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1、1,金属材料室温拉伸、弯曲试验方法培训课讲义,监理检测网 监理检测网论坛 监理检测人才网 ,2,一、基本概念,1、钢与铁的主要区别：（1）成分不同，钢主要为铁碳体，铁主要为铁氧体；（2）加工工艺；炼铁工艺目的主要为了脱氧，炼钢工艺主要目的主要为了脱碳；（3）其他：形貌、缺陷等； 2、建筑钢材的分类：建筑钢材按照不同的分类标准可以分为不同的种类，按照化学成分可以分类两类：碳素钢和合金钢；对于碳素钢也可以按照碳含量的高低分为低碳钢（含碳量小于0.25%）、中碳钢（含碳量在0.25%-0.6%）和高碳钢（含碳量大于0.6%，对于建筑用碳素钢材一般应小于0.8%）。,3,合金钢按照合金元素总量分为低合
2、金钢（合金元素总含量小于5%）、中合金钢（5-10%）和高合金钢（大于10%）。按照有害元素（S、P、O、N）的含量分为普通钢、优质钢和高级优质钢。按照脱氧程度，可以分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。按照钢材的形貌可以分为钢筋（主要品种有低碳钢热轧圆盘条、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等）和型钢（主要品种有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板和压型钢板等）。按照加工工艺可以分为热轧、冷轧、冷拉、冷扭等钢材。按照冶炼方式分为氧气转炉、平炉或电炉冶炼。,4,3、建筑钢材的主要力学性能：（1）抗拉性能：建筑钢材主要性能，有屈服点、抗拉强度和伸长率三个主
3、要技术指标；（2）冷弯性能：弯曲角度、弯心直径（部分钢材要求测试反复弯曲次数）；（3）冲击韧性；（4）表面硬度，常用的方法有布氏法（该方法可用于原位无损的测试钢结构性能）；洛氏法（一般用于热处理效果测试）；（5）耐疲劳性能，应力循环次数和疲劳寿命，对于大型钢结钢建筑，这一点很重要，也将是未来检测发展方向，即大型钢结构寿命预测和监控。,5,4、钢材的连接：连接方式主要有两种：焊接和机械连接。焊接方式主要有电弧焊、电渣压力焊等；机械连接方式主要有绑扎、套筒等。焊接质量检测方式有两种：取样试件试验和原位非破损检测。,6,二、常用检测依据,1、钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋GB 1499.2-
4、2007 2、钢筋混凝土用钢 第1部分：热轧光圆钢筋GB 1499.1-2008 3、碳素结构纲GB/T700-2006 4、钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T2975-1998,7,5、金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T228.1-2010 6、金属材料 弯曲试验方法 GB/T232-2010 7、钢筋焊接及验收规程 JGJ18-2003 8、钢筋焊接接头试验方法标准 JGJ/T27-2001 9、钢筋机械连接技术规程 JGJ107-2010,8,1、热轧光圆钢筋 GB1499.1-2008 （1）检验项目和数量,三、常见建筑钢材的技术指标,9,（2）主要工艺和力学性能技术指
5、标 主要工艺和力学性能指标分别见下表,10,2、混凝土用热轧带肋钢筋GB1499.2-2007 （1）名词术语 公称直径：与钢筋的公称横截面积相等的圆的直径。本标准推荐的公称直径范围为6-50mm。 牌号：由HRB和牌号的屈服点最小值构成。 （2）检验项目和数量,11,12,（3）主要工艺和力学性能指标分别见下表,注：钢筋实测抗拉强度值与实测屈服强度值之比不应小于1.25（解释：安全） 钢筋实测屈服强度值与屈服强度标准值之比不应大于1.3（解释：安全）,13,（4）组批和判定规则：GB/T17505 （5）试验方法 A、尺寸测量：精度、位置 B、反向弯曲：试验条件、方法、弯心直径 C、钢筋在最
