林珑 发表于 2024-10-14 11:45:55

钢材冷加工处理的原理?常见的冷加工方法

钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧等操作,使其产生塑性变形,进而提高强度,然而此过程中钢材的塑性和韧性会降低,脆性则会增加,这个过程被称为冷加工强化处理。

(1)冷加工处理的原理:钢材冷加工现象的实质在于塑性变形引发的钢材内部组织结构变化。冷加工会使钢材产生极大的塑性变形,而塑性变形的本质是位错运动,即一部分晶粒相对另一部分晶粒发生滑移。在拉伸时,晶粒被拉长;压缩时,晶粒被压扁,滑移处的晶粒甚至会破碎,导致晶格畸变,晶体缺陷极为严重,不再呈现规则的晶体结构。随着变形过程的推进,位错密度不断增高且相互作用,形成大量固定位错,这些固定位错对位错运动和位错源的动作起到阻碍作用,所以需要更大的应力才能使变形继续进行。当变形进一步加大时,位错缠结,使得位错运动极为困难,从而使钢材抵抗变形的能力提高,钢材的屈服点上升,而塑性和韧性下降。

(2)常见的冷加工方法:
1)冷拉:在常温下利用冷拉设备对钢材进行张拉,将钢材拉至应力—应变曲线强化阶段(BC 段)的任意一点处。此阶段钢材会有一定的塑性变形,但不超过钢材的极限强度。随后缓慢卸去荷载,再度加载时,其屈服强度会有所提高,而塑性变形能力则会降低。钢筋冷拉后,屈服强度可提高 20%~30%,能节约钢材 10%~20%。钢筋经冷拉后,屈服阶段缩短,伸长率降低,材质变硬。
2)冷拔:将钢筋或钢管通过硬质合金拔丝模孔进行拉拔,每次拉拔断面缩小应控制在 10%以内,拔成特定截面尺寸的钢丝或细钢管。在钢筋冷拔过程中,不仅受到拉力,同时还承受挤压,所以冷拔的作用比单纯冷拉更为强烈。经过一次或多次冷拔后的钢筋,表面光滑,屈服强度可提高 40%~60%,但塑性大幅降低,具有硬钢的性质。
3)冷轧:将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。一方面能够提高钢筋的强度;另一方面可以增强钢筋与混凝土之间的黏结力。冷轧时,钢筋的纵向和横向同时发生变形,所以钢筋的塑性变形能力降低程度不大,在一定程度上能够保证钢材的塑性和内部结构的均匀性。

在建筑工程中,大量使用的钢筋采用冷加工强化具有显著的经济效益。经过冷加工的钢材在使用时,一方面可以适当减小钢筋混凝土结构的设计截面或减少钢筋混凝土中的配筋数量,从而达到节约钢材的目的;另一方面,冷加工时钢筋被拉长,即钢筋的长度有所增加,也起到节约钢材的作用。除了节约钢材之外,钢筋冷拉还有利于简化施工工艺。冷拉盘圆钢筋可省去开盘和调直工序;冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈工序一并完成。但冷拉后钢材变脆,屈服阶段缩短,伸长率降低,会给进一步冷加工带来困难,同时对焊接也不利,容易导致裂纹出现;冷拔钢丝的屈强比较大,相应的安全储备较小。
页: [1]
查看完整版本: 钢材冷加工处理的原理?常见的冷加工方法