淬火+低温回火。
2、欲制作耐酸容器，选用材料及相应热处理工艺应为（ C）。
A、W18Cr4V固溶处理
B、1Crl8Ni9Ti稳定化处理
C、1Crl8Ni9Ti固溶处理
D、1Crl7固溶处理
3、制造锉刀、模具时，应选用的材料及热处理工艺是（B ）
A、45钢，淬火+高温回火B 、T12钢，淬火+低温回火
C、T8钢，淬火+高温回火
D、T12钢，淬火
4、机床主轴要求具有良好的综合力学性能，制造时，应选用的材料及热处理工艺是
（B ）。
A、20钢，淬火+高温回火B 、45钢，淬火+高温回火
C、T8钢，淬火+高温回火
D、45钢，正火
5、汽车变速箱齿轮应选用下列哪种材料（A ）。
A、20Mn2B
B、Crl2 C 、T12 D、W18Cr4
6、冷冲模应选用下列哪种材料（B ）。
A、20Mn2B
B、Cr12
C、T12
D、W18Cr4V
7、绞刀应选用下列哪种材料（D ）。
A、20Mn2B
B、Crl2 C 、T12 D、W18Cr4V
8、制造手用锯条应当选用（A ）。
A、T12钢经淬火和低温回火；
B、Cr12Mo钢经淬火低温回火；
C、65钢淬火后中温回火。
9、高速钢的红硬性取决于（ B ）:
A、马氏体的多少；
B、淬火加热时溶于奥氏体中的合金元素的量；
C、钢中的碳含量。
10、二次硬化属于（ D ）:
A、固溶强化； B 、细晶强化；C、位错强化； D 、第二相强化。
11、碳素工具钢和低合金刃具钢的预先热处理宜采用（ A ）。
A、球化退火；
B、完全退火；
C、调质
12、以60Si2Mn钢制造的弹簧，淬火后经450 C回火获得(B )组织，从而具有高的弹性极限。
A、回火马氏体；
B、回火屈氏体；
C、回火索氏体
五、判断题
(F )1、同一钢材在相同的加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透
性好。
(T )2、钢中合金元素的质量分数越高，其淬透性越好。
(F )3、调质钢的合金化主要是考虑提高其热硬性。
(T )4、要提高奥氏体不锈钢的强度，只能采用冷塑性变形予以强化。
(F )5、低碳钢或高碳钢为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。
(F )6、以调质钢制造的工件，要获得具有良好综合力学性能的S回组织，其前提是淬火工序必须获得奥氏体组织。
(F )7、20CrMnTi钢的淬透性及淬硬性均比T10钢要好。
(F )8、渗碳钢经渗碳处理后即可获得高硬度耐磨的表面性能。
(F )9、耐磨钢ZGMn 1水韧处理的目的是获得高硬度的马氏体组织。
(T )10、弹簧热处理后喷丸处理可提高其使用寿命。
(T )11、对量具等精密工件进行冷处理的目的，是为了尽量消除残余奥氏体，以保持长期尺寸稳定性。
(F )12、如以含碳量为1.2%的碳素工具钢代替20CrMnTi钢制造汽车齿轮，不必渗
碳而只要淬火加低温回火即可满足齿轮表硬心韧的性能要求。
三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。
1强度强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力 1)抗拉强度ób 金属试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度 ób=Pb/Fo 式中Pb——试样拉断前的最大负荷(N) Fo——试样原横截面积(mm2) 2)抗弯强度óbb MPa 试样在位于两支承中间的集中负荷作用下，使其折断时，折断截面所 承受的最大正压力 对圆试样：óbb=8PL/Лd³; 对矩形试样：óbb=3PL/2bh² 式中P——试样所受最大集中载荷(N) L——两支承点间的跨距(mm) d——圆试样截面之外径(mm) b——矩形截面试样之宽度(mm) h——矩形截面试样之高度(mm) 3)抗压强度óbc MPa 材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力，称为抗压强度 óbc=Pbc/Fo 式中Pbc—试样所受最大集中载荷（N） Fo—试样原截面积（mm²） 4)抗剪强度てMPa 试样剪断前，所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力 双剪：óて=P/2F;单剪：óて=P/Fo 式中P—剪切时的最大负荷（N） Fo—受检部位的原横截面积(mm²) 5)抗扭强度MPa 指外力是扭转力的强度极限 てb≈3Mb/4Wp(适用于钢材) てb≈Mb/Wp(适用于铸铁) 式中Mb—扭转力矩（N?mm） Wp—扭转时试样截面的极断面系数（mm²） 6)屈服点ós MPa 金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限 ós=Ps/Fo 式中Ps——屈服载荷(N) Fo——试样原横截面积(mm2) 7)屈服强度ó0.2 MPa 对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生O．2％永久变形的应力定为屈服点，称为屈服强度或条件屈服极限 ó0.2=P0.2/Fo 式中P0. 2——试样产生永久变形为0.2％时的载荷(N) Fo——试样原横截面积(mm2) 8)持久强度ób/时间（h）MPa 金属材料在高温条件下。经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。通常所指的持久强度，是在一定的温度条件下，试样经l05h后的断裂强度 9)蠕变强度温度ó应变量/时间 MPa 金属材料在高于一定温度下受到应力作 用，即使应力小于屈服强度，试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，此种现象称为蠕变。在给定温度下和规定的时间内，使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如 500 ó----------------- =100MPa 1/100000 ，表示材料在500％温度下，105h后应变量为l％的蠕变强度为100MPa。蠕变强度是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标 2弹性弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性
