加工方法對鋼材性能影響

1、土木工程材料加工方法對鋼材性能的影響三類加工方法冷加工是指在常溫下，通過冷拉、冷拔冷軋或冷扭等方式，使鋼材產(chǎn)生塑性變形的機(jī)械加工方法熱加工是指將鋼材加熱到塑性變形階段后，再進(jìn)行整體成型加工的方法主要有加熱鍛造和熱軋兩種熱處理是將鋼材在固態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其金相組織和顯微結(jié)構(gòu)組織，從而獲得所需性能的一種工藝過程冷加工強(qiáng)化和時效強(qiáng)化對鋼材性能的影響鋼筋經(jīng)冷拉時效后的鋼筋經(jīng)冷拉時效后的-曲線如圖曲線如圖2-82-8所示。圖所示。圖中中OBCDOBCD是鋼筋未經(jīng)冷拉時的是鋼筋未經(jīng)冷拉時的-曲線，曲線，OKCDOKCD為為鋼筋冷拉而未經(jīng)時效的鋼筋冷拉而未經(jīng)時效的-曲線，曲線，OKCDO

2、KCD是鋼筋經(jīng)冷拉時效后的是鋼筋經(jīng)冷拉時效后的-曲線。冷拉就是將鋼曲線。冷拉就是將鋼筋拉至超過其屈服強(qiáng)度的某一點筋拉至超過其屈服強(qiáng)度的某一點K K，然后緩慢卸載，然后緩慢卸載，由于鋼筋已產(chǎn)生塑性變形，故曲線沿著與由于鋼筋已產(chǎn)生塑性變形，故曲線沿著與OBOB近于平近于平行的直線行的直線KOKO回到回到OO點，點，OOOO為殘余應(yīng)變。如立為殘余應(yīng)變。如立即重新張拉，則即重新張拉，則-曲線沿曲線沿OKOK上升至上升至K K點屈服，點屈服，然后仍沿原來的然后仍沿原來的-曲線發(fā)展，表明鋼材冷拉后曲線發(fā)展，表明鋼材冷拉后屈服強(qiáng)度提高。若在屈服強(qiáng)度提高。若在K K點卸荷后，不立即張拉，而點卸荷后，不立即張拉

3、，而是經(jīng)過時效處理后再張拉，則其是經(jīng)過時效處理后再張拉，則其-曲線將沿曲線將沿OKCDOKCD發(fā)展，表明鋼筋冷拉時效后，屈服強(qiáng)發(fā)展，表明鋼筋冷拉時效后，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都得到提高。度和抗拉強(qiáng)度都得到提高。 冷拉冷拉機(jī)械及鋼材冷拔 冷拔是將鋼筋用強(qiáng)力拔過截面小于鋼筋截面的拔絲模。在冷拔過程中，鋼筋不僅受拉，而且同時受到擠壓作用。經(jīng)過一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳鋼絲，其屈服強(qiáng)度可提高40%-60%，但已失去軟鋼的塑性和韌性，變得硬脆。冷軋 冷軋是將圓鋼在軋鋼機(jī)上輾軋成斷面按一定規(guī)律變化的鋼筋。冷軋能提高鋼材的強(qiáng)度及與混凝土之間的粘結(jié)力。由于鋼材在冷扎時縱向和橫向同時變形，因而能較好地保持其塑性

4、和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性。 鋼材的冷加工強(qiáng)化和時效處理產(chǎn)生冷加工強(qiáng)化的原因是：鋼材在冷加工變形時，由于晶粒間已產(chǎn)生滑移，晶粒形狀改變，有的被拉長，有的被壓扁，甚至變成纖維狀。同時在滑移區(qū)域，晶粒破碎，晶格歪扭，從而對繼續(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，隨著時間的延長，鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸提高，而塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變時效，簡稱時效。經(jīng)過冷拉的鋼筋在常溫下存放(1520)d；或加熱到(100200)并保持一定時間。這個過程稱為時

5、效處理，前者稱為自然時效，后者稱為人工時效。冷加工后再經(jīng)時效處理的鋼材，其屈服強(qiáng)度和抗拉極限度強(qiáng)度增加，硬度增加，塑性和韌性降低，即為冷加工強(qiáng)化。熱加工對鋼材性能的影響 在金屬學(xué)中，把高于金屬再結(jié)晶溫度的加工叫熱加工。熱加工可分為金屬鑄造、熱扎、鍛造、焊接和金屬熱處理等工藝。有時也將熱切割、熱噴涂等工藝包括在內(nèi)。熱加工能使金屬零件在成形的同時改善它的組織，或者使已成形的零件改變結(jié)晶狀態(tài)以改善零件的機(jī)械性能。鑄造、焊接是將金屬熔化再凝固成型。 建筑用鋼的熱加工方式基本用熱軋，通過熱軋能夠消除鋼材中的氣泡，細(xì)化晶粒，提高鋼材的質(zhì)量。熱加工方式超音頻感應(yīng)加熱熱噴涂加工 熱加工熱處理退火退火正火正火淬

6、火淬火回火熱處理是將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變熱處理是將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變其晶體組織，或清除鋼中應(yīng)力，從而得到所需性能的一其晶體組織，或清除鋼中應(yīng)力，從而得到所需性能的一種工藝種工藝常用的熱處理方法1.退火 退火是將鋼材加熱至一定溫度，保持一定時間后，在退火爐中緩慢冷卻至室溫的過程。按加熱溫度可分為低溫退火和完全退火等，低溫退火是指加熱至723（鐵素體基本組織轉(zhuǎn)變溫度）以下的退火工藝；完全退火是指加熱至723以上的退火工藝。退火使鋼材硬度降低，塑性和韌性提高。2.正火 正火是將鋼材加熱至723以上，保持一定時間后，在空氣中緩慢冷卻的過程。與退火相比，正火后鋼材的

7、強(qiáng)度和硬度較高，而塑性降低。3.淬火 淬火是將鋼材加熱至723以上，保持一定時間后，放入水或油等冷卻介質(zhì)中急冷的過程。淬火使鋼材的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性明顯降低。4.回火 回火是將淬火后的鋼材重新加熱至723以下，保持一定時間后，緩慢冷卻至室溫的過程?；鼗鹂上摬拇慊饡r產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，其硬度稍有降低，塑性和韌性得到改善。 熱處理熱處理工藝供應(yīng)鋼熱處理有關(guān)建筑鋼材的熱處理建筑鋼材有時也可采用適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ㄟM(jìn)行強(qiáng)化，其強(qiáng)化的微觀機(jī)理主要體現(xiàn)以下幾個方面：1.細(xì)晶強(qiáng)化在鋼的冶煉中，加入某些合金元素，會使鋼液凝固時結(jié)晶核心增多，即單位體積內(nèi)晶粒的數(shù)目增多，晶粒就越細(xì)，晶界也就越多，對晶體中位錯運動的阻力增大，從而使鋼的強(qiáng)度提高，稱為細(xì)晶強(qiáng)化。2.固溶強(qiáng)化在鋼的冶煉中，加入某些合金元素形成固溶體，由于固溶體中溶質(zhì)原子與溶劑原子的大小不同，會使鋼晶體中的晶格發(fā)生畸變