b)牌号为Q345，Q390,Q420的钢材都有较高的强度和较好的塑性、 韧性和焊接性能，被《规范》选为承重结构用钢。
2.硫（S）：钢材中的有害元素，具有热脆性（温度达到 800-1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，从而引 发热裂纹）。规范规定结构用钢中硫的含量不得超过 0.05%。
3. 氧（O）：有害杂质，与S相似。
4.磷（P）：磷在一定程度上可提高钢的强度和抗锈蚀的 能力。钢材中的有害元素，具有冷脆性（温度较低时 促使钢材变脆）。因此，磷的含量也要严格控制，规 范中规定不得超过0.045%。
1.碳（C）：形成钢材强度的主要成分，随其含量 增加，强度增加，塑性和韧性降低，可焊性和 抗腐蚀性降低。
碳素钢按碳含量区分，小于0.25％的为低 碳钢，介于0.25％和0.6％之间的为中碳钢， 大于0.6％的为高碳钢。钢结构用钢中，碳含 量一般控制在0.22%以下，当其含量在0.2％ 以下时，可焊性良好。
应力集中对σ-ε曲线关系的影响
(6)温度的影响
(N / mm 2 )
(%)
fu
正温范围：
（1）温度在150℃以内，钢材材
质变化很小，钢结构可用于温度 不高于150℃的场合。 （2）温度在250℃左右的区间内
δ fy
出现蓝脆现象，fu 有局向。
（3）当温度达到600℃时，钢材
（4）不同牌号和等级的钢材具有不同的转变温度区和转变温度，均应通过试验来确定。 在钢结构设计中，为了防止脆性破坏，选用钢材时应使其工作温度大于T1,接近T0。
(8) 钢材的疲劳
疲劳破坏的特征
定义：钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度，
但仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。
冲击断裂功
脆性破坏
两种破 坏均有
转变温 度区
塑性破坏
（2）钢材由塑性破坏转变为 脆性破坏是在温度区间T1 ～ T2内完成的，此温度区间称为 钢材的脆性转变温度区。
（3）在脆性转变温度以下，钢材表现为 完全的脆性破坏；而在全塑性转变温度以
T1 T0 T2 冲击韧性和温度关系示意图
试验温度
上，钢材则表现为完全的塑性破坏。
℃
进入热塑性状态，强度下降严重， 将丧失承载能力。
温度对钢材力学性能的影响
负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低， 逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十 分敏感。
（1）冲击功曲线的反弯点
T0称为转变温度。界限温度 T1和T2分别为脆性转变温度 和全塑性转变温度。
钢结构施工
学习情境1 钢结构平台施工
(1)化学成份的影响
钢材的化学成分直接影响钢的组织构造，从而影响 钢材的力学性能。铁（Fe）是钢材的基本元素，普通 碳素钢中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰 （Mn）等有益元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、 氮（N）等有害元素，这些总含量不大，约1%，但对 钢材力学性能却有很大影响。低合金钢中有＜5%的合 金元素，如铜(Cu)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、铬 (Cr)等。
应力集中现象
不同槽口试件静力拉伸试验的应力——应变曲线
σ (N/mm2)
0.4
700 ①
600
②
500
400
③
①
可以看出截面槽
φ10
②
口改变愈急剧，应 力集中现象愈厉害，
25
其抗拉强度愈高，
φ10
③
④ 但塑性愈差，破坏
300
100
的脆性倾向愈大。
200
φ10 ④
100
测距100
ε
0
10
20
30
%
d）《钢结构设计规范》将Q235牌号的钢材选为承重结构用钢。其化学成分和 脱氧方法、拉伸和冲击试验以及冷弯试验结果均应符合规范GB/T700的要 求。
第二章 钢结构的材料
（2）低合金高强度结构钢(GB/T 1591-1994)
a)含碳量均不大于0.20％，强度的提高主要依靠添加少量几种合 金元素来达到，但合金元素的总量低于5％。
9.铜（Cu）：提高抗锈蚀性，提高强度，对可焊性有一定 影响。
（3） 钢材的硬化
1.冷作硬化 在冷加工或一次加载使钢材产生较大 的塑性变形的情况下，卸载后再重新加载，钢 材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象 。
2.时效硬化 随着时间的增加，纯铁体中有一些数 量极少的碳和氮的固熔物质析出，使钢材的屈 服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降的现象 。 在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下， 会加速时效硬化的发展。
3.应变时效硬化 钢材产生一定数量的塑性变形后， 铁素体晶体中的固溶碳和氮更容易析出，从而 使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化现象。
在高温作用下会快速发展（人工时效）
a)时效硬化及冷作硬化
b) 应变时效硬化
硬化对钢材性能的影响
(5)应力集中的影响
在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽 口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化和内部 缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀， 而是在一些区域产生局部高峰应力，形成所谓 应力集中现象。
破坏过程：裂纹的形成----裂纹的扩展----最后的迅速断裂而破坏 破坏特点：
（1）疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开，属 于脆性破坏。 （2）疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口不同。一般脆性破坏后的断口 平直，呈有光泽的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特征是放射和年 轮状花纹。 （3）疲劳对缺陷十分敏感。
6 建筑用钢种类、规格和选用
6.1 建筑用钢的种类
（1）碳素结构钢（GB/T 700-1988）
a）碳素结构钢的表达方式由（屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号和 脱氧方法符号）四个部分组成。
b)质量等级符号是根据钢材的化学成分和冲击韧性不同化分为A、B、C、D共4 个质量等级。
c)脱氧方法符号也有四种，其中F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，Z代表镇静钢， TZ代表特种镇静钢，在具体标注时Z和TZ可以省略。
5.氮（N）：有害杂质，与P相似。
6.锰（Mn）：有益元素。在普通碳素钢中，是一种弱脱 氧剂，可提高钢材强度，与S形成MnS，熔点1600℃， 可以消除硫对钢材的热脆影响。
7.硅（Si）：有益元素。在普通碳素钢中，是一种强脱氧 剂，常与锰共同除氧，生成镇静钢。
8.钒（V）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物 具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。