钢结构材料 一、单选题 1.某碳素钢的化验结果有下列元素：①S;②Mn;③C;④P;⑤O;⑥N;⑦Si;⑧Fe。下列（）全是有害元素。 A.①②③④ B.③④⑤⑥ C.①④⑤⑥ D.①④⑤⑦ 2.关于钢材的强度设计值，下列说法中的（）是正确的。 A．等于钢材的极限强度 B.为钢材的强度标准值除以抗力分项系数 C.等于钢材的强度标准值 D.等于钢材屈服点的上限值 3.下列钢结构采用的牌号中，不属于低合金高强度结构钢的是（） A.Q235 B.Q345 C.Q390 D.420 4.下列钢号相同厚度不同的钢板，（）钢板的强度最大。 A.12mm Ｂ.8mm C.20mm D.25mm 5.焊接承重结构不应采用下列（）钢材。 Ａ.Q 420Ｂ.Q390Ｃ.Q345Ｄ.Q235沸腾钢 ６.符号-12×450×1200表示的钢构件是（） Ａ.角钢Ｂ.槽钢Ｃ.钢管Ｄ.钢板 ７.在反复的动力荷载作用下，当应力比p=0时，称为( ) 。 A.完全对称循环B不完全对称循环C.脉冲循环D.不对称循环 8.在对称结构或构件进行正常使用极限状态计算时，永久荷载和可变荷载应采用（）。 A. 设计值 B.永久荷载为设计值，可变荷载为标准值 C.永久荷载为标准值，可变荷载为设计值 D.标准值 9.在进行结构或构件的变形验算时，应使用（） A.荷载的最小值 B.荷载的最大值 C.荷载的设计值 D.荷载的标准值 10.下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，正确的一组是（） a.计算结构或构件的强度、稳定性以及连接强度时，应采用荷载设计值 b .计算结构或构件的强度、稳定性以及连接强度时，应采用荷载标准值 c.计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值 d. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值 A. a,c B.b,c C.b,d D.a,d 11. 验算组合梁刚度时，荷载通常取（） A.最大值 B. 设计值 C. 组合值 D.标准值 12.钢结构更适合于建造大跨度结构，这是由于（） A.钢结构的实际受力性能与力学计算结果最符合 B.钢材具有良好的焊接性 C.钢材具有良好的耐热性 D.钢结构自重轻而承载大 13.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A.密封性好 B.便于拆装 C.制造工厂化 D.自重轻 14.关与钢结构的特点叙述错误的是（） A.建筑钢材的塑性和韧性好 B.钢材的耐腐蚀性很差 C.钢结构更适合于建造高层和大跨度结构 D.钢材具有良好的耐热性和防火性
常用建筑钢材主要技术性能指标 一、碳素结构钢 碳素结构钢主要轧制成型材(圆、方、扁、工、槽、角等钢材)、异型型钢(轻轨、窗框钢、汽车轮轮辋钢等)和钢板，用于厂房、桥梁、船舶、建筑及工程结构。这类钢材一般不需热处理即可直接使用。碳素结构钢的力学、工艺性能及化学成分指标应符合表10-2、表10-3和表l0-4的规定。 表10-2 碳素结构钢的力学性能
表10-3 碳素结构钢的冷弯性能 注：B为试样宽度，a为钢材厚度(直径)。 表l0-4 碳素结构钢化学成分
Q235 A 0.14～0.30～ 0.3 0.050 0.045 F.b，Z B 0.12～0.30～0.045 C ≤0.18 0.34～0.040 0.040 Z D ≤0.17 0.035 0.035 TZ Q255 A 0.18～0.47～0.3 0.050 0.045 F.b.Z B 0.045 Q75 0.28～0.50～O.35 0.050 0.045 Z 二、常用建筑钢筋 按生产工艺、性能和用途的不同，常用建筑钢筋可分为 热轧光面圆钢筋、热轧带肋钢筋、低碳热轧网缸条钢筋、冷 拉钢筋、热处理钢筋等。 1．热轧光向圆钢筋 经热轧成型并自然冷却的成品为表面光圆的钢筋(见图 10-1)，称为热轧光面圆钢筋。按其供应方式又可分为热轧 直条光圆钢筋(直径为8～20mm)和热轧圆盘条钢筋(直径为 5.5～14mm)。 图10-1 光圆钢筋截面形态
I级钢筋足用Q235号钢轧制而成，是低强度钢筋，蝮性好，伸长率大，便于弯折成型，焊接性好，广泛用于普通钢筋t昆凝土构件中。圆钢盘条可用作中小型构件的受力筋或构造筋，还可加工成冷拔低碳钢丝及冷轧钢筋等。 (I)钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋 钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋的力学、工艺性能见表10-5，牌号及化学成分见表10-6。 表10-5 钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋力学工艺性能 表10-6 钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋牌号及化学成分 (2)低碳热轧圆盘条(GH701-97) 盘条钢筋是成卷盘状供应的热轧钢筋。盘条公称直径为5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0、10.0.0、12.0、13.0、14.0mm 等。盘条可分为供拉丝用及供建筑和其他用途的盘条。供拉
