钢材的性能是可变的。影响钢材性能的因素主要有以下7个方面。
一、化学成分的影响
基本成分为铁Fe——纯铁质软，碳素钢中含量占99%
碳C——含量增加，强度提高，塑性韧性降低，可焊性、疲劳性能降低，应限制碳C含量，一般不应超过0.22%，焊接结构中应低于0.2%
硅Si、锰Mn——有益元素，是脱氧剂，可提高强度，含量适当时，对塑性韧性无不良影响
硫S、磷P——有害元素，使钢材的塑性韧性降低，可焊性、疲劳性能降低，应严格控制其含量，一般硫S、磷P含量不超过0.045%。高温时S使钢变脆，即热脆；低温时P使钢变脆，即冷脆。
合金元素，如钒V、钛Ti、镍Ni等——能提高强度，不显著降低钢材的塑性，广泛用于高性能钢材中
二、钢材生产过程的影响——目前其影响在减弱
冶炼炉种：仅剩氧气转炉一种
钢的脱氧：
快速脱氧，脱氧不充分，钢水冒泡——沸腾钢F；沸腾钢目前已很少生产
脱氧充分——镇静钢Z；
脱氧程度位于以上两者之间——半镇静钢b；
有特殊要求的镇静钢——特殊镇静钢TZ
钢材的轧制：
连铸技术——由钢水直接浇成钢坯——通过轧机——轧成钢板、型钢等
轧制是在高温（1200～1300度）和压力作用下，是钢锭中的小气泡和裂纹弥合，使组织密实，消除微观缺陷。
钢板越薄，轧制次数越多，缺陷越少，强度越高；反之钢板越厚，则板材的强度越低。
——规范对不同厚度的钢材规定了不同的强度，可能条件下尽量选择厚度薄的钢材
三、温度的影响
正温区（0度以上）：
<200度——钢材性能变化不大
250度左右——钢材的塑性韧性均下降，呈现脆性破坏特征，钢材表面氧化膜呈蓝色，称为蓝脆
制作加工时应避免此温度区段
考虑一定的安全储备，规范规定150度环境温度时，应采取保温隔热措施
260～320度——钢材有徐变现象
>300度——钢材的强度、弹性模量开始显著下降，伸长率显著增大
>400度——钢材的强度、弹性模量急剧降低
达到600度——钢材的强度约为常温时的10%，钢结构的承载力几乎完全丧失
负温区（0度以下）：
随着温度的降低，钢材的塑性韧性降低，材料变脆，称为低温冷脆
钢材的冲击韧性值与温度的关系曲线的反弯点，即破坏形态由塑性破坏转为脆性破坏时对应的温度，称为脆性转变温度T0
——设计为保证结构低温工作的安全，选用钢材时，应使其脆性转变温度区的下限温度T1（T1<T0）低于结构所处的工作环境温度
四、钢材硬化的影响——不利用其硬化强度，并在需要的时候应消除硬化影响
冷加工硬化（或应变硬化）
钢材在常温下的加工，称为冷加工，如冷弯、冷轧、冷拔、冲孔、机械剪切等，会使钢材发生很大的塑性变形，从而使钢材的屈服强度提高，但同时其塑性和韧性降低，这种现象称为冷加工硬化，即应变硬化
——钢结构一般不利用冷加工硬化造成的强度提高，而且对直接承受动力荷载的钢结构还应设法消除冷加工硬化的影响。
——如对局部硬化区域，采用刨边、扩钻孔等方式予以消除
时效硬化
高温时融化于铁中的碳C和氮N，随着时间的增长和温度的变化，逐渐从铁中析出，形成碳化物和氮化物，使钢材的强度提高但塑性和韧性降低，称为时效硬化，俗称老化
不同钢种的时效硬化过程可从几小时到数十年
——重要结构要求对钢材进行人工快速时效后再进行冲击韧性检验，以保证其有足够的抗脆性破坏能力
——人工快速时效是指使钢材先产生10%左右的塑性变形，再加热至200～300度并保温1小时，再冷却至室温的过程
五、复杂应力状态的影响
钢材在单向受力条件下，具有明显的屈服阶段，塑性性能好
但在复杂应力条件下，其屈服则由各方向的应力大小及方向综合决定
相对于单向受拉情况，三向受拉时——塑性变差；一向受拉两向受压时——塑性变好
六、应力集中的影响
钢结构在缺陷或截面变化处附近将产生局部高峰应力，而其余部位应力较低，这种现象称为应力集中
在应力高峰区域存在的双向受拉或三向受拉的受力状态，使钢材有变脆的趋势，应力集中情况愈严重，钢材变脆倾向也愈严重。
——常温且静载荷作用下的构件，计算可不考虑应力集中的影响
——负温或动力荷载作用下，应力集中往往是引起构件脆性断裂的根源
——设计时应设法避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材
七、反复荷载的影响——疲劳破坏
钢材在反复荷载作用下，在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服强度时突然断裂的现象，称为钢材的疲劳或疲劳破坏
疲劳破坏的过程：微观缺陷处应力集中——反复荷载下裂纹扩展——形成宏观裂纹，脆性断裂
也即：钢结构中的微观缺陷——反复荷载作用下裂纹扩展（缺陷处应力集中——材料变脆——缺陷扩展，裂纹扩散）——重复上述过程，微小裂纹转为宏观裂纹——构件实际可用截面减小——脆性断裂
现行规范规定：直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化的循环次数超过5x104次时，应进行疲劳验算。
解决疲劳问题的思路：
增大截面往往是坏的
用高强度钢材解决不了问题
就从减小应力集中做起
八、学习视频链接（曹MOOC）
1. 化学成分、生产过程及温度影响 ——约20min
2. 钢材硬化、复杂应力和应力集中的影响——约18min
3. 反复荷载作用（疲劳的概念）——约18min
九、学习课件链接
