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解析鋼材硬化的兩種基本情況
2021-07-30 08:52 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
鋼材的硬化有兩種基本情況：時(shí)效硬化和冷作硬化。
一、時(shí)效硬化
軋制形成的鋼材隨著時(shí)間的增長，強(qiáng)度逐漸提高，塑性、韌性降低,脆性增加，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化，俗稱老化。這是由于純鐵體的結(jié)晶粒內(nèi)常留有一些數(shù)量極少的碳和氮的固熔物質(zhì),它們在結(jié)晶粒中的存在是不穩(wěn)定的，隨著時(shí)間的增加，這些固熔物質(zhì)逐漸從結(jié)晶粒中析出，并形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布在純鐵體晶粒的滑移面上，起著阻礙滑移的強(qiáng)化作用，從而約束純鐵體發(fā)展塑性變形，使鋼材強(qiáng)度(屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度)提高,塑性降低，特別是沖擊韌性大大降低，鋼材變脆。
二、冷作硬化
鋼材在冷加工(常溫加工)過程中引起強(qiáng)度提高，同時(shí)塑性、韌性降低的現(xiàn)象稱為冷作硬化。鋼材的冷加工過程通常有兩種基本情況:
1、作用于鋼材上的應(yīng)力超過屈服點(diǎn)而小于極限強(qiáng)度，此時(shí)只產(chǎn)生永久變形而不破壞鋼材的連續(xù)性，如輥、壓、折、冷拉、冷彎、冷軋、矯正等。
2、作用于鋼材上的應(yīng)力超過了極限強(qiáng)度，從而使鋼材產(chǎn)生斷裂，部分材料脫離主體，如機(jī)械剪切、刨、鉆、沖孔、鉸刀擴(kuò)孔等。這兩種情況都必然產(chǎn)生很大的塑性變形，會使鋼材內(nèi)部發(fā)生冷作硬化現(xiàn)象。
冷作硬化會改變鋼材的力學(xué)性能，即強(qiáng)度(比例極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度等)提高,但塑性和沖擊韌性降低，出現(xiàn)脆性破壞的可能性也增大，這對鋼結(jié)構(gòu)是不利的。簡言之，冷作硬化提高了鋼材的強(qiáng)度，但卻使鋼材變脆，犧牲了塑性，對于承受動力荷載的重要構(gòu)件，不應(yīng)使用經(jīng)過冷作硬化的鋼材。
將經(jīng)過冷作硬化的鋼材放置一段時(shí)間之后，還會進(jìn)一步出現(xiàn)時(shí)效硬化的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變時(shí)效硬化。應(yīng)變時(shí)效硬化是冷作硬化和時(shí)效硬化的復(fù)合作用結(jié)果。
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