第二章钢结构的材料 2.1概述 2.1.1建筑结构用钢的基本要求（重点） 钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求：1．强度 结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻； 2．塑性、韧性 塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载； 3．加工性能 可焊性、冷弯性能、耐久性以及耐腐性； 据上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的Q235钢及低合金高强结构钢中的Q345、Q390和Q420钢四种钢材。 2.1.2塑性破坏与脆性破坏 a. 塑性破坏 破坏前构件产生较大的塑性变形,断裂后的断口呈纤维状,色泽发暗. 破坏前塑性变形大且变形持续时间长，易发现补救。 钢材塑性破坏前的较大塑性变形能力，可以实现构件和结构中的内力重分布，钢结构的塑性设计就是建立在这种足够的塑性变形能力上。 b. 脆性破坏（绝对避免） 破坏前构件塑性变形很小,甚至没有塑性变形, 断口平直并呈有光泽的晶粒状. 破坏前没有任何征兆,突然发生,无法补救. 在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。 2.2钢结构的机械性能 2.2.1强度 ⑴一次单向均匀拉伸试验曲线 图2.1 低碳钢单向拉伸应力－应变曲线图2.2 理想弹塑性材料应力－应变曲线
由低碳钢的试验曲线（图2.1）看出，在比例极限P σ以前钢材的工作是弹性的；比例极限以后，进入了弹塑性阶段；达到了屈服点u f 后，出现了一段纯塑性变形，也称为塑性平台；此后强度又有所提高，出现所谓自强阶段，直至产生颈缩而破坏。破坏时的伸长率δ表示钢材的塑性性能。 重要指标： ① 抗拉强度 抗拉强度u f 是钢材一项重要的强度指标，它反映钢材受拉时所能承受的极限应力。 ② 屈服点y f 屈服点y f 是钢结构设计中应力允许达到的最大限值，因为当构件中的应力达到屈服点时，结构会因过度的塑性变形而不适于继续承载。 ⑵ 钢材强度标准值 由图2.1可以看到，屈服点以前的应变很小，如把钢材的弹性工作阶段提高到屈服点，且不考虑自强阶段，则可把应力－应变曲线简化为图2.2所示的两条直线，称为理想弹塑性体的工作曲线。它表示钢材在屈服点以前应力与应变关系符合虎克定律，接近理想弹性体工作；屈服点以后塑性平台阶段又近似于理想的塑性体工作。这一简化，与实际误差不大，却大大方便了计算，成为钢结构弹性设计和塑性设计的理论基础。 因此，钢结构设计时可以屈服点强度值y f 作为承载能力极限状态强度计算的限值，即钢材强度标准值k f ，据此确定强度设计值f 。 ⑶ 名义屈服点0.2f 调质处理的低合金钢没有明显的屈服点和塑性平台。这类钢的屈服点是以卸载后试件中残余应变为0.2％所对应的应力人为定义的，称为名义（条件）屈服点或0.2f 。 2.2.2塑性 ① 断面收缩率ψ 试样拉断后，颈缩处横断面积的最大缩减量与原始横断面积的百分比，也是单调拉伸试验提供的一个塑性指标。ψ越大，塑性越好。 Z 向钢 ② 伸长率δ 伸长率δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，以试件破坏后在标定长度内的残余应变表示。取圆试件直径的5倍或10倍为标定长度，其相应伸长率分别用5δ或10δ表示。 2.2.3冷弯性能 钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力的一项指标。冷弯性能取决于钢材的质量。. 2.2.3韧性（冲击韧性） 评定带有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标，以击断试件所消耗的冲击功大小来衡量钢材抵抗脆性破坏的能力。 钢材的冲击韧性值随温度的降低而降低，但不同牌号和质量等级钢材的降低规律又有很大的不同。因此，在寒冷地区承受动力作用的重要承重结构，应根据其工作温度和所用钢材牌号，对钢材提出相当温度下的冲击韧性指标的要求，以防脆性破坏发生。
45#钢在一般工艺条件下不能进行焊接，因为随着含碳量的增加，钢材的可焊性变差，低碳钢具有较好的可焊性，含碳量超过0.35%的钢材可焊性较差容易产生焊接裂纹。当采取一些特殊的工艺措施后，45#钢也可以进行焊接，一般是焊前预热，小的焊接规范，焊后缓冷以及焊后消除应力退火等措施是可以进行焊接的，但是容易产生淬硬组织，在焊缝和热影响区都容易产生马氏体组织和较大的焊接残余应力。 钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%） 2.、按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。3、按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。4、按金相组织分类(1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(3) 无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构
