什么是钢材的冷加工强化处理?常见的冷加工方法
将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧,使之产生塑性变形,从而提高强度,但同时钢材的塑性和韧性会降低、脆性增加,这个过程称为冷加工强化处理。什么是钢材的冷加工强化处理?冷加工处理的原理及加工方法
(1)冷加工处理的原理
钢材冷加工现象的实质是塑性变形造成的钢材内部组织结构变化。冷加工会使钢材产生很大的塑性变形,塑性变形的实质是位错运动。位错运动是指一部分晶粒相对另一部分晶粒发生滑移,晶粒相对滑移,拉伸时晶粒被拉长,压缩时晶粒被压扁,滑移处的晶粒甚至破碎,晶格畸变,晶体缺陷非常严重,不再是规则的晶体结构。随着变形过程的进行,位错密度增高,并相互作用,形成大量固定位错,它们对位错运动和位错源的动作起着阻碍作用,故需要更大的应力才能使变形继续进行;当变形更大时,位错缠结,使位错运动极为困难,导致钢材抵抗变形的能力增高,从而钢材的屈服点提高,塑性韧性下降。
(2)常见的冷加工方法
1)冷拉,在常温下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)的任一点处,钢材在此阶段有一些塑性变形,但是不超过钢材的极限强度。然后缓慢卸去荷载,则当再度加载时,其屈服强度将有所提高,而其塑性变形能力将有所降低,如图8.12所示。钢筋冷拉后,屈服强度可提高20%~30%,可节约钢材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,拔成一定截面尺寸的钢丝或细钢管。钢筋在冷拔过程中,不仅受拉,同时还受到挤压,因而冷拔的作用比纯冷拉作用强烈。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%,但塑性大大降低,具有硬钢的性质。
3)冷轧,将圆钢在冷轧机轧成断面形状规则的钢筋,一方面可以提高钢筋的强度;另一方面可以使钢筋与混凝土之间有更好的黏结力。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均匀性。
建筑工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有明显的经济效益。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设计截面或减小钢筋混凝土中配筋数量,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,也起到节约钢材的目的。除了节约钢材之外,钢筋冷拉还有利于简化施工工艺。冷拉盘圆钢筋可以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,容易造成裂纹的出现;冷拔钢丝的屈强比比较大,相应的安全储备较小。
页:
[1]