钢材的冷加工
金属材料在常温下进行的加工称为冷加工,包括冷拉、冷拔或冷轧。将金属材料进行冷加工,能使之产生一定的塑性变形,其强度将明显提高,塑性和韧性有所降低,这个过程称为金属材料的冷加工强化。
钢材的性质随时间延长而变化的性质叫做时效。经过冷拉的钢筋,于常温下存放15~20d,或加热到100~200℃,并保持2~3h,则钢筋强度进一步提高,这个过程称为时效处理。时效处理有自然时效和人工时效。
1.冷拉
冷拉加工就是将钢筋拉至其σ—ε曲线的强化阶段内的任一点K处,然后缓慢卸去荷载,则此时的σ—ε曲线将沿着与OA近于平行的直线KO’回落到O’点如图2-2-9,OO’表示残留下来的塑性应变。若卸荷后重新加载张拉,应力与应变又重新按正比关系增加,并且σ—ε曲线仍沿着O’K直线上升到K1点,然后由K1点开始按原来的σ—ε曲线变化。由此可见,若使材料受拉进入强化阶段后卸载,则当再度加载时,其屈服极限将有所提高,而其塑性变形能力却有所降低。钢筋经冷拉后,再经过时效处理,再次拉伸,其应力应变曲线为O’K1C1D1。可见,经冷拉,再经时效处理,钢材的屈服强度提高,而屈强比降低。
2.冷拔
冷拔加工是强力拉拔钢筋通过截面小于钢筋截面积的拔丝模。冷拔作用比纯拉伸的作用强烈,钢筋不仅受拉,而且同时受到挤压作用。经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝,其屈服点可提高40%~60%,但已失去软钢的塑性和韧性,具有硬钢的特点。
3.冷轧
冷轧是将圆钢在轧钢机上轧成断面按一定规律变化的钢筋,可提高其强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时,纵向与横向同时产生变形,因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。
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。钢筋经冷拉后,一般屈服点可提高20%~25%。冷拔钢丝的屈服点可提高40%~60%。由此可适当减小钢筋混凝土结构设计截面,或减少混凝土中配筋数量,从而达到节约钢材的目的。钢筋冷拉还有利于简化施工工序。冷拉盘条钢筋可省去开盘和调直工序;冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成。但冷拔钢丝的屈强比较大,相应的安全储备较小。因此在强调安全性的重要建筑物的施工现场,已越来越难见到钢筋的冷加工车间。
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