钢结构对材料性能的要求 钢结构对材料性能的要求是多方面的，具体表现在以下方面： 1．强度 强度是材料的承载能力的体现，主要指标有: 屈服点f y ——设计时钢材可达到的最大应力。 抗拉强度f u ——钢材破坏前能够承受的最大应力。钢材达到 fu 时，已产生很大塑性变形而失去使用性能，但fu 高则可以增加结构的安全保障，故fu/fy 的值可看作钢材强度储备系数。 该两个指标均由静力拉伸试验得出 静力拉伸试验 2．塑性 钢材的塑性为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。塑性好坏可用两个指标来表示： 伸长率δ——试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。根据试件原标距长度l0与试件中间部分的直径d0 的比值为10或5而分为δ10或δ5。 %100001?-=l l l δ 式中，l1——试件拉断后标距间长度。 断面收缩率——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。 %100010?-=A A A ψ 式中， A0 ——试件原来的断面面积； A1 ——试件拉断后颈缩区的断面面积； 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。 3．韧性 钢材的韧性是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。 钢材韧性通过冲击试验(图1)，测定冲击功来表示。 式中： ak——冲击韧性值； Ak——冲击功； An——试件缺口处的净截面积。 图1 冲击试验 钢结构设计规范对钢材的冲击韧性ak有常温和负温要求的规定。选用钢材时，根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。 4．可焊性 钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性能。 可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。 施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。 5．冷弯性 冷弯性能是指钢材在冷加工（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，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。
^. 第七章工业用钢 习题参考答案 一、解释下列名词 1、非合金钢 ( 或碳素钢简称碳钢 ) ：是指含碳量在 0.0218%～ 2.11%之间并含有少量 Si 、Mn、P、 S等杂质元素的铁碳合金。 低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。 合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。 合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一 些化学元素。 2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。 合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。 轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。 不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。 耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。 3、热硬性 ( 或称红硬性 ) ：钢在高温下保持高硬度的能力。 回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。 二次硬化：含 W、 Mo、 V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体 转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。 二、填空题 1、Ni 、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大 3 A4_上升 __，A3_ Fe-Fe C 相图的γ区，使临界点 下降 _ 。 2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余 奥氏体。 3、含 Cr、 Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。 4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、 __S__、_Pb_、 _Ca_，这类元素在钢中的主要 作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。 5、对 40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类 回火脆性。
20号、35号、45号、A3钢性能对比 【牌号】20 【化学成分】 C：0.17%～0.23% Si：0.17%～0.37% Mn：0.35%～0.65% Cr≤0.25% Ni≤0.3% Cu≤0.25% 【力学性能】 试样毛坯尺寸25mm 推荐热处理正火910℃ 抗拉强度σb≥410MPa 屈服强度σs≥245MPa 断后伸长率δ5≥25% 断面收缩率ψ()≥55% 钢材交货状态硬度HBS10/3000，未热处理钢≤156 【主要特征】强度硬度稍高于15F，15钢，塑性焊接性都好，热轧或正火后韧性好。 【应用举例】 制作不太重要的中、小型渗碳、碳氮共渗件、缎压件，如杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮，重型机械拉杆，钩环等。
