结构工程师辅导：冷加工强化和时效处理

　　二、钢材的冷加工强化、时效处理和焊接

　　(一)冷加工强化和时效处理

　　冷加工是在常温下进行机械加工,包括冷拉、冷拔、冷扭、冷冲和冷压等各种方式 通过冷加工产生塑性变形,不但改变钢材的形状和尺寸,而且还能改变钢的晶体结构,从 而改变钢的性能。

　　对土木工程用钢筋在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧,使之产生塑性变形,从而提高 服强度,相应降低了塑性和韧性,这种加工方法称为钢筋的冷加工(也称冷加工强化)。

　　产生冷加工强化的原因是:钢材在冷加工变形时,由于晶粒间已产生滑移,晶粒删 改变,有的被拉长,有的被压扁,甚至变成纤维状。同时在滑移区域,晶粒破碎,晶格歪扭,从而对继续滑移造成阻力,要使它重新产生滑移就必须增加外力,这就意味着屈服强度有所提高,但由于减少了可以利用的滑移面,故钢的塑性降低。另外,在塑性变形中产 生了内应力,钢材的弹性模量降低。

　　钢材经冷加工后,随着时间的延长,钢的屈服强度和抗拉强度逐渐提高,而塑性和 性逐渐降低的现象,称为应变时效,简称时效。

　　经过冷拉的钢筋在常温下存放(15 ~ 20) d;或加热到( 100 ~ 200 )0C并保持一定时间 这个过程称为时效处理,前者称为自然时效,后者称为人工时效。 冷拉以后再经时效处理的钢筋,其屈服点进一步提高,抗拉极限强度稍有增长,塑性继续降低。由于时效过程中内应力消减,故弹性模量可基本恢复。

　　钢材产生时效是由于溶于α-Fe品格中的氮和氧等原子,以Fe4N与FeO的形式析出并向缺陷处移动和聚集。当钢材冷加工塑性变形后,或受动载的反复振动,都会促进氮、氧原子的移动和聚集,加速时效的发展,使晶格畸变加剧,阻碍晶粒发生滑移,增加了抵抗塑性变形的能力。

2010年结构师考试9月18、19日      

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