2010年一級注冊建筑師鋼結構輔導精選(4)

　　2 .生產(chǎn)過程對鋼材性能的影響

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

　　( 1 )冶煉爐種。我國目前鋼結構用的鋼材，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，可以同樣看待。

　　( 2 )鋼的脫氧。鋼液中殘留氧，將使鋼材晶粒粗細不勻并發(fā)生熱脆。因此澆注鋼錠時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。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，但沸騰鋼的強度和塑性(例如屈服點和伸長率)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，價格則較鎮(zhèn)靜鋼便宜，但我國目前生產(chǎn)不是最多。

　　特殊鎮(zhèn)靜鋼采用硅脫氧后再用更強的脫氧劑鋁補充脫氧，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)靜鋼的應用已大大增多。

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

　　上面簡單說明影響鋼材力學性能的主要因素，只是涉及鋼材在出鋼廠以前的有關因素。鋼材出鋼廠以后，在制造和使用時還會有許多因素影響鋼的力學性能，例如下面將介紹的鋼在冷加工時發(fā)生的應變硬化和時效硬化。

　　3 .鋼材的硬化

　　鋼材的硬化包括冷加工硬化(應變硬化)和時效硬化。

　　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，可使鋼材的屈服點得到提高，但鋼材的塑性和韌性卻大大降低，這種現(xiàn)象稱為冷加工硬化或應變硬化。在鋼結構中由于對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。對鍋爐汽包、壓力容器等重要結構，常需用熱處理方法來消除冷加工硬化的不利影響。重級工作制吊車梁截面的鋼板當用剪切邊時，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構中，將鋼板冷彎成型時，其轉(zhuǎn)角處鋼材屈服點的提高，在規(guī)范 GB 5 0018 中對此則有所考慮。

　　時效硬化是指隨時間的增長鋼材強度提高而塑性和沖擊韌性降低的現(xiàn)象。這也是一個對鋼結構的不利因素。時效過程可長達幾年，但如在塑性變形后對鋼材加熱到 200 -300 ℃ ，可使時效在幾小時內(nèi)完成，這稱為人工時效。有些重要結構常需進行人工時效，然后再測定其沖擊韌性，以保證鋼材長期具有較好的韌性。

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