【类型】碳素结构钢，GB/T700-1988 【牌号】Q235 （旧称A3） 【化学成分】C≤0.22% Mn≤1.4% Si≤0.35% S≤0.05% P≤0.045% 【力学性能】 厚度或直径≤16mm，屈服强度≥235N/mm^2 厚度或直径＞16～40mm，屈服强度≥225N/mm^2 厚度或直径＞40～60mm，屈服强度≥215N/mm^2 厚度或直径＞60～100mm，屈服强度≥215N/mm^2 厚度或直径＞100～150mm，屈服强度≥195N/mm^2 厚度或直径＞150mm，屈服强度≥185N/mm^2 抗拉强度375～500MPa厚度或直径≤40mm，伸长率≥26％厚度或直径＞40～60mm，伸长率≥25％ 厚度或直径＞60～100mm，伸长率≥24％ 厚度或直径＞100～150mm，伸长率≥22％ 厚度或直径＞150mm，伸长率≥21％ 【主要特征】 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的
钢材性能有影响？ 1．化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。 6．为什么薄钢板的强度比厚钢板的强度高(或钢材的强度按其厚度或直径分
45号钢 45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。 化学成分 含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量<=0.25%。处理方法 热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600. 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 模板,梢子,导柱等,但须热处理。 钢是含碳量在0.021%-2.11%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。指含碳量小于2％的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 什么是碳钢板？ 炭素结构钢、优质炭素结构钢、容器钢板，低合金结构钢、合金结构钢、弹簧钢及轴承钢、工具钢、和耐热钢等等 q235 q345 号钢优碳板 钢板的综合分类 (1)普通钢a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢 不锈钢属于合金钢的范畴 常用钢板的密度为7.85g/mm3 ， 钢板重量=密度×体积 不锈钢有哪些型号 按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。 200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢 300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢 301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。 302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。 303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。 304—即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。 309—较之304有更好的耐温性。 316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1] 不锈钢水桶型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。 400 系列—铁素体和马氏体不锈钢。 408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。 409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。 410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。 416—添加了硫改善了材料的加工性能。 420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。 430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。 440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。
钢结构材料的机械性能及材料分类、选型1.3.3 钢结构材料的力学性能 碳素结构钢的应力-应变曲线 1.3.3.1 受拉、受压及受剪时的性能 钢材标准试件在常温静载情况下，单项均匀受拉试验时的荷载—形（F—L）曲线或应力——应变（σ—ε）曲线。由此曲线可获得许多有关钢材的性能。 （1）强度性能 σ—ε曲线的OP段为直线，表示钢材具有完全弹性性质，这时应力可由弹性模量E定义，即σ—Eε，而E=tanα，P点应力称为比例极限。 曲线的PE段仍具有弹性，但非线性，即为非线性弹性阶段，这时的模量称为切线模量，E t=dσ/dε。此段上限E点的应力称为弹性极限。弹性极限和比例极限相距很近，实际上很难区分，故通常只提比例极限。 随着荷载的增加，曲线出现ES段，此段表现为非弹性性质，即卸荷曲线成为与OP平行的直线，留下永久性的残余变形。此段上限
S点的应力称为屈服点。对于低碳钢，出现明显的屈服台阶SC段，即在应力保持不变的情况下，应变继续增加。 在开始进入塑性流动范围是，曲线波动较大，以后逐渐趋于平稳，其最高点和最低点分别称为上屈服强度（R eH）和下屈服强度（R eL）点。上屈服强度和试验条件（加荷速度、试件形状、试件对中的准确性）有关；非屈服点则对此不太敏感，设计中则以下屈服强度为依据。 对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比例极限和屈服强度比较接近，且屈服点前的应变很小（对低碳钢约为0.15%）。为了简化计算，通常假定屈服点以前钢材为完全弹性的，屈服点以后则为完全塑性的，这样就可把钢材视为理想的弹—塑性体，其应力应变曲线表现为双直线。当应力达到屈服点后，结构将产生很大的残余变形（此时，对低碳钢εc=25%），表明钢材的承载能力达到了最大值。因此，在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力值。 理想的弹-塑性体的应力-应变曲线 高强度钢材无明显屈服点和屈服台阶。这类钢的屈服条件是根据试验分析结果而人为规定的，故称为条件屈服强度。条件屈服强度是以卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义的。