6、大力下总伸长率的测定方法。（附录A）,14,3、碳素结构钢GB/T700-2006 （1）检验项目和数量,15,（2）主要工艺和力学性能指标分别见下表,16,注：1、Q195的屈服强度值仅供参考，不作为交货条件； 2、厚度大于100mm的钢材，抗拉强度下限允许降低20N/mm2。宽带钢（包括剪切钢板）抗拉强度的上限不作为交货条件。 3、厚度小于25mm的Q235B级钢材，如供方能保证冲击吸收功值合格，经需方同意，可不作检验。钢材厚度（直径）大于100mm时，弯曲试验由双方协商确定。,17,（3）组批规则 每批由同一牌号、同一炉罐号、同一质量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态组成，每批通常不
7、大于60吨，超过60吨的部分，每增加40吨，（或者不足40吨的余数）增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。,18,四、建筑钢材原材料试验方法,1、组批规则 2、常见建筑钢材取样位置和数量,19,20,（二）常用试验方法 1、拉伸试验 （1）试验环境：一般在10-35，对温度有严格要求的按照相关标准执行，如相关标准无明确要求，试验温度应为235 （2）名词术语 2.1、伸长率：原始标距的伸长与原始标距之比的百分率 2.2、A11.3 表示原始标距为11.3S1/2 的断后伸长率；A100mm 表示原始标距为100mm的断后伸长率。,21,2.3、上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最高应力
8、 2.4、下屈服强度：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力 2.5、规定非比例延伸强度（Rp）（新规范为：塑性延伸强度）：非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。RP0.2%表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 2.6、规定总延伸率强度（Rt）：总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。 2.7、规定残余延伸率强度（Rr）：卸除应力后残余延伸率等于规定的引伸计标距百分率时对应的应力。 2.8、断面收缩率：断裂后试样横截面积的最大减缩量与原始截面积之比的百分率,22,2.9、屈服强度：当金属材料呈现屈服现象，在试验期间达到塑性变形而力不增加的应力点。 2.10抗拉强度：试样拉断
9、过程中最大力所对应的应力。 2.11应力：试验期间任一时刻的力除以试验原始横截面积之商。 （3）拉伸过程 （4）试样制备,23,低碳钢受拉应力-应变图,24,钢材拉伸的四个阶段,1.弹性阶段 (oA) 2.屈服阶段 (AB) 3.强化阶段 (BC) 4.颈缩阶段 (CD),25,4.1比例试样与非比例试样：试样原始标距与原始横截面积有L=KS1/2关系的称为比例试样。国际常用比例系数为5.65，原始标距最小不小于15mm，当不能满足最小标距要求时可采用较高比例系数，优先采用11.3。 4.2钢筋一般不需要加工，保持钢筋原有截面，试样长度应大于夹持长度加原始标距的长度。 4.3各种型钢一般需要机
10、加工制备试样。,26,1.厚度大于0.1mm且小于3mm薄板和薄带使用的试样夹持头部一般应比平行长度(LC)部分宽，试样头部宽度应为2040mm，头部与平行长度应有过渡半径，至少有20mm的过渡弧相连接。平行长度不小于Lo+b2，Lo为原始标距；仲裁试验中，平行长度应为Lo+2b 。对于宽度等于或小于20mm的产品，试样宽度可以与产品的宽度相同，原始标距为50mm。 2厚度等于或大于3mm板材和扁材、以及直径或厚度等于或大于4mm线材、棒材和型材使用的试样可以加工成圆形、方形和矩形，其平行长度和夹持端间的过渡弧半径应为：圆形横截面试样075d(d为试样直径)；矩形横截面试样12mm。矩形横截面
11、试样推荐宽厚比不大于8：1，平行长度Lo+15So；仲裁试验平行长度Lo+2 So（ So试样原始横截面积)。圆形横截面试样平行部分直径不小于3mm，平行长度Lo2、仲裁试验平行长度Lo+2d。,27,3直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样通常为产品的一部分，不经机加工平行长度Lo+50mm，原始标距为200mm和100mm。 4管材使用的试样可以加工成全壁厚纵向弧形试样、管段试样、全壁厚横向试样或管壁厚度上的圆形截面试样。纵向弧形试样一般适用于管壁厚度大于05mm的管材，为便于夹持，可以压平夹持端部，但不应将平行长度部分压平。管状试样应在两端加塞头，塞头至标距标记的距离应不小于D4
