钢筋工：探讨钢筋的技术性质

1.钢筋的力学性能

（1）拉伸性能 拉伸性能是钢筋性能的重要指标。通过对钢筋的拉伸试验，可以测定钢筋的屈服点、抗拉强度及伸长率。

如图3-1所示是由钢筋拉伸试验所得的应力-应变曲线。从图中可以看出钢筋受拉经历了四个阶段：弹性阶段（O—A）、屈服阶段（A—B）、强化阶段（B—C）和颈缩阶段（C—D）。

1）屈服点 OA是一条直线，说明应力与应变成正比，如卸去拉力，试件能恢复原状，这种现象称为弹性变形，该阶段为弹性阶段。应力σ与应变ε的比值为常数，该常数称为弹性模量E（E=σ/ε），单位为MPa。弹性模量是反映钢筋抵抗变形的能力。

图3-1 钢筋应力-应变曲线

过了A点以后，应力应变不再成正比关系，开始出现塑性变形进入屈服阶段AB，当应力达到B_上点时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢筋出现了“屈服”现象。图中B_下点对应的应力值σ_s被规定为屈服点。钢筋受力达到屈服点以后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏，但已不能满足使用要求。故结构设计中一般以屈服点σ_s作为强度取值的依据。

2）抗拉强度 在BC阶段，钢筋又恢复了抵抗变形的能力，故称强化阶段。其中C点对应的应力值称为极限强度，又叫抗拉强度，用σ_b表示。

3）伸长率 过C点后，钢筋抵抗变形的能力明显降低，在试件的薄弱处，迅速发生较大的塑性变形出现“颈缩”现象（见图3-2），直至D点断裂。试件拉断后，标距长度的增量（L₁-L₀）与原始标距长度L₀的百分比称为伸长率δ，即

δ=（L₁-L₀）/L₀×100%

式中 δ——试件的伸长率；

L₀——试件原始标距长度（mm）；

L₁——试件拉断后标距长度（mm）。

伸长率反映了钢筋的塑性变形能力，伸长率越大，表明钢筋的塑性越好。

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图3-2 钢筋拉伸试件示意图

a）拉伸前 b）拉伸后

（2）冷弯性能 冷弯性能是指钢筋在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯有助于暴露钢筋的某些缺陷，如气孔、杂质和裂纹等，在焊接时，局部脆性及接头缺陷都可通过冷弯而发现，所以也可以用冷弯的方法来检验钢筋的焊接质量。

冷弯是通过检验试件经规定的弯曲程度后，弯曲处拱面及两侧面有无裂纹、起层、鳞落和断裂等情况进行评定的，一般用弯曲角度α以及弯心直径d与钢筋的厚度或直径a的比值来表示。如图3-3所示，弯曲角度越大，d与a的比值越小，表明冷弯性能越好。

（3）冲击韧度 冲击韧度是指钢筋抵抗冲击荷载而不破坏的能力。钢筋的化学成分、加工工艺及环境温度都会影响钢筋的冲击韧度。冲击韧度是采用专门的冲击试验机来进行测定的。

2.钢筋的化学成分对钢筋性能的影响

钢筋中含有多种化学成分，各种化学成分含量的大小对钢筋的性能有着不同的影响。

（1）碳（C） 碳是决定钢筋性质的主要元素。随着含碳量的增加，钢筋的强度和硬度相应提高，而塑性、冲击韧度和焊接性能相应降低。

图3-3 钢筋冷弯

（2）硅（Si） 硅的主要作用是提高钢筋的强度，而对钢的塑性及韧性影响不大。

（3）锰（Mn） 锰可提高钢筋的强度和硬度，还可改善钢筋的热加工性质。但锰含量较高时，将显著降低钢筋的焊接性。

（4）磷（P） 磷为有害元素，磷含量过高的钢筋，其冷脆性增大，塑性和韧性下降，焊接性降低。

（5）硫（S） 硫为有害元素，硫在钢中以FeS形式存在，FeS是一种低熔点化合物，它会降低钢筋的热加工性和焊接性。因此钢筋中要严格限制硫的含量。