二、鋼材的冷加工強(qiáng)化、時(shí)效處理和焊接
(一)冷加工強(qiáng)化和時(shí)效處理
冷加工是在常溫下進(jìn)行機(jī)械加工,包括冷拉、冷拔、冷扭、冷沖和冷壓等各種方式 通過冷加工產(chǎn)生塑性變形,不但改變鋼材的形狀和尺寸,而且還能改變鋼的晶體結(jié)構(gòu),從 而改變鋼的性能。
對(duì)土木工程用鋼筋在常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔和冷軋,使之產(chǎn)生塑性變形,從而提高 服強(qiáng)度,相應(yīng)降低了塑性和韌性,這種加工方法稱為鋼筋的冷加工(也稱冷加工強(qiáng)化)。
產(chǎn)生冷加工強(qiáng)化的原因是:鋼材在冷加工變形時(shí),由于晶粒間已產(chǎn)生滑移,晶粒刪 改變,有的被拉長(zhǎng),有的被壓扁,甚至變成纖維狀。同時(shí)在滑移區(qū)域,晶粒破碎,晶格歪扭,從而對(duì)繼續(xù)滑移造成阻力,要使它重新產(chǎn)生滑移就必須增加外力,這就意味著屈服強(qiáng)度有所提高,但由于減少了可以利用的滑移面,故鋼的塑性降低。另外,在塑性變形中產(chǎn) 生了內(nèi)應(yīng)力,鋼材的彈性模量降低。
鋼材經(jīng)冷加工后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸提高,而塑性和 性逐漸降低的現(xiàn)象,稱為應(yīng)變時(shí)效,簡(jiǎn)稱時(shí)效。
經(jīng)過冷拉的鋼筋在常溫下存放(15 ~ 20) d;或加熱到( 100 ~ 200 )0C并保持一定時(shí)間 這個(gè)過程稱為時(shí)效處理,前者稱為自然時(shí)效,后者稱為人工時(shí)效。 冷拉以后再經(jīng)時(shí)效處理的鋼筋,其屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高,抗拉極限強(qiáng)度稍有增長(zhǎng),塑性繼續(xù)降低。由于時(shí)效過程中內(nèi)應(yīng)力消減,故彈性模量可基本恢復(fù)。
鋼材產(chǎn)生時(shí)效是由于溶于α-Fe品格中的氮和氧等原子,以Fe4N與FeO的形式析出并向缺陷處移動(dòng)和聚集。當(dāng)鋼材冷加工塑性變形后,或受動(dòng)載的反復(fù)振動(dòng),都會(huì)促進(jìn)氮、氧原子的移動(dòng)和聚集,加速時(shí)效的發(fā)展,使晶格畸變加劇,阻礙晶粒發(fā)生滑移,增加了抵抗塑性變形的能力。
(一)冷加工強(qiáng)化和時(shí)效處理
冷加工是在常溫下進(jìn)行機(jī)械加工,包括冷拉、冷拔、冷扭、冷沖和冷壓等各種方式 通過冷加工產(chǎn)生塑性變形,不但改變鋼材的形狀和尺寸,而且還能改變鋼的晶體結(jié)構(gòu),從 而改變鋼的性能。
對(duì)土木工程用鋼筋在常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔和冷軋,使之產(chǎn)生塑性變形,從而提高 服強(qiáng)度,相應(yīng)降低了塑性和韌性,這種加工方法稱為鋼筋的冷加工(也稱冷加工強(qiáng)化)。
產(chǎn)生冷加工強(qiáng)化的原因是:鋼材在冷加工變形時(shí),由于晶粒間已產(chǎn)生滑移,晶粒刪 改變,有的被拉長(zhǎng),有的被壓扁,甚至變成纖維狀。同時(shí)在滑移區(qū)域,晶粒破碎,晶格歪扭,從而對(duì)繼續(xù)滑移造成阻力,要使它重新產(chǎn)生滑移就必須增加外力,這就意味著屈服強(qiáng)度有所提高,但由于減少了可以利用的滑移面,故鋼的塑性降低。另外,在塑性變形中產(chǎn) 生了內(nèi)應(yīng)力,鋼材的彈性模量降低。
鋼材經(jīng)冷加工后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸提高,而塑性和 性逐漸降低的現(xiàn)象,稱為應(yīng)變時(shí)效,簡(jiǎn)稱時(shí)效。
經(jīng)過冷拉的鋼筋在常溫下存放(15 ~ 20) d;或加熱到( 100 ~ 200 )0C并保持一定時(shí)間 這個(gè)過程稱為時(shí)效處理,前者稱為自然時(shí)效,后者稱為人工時(shí)效。 冷拉以后再經(jīng)時(shí)效處理的鋼筋,其屈服點(diǎn)進(jìn)一步提高,抗拉極限強(qiáng)度稍有增長(zhǎng),塑性繼續(xù)降低。由于時(shí)效過程中內(nèi)應(yīng)力消減,故彈性模量可基本恢復(fù)。
鋼材產(chǎn)生時(shí)效是由于溶于α-Fe品格中的氮和氧等原子,以Fe4N與FeO的形式析出并向缺陷處移動(dòng)和聚集。當(dāng)鋼材冷加工塑性變形后,或受動(dòng)載的反復(fù)振動(dòng),都會(huì)促進(jìn)氮、氧原子的移動(dòng)和聚集,加速時(shí)效的發(fā)展,使晶格畸變加劇,阻礙晶粒發(fā)生滑移,增加了抵抗塑性變形的能力。