建筑钢材的主要技术性能-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
建筑钢材 概述 金属材料一般包括黑色金属和有色金属两大类。在建筑工程中应用最多的钢材属于黑色金属。建筑钢材包括钢结构用型钢（如钢板、型钢、钢管等）各钢筋混凝土用钢筋（如钢筋、钢丝等）。钢材是在严格的技术控制条件下生产的，与非金属材料相比，具有品质均匀稳定、强度高、塑性韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大。 一、钢材的冶炼 钢是由生铁冶炼而成。生铁的冶炼过程是；将铁矿石、熔剂（石灰石）、燃料（焦炭）置于高炉中，约在1750℃高温下，石灰石志铁矿石中的硅、锰、硫、磷等经过化学反应，生成铁渣，浮于铁水表面。铁渣和铁水分别从出渣口和出铁口排出，铁渣排出时用水急冷得水淬矿渣；排出生铁中含有碳、硫、磷、锰等杂质。生铁又分为炼钢生铁（白口铁）和铸造生铁（灰口铁）。生铁硬而脆、无塑性和韧性，不能焊接、锻造、轧制。 炼钢就是将生铁进行精练。炼钢过程中，在提供足够氧气的条件下，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中被除去，从而使碳的含量降低到一定的限度，同时把其他杂质的含量也降低到允许范围内。所以，在理论上凡是含碳量在2%以下，含有害杂质较少的Fe-C合金都可称为钢。根据炼钢设备的不同，常用的炼钢方法有空气转炉法、氧气转炉法、平炉法、电炉法。 二、钢材的分类 钢材的品种繁多，分类方法很多，通常有按化学成分、质量、用途等几种分类方法。钢的分类见表一，目前，在建筑工程中常用的钢种是普通碳素钢和普通低合金结构钢。
钢结构使用材料说明 一、钢材材料 1、钢结构常用钢材依照外形分类如下： A、H型：热轧H型钢（用途：钢柱、钢梁、次构件） 焊接H型钢（用途：钢柱、钢梁、次构件） 工字钢（用途：次构件） 高频焊H型钢（用途：檩条、次构件） B、板型：卷板（用途：钢柱、钢梁、零件板） 中厚板（用途：钢柱、钢梁、零件板） 扁铁（用途：背衬板、栏杆踢脚板） 花纹板（用途：平台板、楼梯踏步板） C、圆型：圆钢（用途：支撑、地脚螺栓、拉条） 螺纹钢（用途：预埋件） 直缝焊管（用途：管桁架、套管、栏杆、次构件） 无缝管（用途：管桁架、网架、次构件） 螺旋焊管（用途：管桁架、次构件） 扩管（用途：管桁架、次构件） D、方型：方管（用途：次构件） 方钢（用途：次构件） E、L型：角钢（用途：桁架、偶撑、支撑次构件） F、T型：T型钢（用途：桁架、次构件） G、C型：槽钢（用途：次构件） 2、钢结构常用钢材依照材质分类如下： A、普通碳素结构钢（Q235）：屈服强度235MPa B、低合金钢结构钢（Q345）：屈服强度345MPa C、以上材质中尚有等级分类：Q235A（B、C、 D、E）、Q345A（B、C、D、E） 所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已！ A，B，C，D，E所不同的， 指的是它们性能中冲击温度的不同。 例如：Q235A级，是不做冲击；
Q235B级，是20度常温冲击； Q235C级，是0度冲击； Q235D级，是-20度冲击； Q235E级，是－40度冲击。 元素含量：A、B、C、D、E硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，其它递减 二、焊材材料 1、埋弧焊： A、Q235材料对应焊丝H08A，配套焊剂SJ431 B、Q345材料对应焊丝H08MnA，配套焊剂SJ101 2、手工焊： A、Q235材料对应焊条E43** B、Q345材料对应焊条E50** 3、二氧化碳保护焊： A、Q235、Q345材料对应焊丝：H08MnsSi 三、油漆材料 1、底漆： A、醇酸类底漆：醇酸红丹（铁红、中灰）防锈底漆 B、环氧类底漆：环氧富锌防锈底漆 C、无机类底漆：无机锌粉底漆 D、氯化橡胶类底漆：铝粉氯化橡胶防锈漆 E、聚氨酯类底漆： 2、中间漆： A、醇酸类：醇酸铁红中间漆 B、环氧类：环氧树脂中间漆、环氧三聚磷酸铝中间漆 3、面漆： A、醇酸类：醇酸调和面漆、醇酸磁漆 B、环氧类：环氧面漆 C、聚氨酯：聚氨酯面漆
45号钢也有叫“油钢” 45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为：S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN 称为：C45。国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。一般，市场现货热轧居多。冷轧规格1.0~4.0mm之间。山西永鑫生锻造专业生产45号钢。 常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。 正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后，其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢，但该钢淬透性较低，水中临界淬透直径为12~17mm，水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm时，经调质或正火后，其力学性能相近，对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性，而大
