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含碳量小于1.35%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用的早，成本低，性能范围宽，用量大。适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。
优质碳素结构钢（GB699-88）优质碳素结构钢简称碳结钢，它与普通碳钢相比，质量较优，规定有严格的化学成分，磷、硫等有害杂质含量较少。还同时保证力学性能的有关指标。碳结钢的性能主要取决干含碳，含碳量越高，钢的强度，硬度越高，塑性、韧性越低。根据含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳碳结构有良好的塑性和韧性，常经表面热处理制造要求表面硬而耐磨、心部有良好韧性的零件，如销轴、受力不大的小齿轮等。
含碳量较低的低碳钢、如08、08F、08Al等，有很好的塑性和冲压成型性能，是常用的冲压用钢。广泛用作汽车壳体、搪瓷器皿等。中碳碳结构性能适中，经过调质热处理有较高的综合力学性能，常用来制造一些尺寸较小的调质零件，如小轴、齿轮等，也可在正火状态下或经表面淬火制造一些对性能要求不高而尺寸较大的零件。高碳碳结构有较高的强度和硬度，常用来制造弹簧和要求耐磨的零件，也大用来拉制高强钢丝和制造钢丝绳。
韧性断裂特征:
塑性变形的同时进行着裂纹扩展，终发生韧性断裂，这个过程是缓慢的。金属材料的断裂过程通常需要消耗很多的能量，这是因为裂纹的萌生及亚稳态扩展阻力大同时速度慢所导致的。当材料的塑性变形持续地增加、承载截面的面积不断减小、所承受载荷大于强度极限(m)以及裂纹的进一步扩展达到临界长度时便会发生韧性断裂。其塑性应变可以达到5%以上。韧性断裂由于断裂的过程缓慢、且变形明显，因此通常不会导致构件出现灾难性的破坏。
韧性断裂可分为正断和斜断两种形式。正断裂是指断面取向垂直于大正应力，也被称作平面断裂，该种断裂容易发生在具有较大形变约束的条件下；斜断裂是指断面取向与大切应力的方向相同，也被称作斜断裂，当材料的滑移形变约束较小或者不受约束时容易发生斜断裂，平面应力作用下发生的断裂就是典型的斜断裂。韧性断裂有时这两种断裂方式单一存在，有时是两种断裂同时存在。
试验所使用的材料是高强度建筑用盘螺钢，其钢号为20 MnSiV，钢中所含的各种元素包括:微合金元素钒、以及碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、氢等，这些元素共同作用影响着钢筋的力学性能。除了钒元素和碳元素以外，其他元素都不是有意要加入，是由矿石和冶炼过程被带入的，被称为杂质元素。杂质元素对钢的性能也具有一定程度的影响，的相关标准对各类钢材化学成分进行了严格的规定，以确保钢材具有优良的质量。以下对几种常见的化学元素进行归纳，分析其对钢筋力学性能的影响机理。
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钢铁资源由于其广泛的分布、丰富的储量、低廉的价格、简单的冶炼方法、便于回收等优点，使其成为世界上应用面广的一种金属。随着我国城镇化的快速发展及建筑规模的不断增加，建筑业以支柱性产业的身份支撑着我国的经济发展，影响并带动着其他相关行业如原材料的加工、生产及其他第三产业的发展。抗拉强度和屈服强度强度达到 400MPa 级及以上的钢筋被称为高强度钢筋，其中直径在 6mm-12mm 螺纹钢筋被称为盘螺钢，广泛应用在预应力钢筋混凝土和钢筋混凝土中。与普通钢筋相比，盘螺钢是一种强度髙、综合性能优良、节能环保、使用寿命长且性高的钢筋材料。据中国钢铁工业协会统计山，我国年钢筋产量已经连续三年突破2 亿吨，2015 年钢筋产量 2.04 亿吨，其中高强度钢筋占 80%。
我国由于地理位置的原因是个多地震的，其中强度在 7~9 度的地震区有 101个，由中国地震烈度区划图，可知约总面积的三分之一地区位于7 度以上的地震区，并且全国总城市的约 45%位于这些地区。因此，建筑物的和人的生命直接取决于钢筋力学性能的好坏。近年来，高强度的地震频发给人们的生活带来了灾难性的后果，对钢筋性能的要求也随之增加，建筑结构的性能和抗震性问题引起了高度的关注和重视。从抗震性角度看，钢筋的塑韧性，尤其是大力下伸长率（均匀变形量）对钢筋的抗震性能非常重要。高强度钢筋的良好塑韧性、高强屈比、髙屈服强度可以大限度吸收地震能量，提髙建筑物的性凹。目前，许多都颁布实施了抗震钢筋的相关标准，各国虽然对钢筋抗震指标未形成一个统一的标准，但对建筑用高性能抗震钢筋的要求是相似的。
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