钢材工艺性能.docx

水利工程材料检测

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7.3.2工艺性能

钢材要经常进行各种加工，因此必须具有良好的工艺性能。包括冷弯、冷拉、冷拔以及焊接等性能。

（一）冷弯性能

冷弯性能是钢材的重要工艺性能，是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。以试件弯曲的角度和弯芯直径对试件厚度（或直径）的比值来表示，如图7-6所示。弯曲的角度愈大，弯芯直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。冷弯检验是按规定的弯曲角度和弯芯直径进行弯曲后，检查试件弯曲处外面及侧面不发生裂缝、断裂或起层,即认为冷弯性能合格。

图7-6冷弯试验图

（a）金属冷弯装置；（b）弯曲至90o；（c）弯曲至两臂平行；（d）弯曲至两臂重合

冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，而伸长率则是反映钢材在均匀变形下的塑性。因此，相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。

（二）冷加工性能及时效

1.冷加工强化处理

将钢材在常温下进行冷加工（如冷拉、冷拔或冷轧），使之产生塑性变形，从而提高屈服强度，这个过程称为冷加工强化处理。经强化处理后钢材的塑性和韧性降低。由于塑性变形中产生内应力，故钢材的弹性模量降低。

建筑工地或预制构件厂常利用该原理对钢筋按一定制度进行冷拉或冷加工，以提高屈服强度，节约钢材。

1）冷拉

冷拉是将热轧钢筋在常温下用冷拉设备加力进行张拉。钢材冷拉后，屈服强度可提高20%～30%，同时钢筋长度还可增加4%～10%。钢材经冷拉后屈服阶段缩短，伸长率降低，材质变硬。

2）冷拔

冷拔是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模强行拉拔。每次拉拔断面缩小应在10%以下。钢筋在冷拔过程中，不仅受拉，同时还受到挤压作用，因而冷拔的作用比冷拉作用强烈。经过一次或多次冷拔后的钢筋，表面光洁度高，屈服强度提高40%～60%，但塑性大大降低，具有硬钢的性质。

2.时效

钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d，或加热至100～200℃保持2h左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性继续降低，这种现象称为时效。前者称为自然时效，后者称为人工时效。通常对强度较低的钢筋可采用自然时效，强度较高的钢筋则需采用人工时效。应力-应变图的变化

钢材经冷加工及时效处理后，其应力-应变关系变化的规律，可明显地在应力-应变图上得到反图7-7钢筋经冷拉时效后映，如图7-7所示。

（三）焊接性能

焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要连接方式。建筑工程的钢结构有90%以上是焊接结构。焊接的质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢的焊接性能。

钢材的可焊性是指钢材是否适应用通常的方法与工艺进行焊接的性能。可焊性的好坏，主要取决于钢材的化学成分。含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。加入合金元素（如硅、锰、钒、钛等）也将增大焊接处的硬脆性，降低可焊性，特别是硫能使焊接产生热裂纹及硬脆性。

钢筋焊接应注意的问题是：冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；钢筋焊接之前，焊接部位应清除铁锈、熔渣、油污等。