型零件，则以正火处理为宜，所以，此钢通常在调质或正火状态下使用。 液相线温度 1495℃左右，碳含量0.42~0.50%。 参考对应钢号：中国GB标准钢号45；日本JIS标准钢号S45C/S48C；德国DIN 标准材料钢号 1.0503；德国DIN标准钢号C45；英国BS标准钢号IC45/080A47；法国AFNOR标准钢号CC45；法国NF标准钢号C45；意大利UNI标准钢号C45；比利时NBN标准钢号C45-1；瑞典SS标准钢号1650；西班牙标准钢号F.114；美国AISI/SAE标准钢号1045；国际标准化组织ISO标准钢号C45E4。 化学成分 C：0.42~0.50 Si：0.17~0.37 Mn：0.50~0.80 P：≤0.040 S：≤0.045 Cr：≤0.25 Ni：≤0.25 Cu：≤0.25[1] 密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.269。 处理方法 热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600。 45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做
钢结构房屋材料要求 （上海铂派实业） 1、强度 钢材的强度指标由弹性极限σe，屈服极限σy，和抗拉极限σu，设计时以钢材的屈服强度为基础，屈服强度高可以减轻结构的自重，节省钢材，降低造价。抗拉强度σu即是钢材破坏前所能承受的最大应力，此时的结构因塑性变形很大而失去使用性能，但结构变形大而不垮，满足结构抵抗罕遇地震时的要求。…σu/σy值的大小，可以看作钢材强度储备的参数。 2、塑性 钢材的塑性一般指应力超过屈服点后，具有显著的塑性变形而不断裂的性质。衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收缩率ψ。 3、冷弯性能 钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力。钢材的冷弯性能是用冷弯实验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能。 4、冲击韧性 钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下，断裂过程中吸收机械动能的一种能力，是衡量钢材抵抗冲击荷裁作用，可能因低温、应力集中，而导致脆性断裂的一项机械性能。一般通过标准试件的冲击试验来获得钢材的冲击韧性指标。 5、焊接性能 钢材的焊接性能是指在—定的焊接工艺条件下，获得性能良好的焊接接头。焊接性能可分为焊接过程中的焊接性能和使用性能上的焊接性能两种。焊接过程中的焊接性能是指焊接过程中焊缝及焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却不产生冷却收缩裂纹的敏感性。焊接性能好，是指在一定焊接工艺条件下，焊缝金属和附近母材均不产生裂纹。使用性能上的焊接性能是指焊缝处的冲击韧性和热影响区内延性性能，要求焊缝及热影响区内钢材的力学性能不低于母材的力学性能。我国采用焊接过程的焊接性能试验方法，也采用使用性使用性质上的焊接性能试验方法。 6、耐久性 影响钢材耐久性的因素很多。首先是钢材的耐腐蚀性差，必须采取防护措施，防止钢材腐蚀生锈。防护措施有：定期对钢材油漆维护，采用镀锌钢材，在有酸，碱，盐等强腐蚀介质条件下，采用特殊防护措施，如海洋平台结构采用“阳极保护”措施防止导管架腐蚀，在导管架上固定上锌锭，海水电解质会自动先腐蚀锌锭，从而达到保护钢导管架的功能。其次由于钢材在高温和长期荷载作用下，其破坏强度比短期强度降低较多，故对长期高温作用下的钢材，要测定持久强度。钢材随时间推移会自动变硬、变脆、即“时效”现象。对低温荷载作用下的钢材要检验其冲击韧性。[ （上海铂派实业）
一、钢材的主要性能 钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。 技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。 力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。工艺性能包括冷弯性能和可焊性。 （1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。 屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。 抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。 对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25； 实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3； 强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。 钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率随钢筋强度的增加而降低。 冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。 （2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。 （3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。 二、钢筋的工艺性能 1、钢材的性能主要有哪些内容 钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能，包括冷弯性能和可焊性。 (1)抗拉性能。表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗 拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。 屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。 抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6～0.65，低合金结构钢为0.65～0.75，合金结构钢为0.84～0.86。