12、(D管状试样外径)；仲裁试验的距离为D，也可将管段试样的两夹持端部压扁后加或不加扁块塞头后进行试验，但仲裁试验不允许压扁。横向弧形试样应采取特别措施进行校直。,28,（5）试验设备 试验机精度、量程；测定具有大延伸率性能，如抗拉强度等应使用不低于1级准确度的引伸计。 试验速率：有产品规定的按产品规定执行，否则需要满足以下要求： 上屈服强度：在弹性阶段和直至上屈服强度，试验机分离速率尽可能恒定，应力速率按下表选择：材料弹性模量小于150GPa（150 000MPa）如：锰、铝合金、铜、钛等，速率在2-20MPa/s；弹性模量大于等于150GPa，如：铁、钢、钨、镍基合金等，速率6-60 MPa/
13、s。 下屈服强度：应变速率在0.00025/s-0.0025/s之间。,29,试验机应为1级或优于1级的准确度。 测定规定非比例延伸强度的引伸准确度应不低于1级。 测定拉断后伸长率的仪器分辨力应高于0.1mm，准确到0.25mm。 原始横截面积测定的仪器分辨力应按表3-76选择. 原始横截面积测定的仪器分辨力要求,30,6.1原始横截面积(So)测定 热轧带肋钢筋、热轧光贺钢筋及冷轧带肋钢筋进行钢筋强度计算时，均采用钢筋的公称横截面面积。 经机加工的试样应在试样标距的两端及中间三处进行测量，取用三处测得的最小横截面积，其中矩形截面试样分别测量宽度和厚度；圆形截面试样应在两个相互垂直方向测量试样
14、的直径，取算术平均值计算截面积.管状试样应在其一端相互垂直方向测量外径和壁厚，分别取其平均值后计算面积，也可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度计算截面积。,31,厚度大于0.1且小于3薄板和薄带使用的试样原始横截面积测定应准确到0.2%；厚度等于或大于3板和扁材以及直径或厚度等于或大于4线材、和型材试样测量尺寸就准确到0.5%；直径或厚度小于4线材、棒材和型材及管材试样的原始横截面积测定应准确到1%。 通过计算得出的原始横截面积应至少保留4位有效数字.,32,6.2标记原始标记(Lo) 试样一般为比例试样,试样原始标距(Lo)与原始横截面积（So）有Lo=k So的关系，比例系数k一般5
15、.65。原始标距应不小于15。当试样横截面积太小，以至k采用5.65产不能满足此最小标距要求时，可采用较高值(优先采用11.3)或采用非比例试样。非比例试样原始标距与原始横截面积无关。 对于比例样应将原始标距的计算修约至最接近5的倍数，中间值向较大一方修约。,33,热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋均采用k值为5.65的比例试样，原始标距为5倍的钢筋直径；原始标距的标记应准确到1%。 进行原始标距标记时，如平行长度比原始标距长许多时，应标记一系列套叠的原始标距。可将每个原始距按3或3的整数倍进行等分。,34,6.3屈服强度测定 呈现明显屈服现象的钢材，应按相关产品标准规定测定上屈服强度或下屈服强度或两
16、者同时测定，如未做具体规定，应测定上屈服强度和下屈服强度，或仅下屈服强度（屈服阶段无力下降现象时）。试验速率：测定上屈服强度时，在弹性范围和直至上屈服点，拉伸速率应保持恒定并按上表控制。若仅测定下屈服强度，弹性范围内按上表的速率控制，在屈服即将开始前将应变速率调节至0.000250.0025/s间，并在屈服完成之前保持恒定。,35,拉伸速率要求,屈服强度检测常用三种方法：图解方法：试验时记录力-位移曲线，从曲线图读取首次下降前的最大力和不计初始瞬间效应时屈服阶段中的最小力；或者屈服平台的恒定力(屈服阶段无力下降现象时)。将其分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度。,36,指针方法：试验用测力度盘式试验时，读取测力指针首次回转前指示的最大力和不计初始瞬晨效时屈服阶段中指针的最小力，或者指针首次停止转动指示的恒定力 (屈服阶段无力下降现象时)。将其分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度或下服强度。 自动分析法：使用自动装置或自动测试系统进行分析测定，如利用电脑并编制
