2010年一級(jí)注冊(cè)建筑師鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)精選(4)

　　2 .生產(chǎn)過(guò)程對(duì)鋼材性能的影響

　　生產(chǎn)過(guò)程的影響包括冶煉時(shí)的爐種、澆注前的脫氧和熱軋等的影響。

　　( 1 )冶煉爐種。我國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材，主要是由平爐和氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉而成，現(xiàn)在這兩種冶煉方法煉制的鋼的質(zhì)量大致相當(dāng)，可以同樣看待。

　　( 2 )鋼的脫氧。鋼液中殘留氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不勻并發(fā)生熱脆。因此澆注鋼錠時(shí)在爐中或盛鋼桶中加入脫氧劑以消除氧，可大大改善鋼材的質(zhì)量。因脫氧程度不同，鋼可分成沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼四類(lèi)。沸騰鋼采用錳作為脫氧劑，脫氧不完全，其沖擊韌性較低和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，抵抗冷脆性能差，抗疲勞性能也較鎮(zhèn)靜鋼為差，但沸騰鋼的強(qiáng)度和塑性(例如屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率)并不比鎮(zhèn)靜鋼低多少(特別是薄鋼板)。

　　鎮(zhèn)靜鋼除采用錳外另增加一定數(shù)量的硅作為脫氧劑，脫氧充分，因而材質(zhì)好，但成本高于沸騰鋼。

　　半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間，故名半鎮(zhèn)靜鋼。鋼材的質(zhì)量比沸騰鋼好，價(jià)格則較鎮(zhèn)靜鋼便宜，但我國(guó)目前生產(chǎn)不是最多。

　　特殊鎮(zhèn)靜鋼采用硅脫氧后再用更強(qiáng)的脫氧劑鋁補(bǔ)充脫氧，因而脫氧徹底，質(zhì)量最好，其沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性都較高。

　　目前因軋制鋼材的鋼坯推廣采用連續(xù)鑄錠法生產(chǎn)，鋼材必然為鎮(zhèn)靜鋼。因而鎮(zhèn)靜鋼的應(yīng)用已大大增多。

　　( 3 )鋼的軋制。我國(guó)的鋼材大都是熱軋型鋼和熱軋鋼板。鋼材熱軋成型，同時(shí)也可細(xì)化鋼的晶粒使組織緊密，原存在于鋼錠內(nèi)的一些微觀(guān)缺陷如小氣泡和裂紋等經(jīng)過(guò)多次輥軋而彌合，改進(jìn)了鋼的質(zhì)量，如圖 6 -1 所示。因而薄型材和薄鋼板的屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率等就大于厚材，即鋼材的屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率隨厚度不同而變化。

　　上面簡(jiǎn)單說(shuō)明影響鋼材力學(xué)性能的主要因素，只是涉及鋼材在出鋼廠(chǎng)以前的有關(guān)因素。鋼材出鋼廠(chǎng)以后，在制造和使用時(shí)還會(huì)有許多因素影響鋼的力學(xué)性能，例如下面將介紹的鋼在冷加工時(shí)發(fā)生的應(yīng)變硬化和時(shí)效硬化。

　　3 .鋼材的硬化

　　鋼材的硬化包括冷加工硬化(應(yīng)變硬化)和時(shí)效硬化。

　　鋼材經(jīng)冷拉、冷彎等冷加工而產(chǎn)生塑性變形，卸荷后重新加荷，可使鋼材的屈服點(diǎn)得到提高，但鋼材的塑性和韌性卻大大降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷加工硬化或應(yīng)變硬化。在鋼結(jié)構(gòu)中由于對(duì)鋼材的塑性和韌性要求較高，因此一般不利用這現(xiàn)象以提高鋼材的屈服點(diǎn)。對(duì)鍋爐汽包、壓力容器等重要結(jié)構(gòu)，常需用熱處理方法來(lái)消除冷加工硬化的不利影響。重級(jí)工作制吊車(chē)梁截面的鋼板當(dāng)用剪切邊時(shí)，也常需將剪切邊刨去 3 -5mm 以去掉出現(xiàn)冷加工硬化部分的鋼材。但在冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中，將鋼板冷彎成型時(shí)，其轉(zhuǎn)角處鋼材屈服點(diǎn)的提高，在規(guī)范 GB 5 0018 中對(duì)此則有所考慮。

　　時(shí)效硬化是指隨時(shí)間的增長(zhǎng)鋼材強(qiáng)度提高而塑性和沖擊韌性降低的現(xiàn)象。這也是一個(gè)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的不利因素。時(shí)效過(guò)程可長(zhǎng)達(dá)幾年，但如在塑性變形后對(duì)鋼材加熱到 200 -300 ℃ ，可使時(shí)效在幾小時(shí)內(nèi)完成，這稱(chēng)為人工時(shí)效。有些重要結(jié)構(gòu)常需進(jìn)行人工時(shí)效，然后再測(cè)定其沖擊韌性，以保證鋼材長(zhǎng)期具有較好的韌性。

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