45号钢 简介 45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。 化学成分 含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量<=0.25%。 处理方法 热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600. 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 模板,梢子,导柱等,但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 材料力学性能 对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。弹性阶段的力学性能有：①比例极限。应力与应变保持成正比关系的应力最高限。当应力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定律，即应力与应变成正比。②弹性极限。弹性阶段的应力最高限。在弹性阶段内，载荷除去后，变形全部消失。这一阶段内的变形称为弹性变形。绝大多数工程材料的比例极限与弹性极限极为接近，因而可近似认为在全部弹性阶段内应力和应变均满足胡克定律。③弹性模量。弹性阶段内，法应力与线应变的比例常数（E）。④剪切弹性模量。弹性阶段内，剪应力与剪应变的比例常数（G）。⑤泊松比。垂直于加载方向的线应变与沿加载方向线应变之比（ν）。上述3种弹性常数之间满足G＝E／2（1＋v）。塑性阶段的力学性能有：①屈服强度。材料发生屈服时的应力值。又称屈服极限。屈服时应力不增加但应变会继续增加。②条件屈服强度。某些无明显屈服阶段的材料，规定产生一定塑性应变量（例如0.2％）时的应力值，作为条件屈服强度。应力超过屈服强度后再卸载，弹性变形将全部消失，但仍残留部分不可消失的变形，称为永久变形或塑性变形。③强化与强度极限。应力超过屈服强度后，材料由于塑性变形而产生应变强化，即增加应变需继续增加应力。这一阶段称为应变强化阶段。强化阶段的应力最高限，即为强度极限。应力达到强度极限后，试样会产生局部收缩变形，称为颈缩。④延伸率（δ）与截面收缩率（ψ）。试样拉断后长度与横截面积的改变量与加载前比值的百分数，即δ＝（lb －l0）／l0×100％，ψ＝（A0－Ab）／A0×100％。式中l0、A0分别为试
什么是滞回曲线 在力循环往复作用下，得到结构的荷载－变形曲线。它反映结构在反复受力过程中的变形特征、刚度退化及能量消耗，是确定恢复力模型和进行非线性地震反应分析的依据。又称恢复力曲线（restoring force curve）。 结构几种常见的滞回形状 结构常见的几种滞回形状 结构或构件滞回曲线的典型形状一般有四种:梭形、弓形、反S形和Z形。 梭形说明滞回曲线的形状非常饱满，反映出整个结构或构件的塑性变形能力很强，具有很好的抗震性能和耗能能力。例如受弯、偏压、压弯以及不发生剪切破坏的弯剪构件，具有良好塑性变形能力的钢框架结构或构件的P一△滞回曲线即呈梭形。 弓形具有“捏缩”效应，显示出滞回曲线受到了一定的滑移影响。滞回曲线的形状比较饱满，但饱满程度比梭形要低，反映出整个结构或构件的塑性变形能力比较强，节点低周反复荷载试验研究性能较好，.能较好地吸收地震能量。例如剪跨比较大，剪力较小并配有一定箍筋的弯剪构件和压弯剪构件，一般的钢筋混凝土结构，其滞回曲线均属此类。 反S形反映了更多的滑移影响，滞回曲线的形状不饱满，说明该结构或构件延性和吸收地震能量的能力较差。例如一般框架、梁柱节点和剪力墙等的滞回曲线均属此类。
Z形反映出滞回曲线受到了大量的滑移影响，具有滑移性质。例如小剪跨而斜裂缝又可以充分发展的构件以及锚固钢筋有较大滑移的构件等，其滞回曲线均属此类。 滞回曲线的评价描述方法 一般采用观察滞回曲线饱满程度来评价滞回曲线，越饱满，说明塑性和韧性好，峰值点越高，材料性能越好。对于更一般问题，常定义耗能指标（Hysteresis energy dissipation index），用来表示每一循环的滞回耗能。采用言行参数来评价延性性能。滞回曲线的物理意义为：地震时，结构处于地震能量场内，地震将能量输入结构，结构有一个能量吸收和耗散的持续过程。当结构进入弹塑性状态时，其抗震性能主要取决于构件耗能的能力。滞回曲线中加荷阶段荷载－位移曲线下所包围的面积可以反映结构吸收能量的大小；而卸荷时的曲线与加载曲线所包围的面积即为耗散的能量。这些能量是通过材料的内摩阻或局部损伤（如开裂、塑性铰转动等）而将能量转化为热能散失到空间中去。因此，滞回曲线中滞回环的面积是被用来评定结构耗能的一项重要指标。 什么是骨架曲线 骨架曲线就是指往复加载过程中各次滞回曲线峰点的连线，给出了结构的发生塑性变形后·内力或者应力的路径。由骨架曲线可以分析结构或构件的承载力和变形能力，并定义表征构件特征的若干控制点。试验表明，一般情况下滞回曲线峰点的连线与单调加载时的荷载－位移曲线（力－变形曲线）很相近，可以用静力单调加载得到的曲线代替往复加载时的骨架曲线。双线性模型、Ramberg-Osgood 模型和Bouc-Wen模型