钢材冷作硬化机理及工程使用注意事项

《钢材冷作硬化机理及工程使用注意事项》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、钢材冷作硬化机理及工程使用注意事项李晓月LIXiao-yue（长安大学建筑工程学院，西安710018）（CollegeofCivilEngineering，Changacute;anUniversity，Xiacute;an710018，China）摘要：从金属晶体结构角度研究钢材冷作硬化的机理，并运用结论解释实验现象。通过对实验现象的分析，深入探究影响钢材力学性能变化的因素。结果表明，为保证钢材在使用过程中有良好的强度及塑性，并避免脆性造成的损害，在施工过程中应合理选择变形量和时效温度及时间。Abstract:Thispaperstudiesthemechanismof

2、cold-theperspectiveofmetalcrystalstructureandusetheconclusiontoexplainsomeexperimentalphenomena.Byanalyzingtheexperimentalphenomena,thefactorsaffectingtheperformancesofsteelmaterialsaterialshavegoodintensityandplasticityandavoidthebrittlenessdamage,reasonabledeformation,agingtemperaturean

3、dtimeshouldbeusedintheprocessofconstruction..jyqketalcrystalstructure；deformation；agingtemperatureandtime中图分类号：TG156.92文献标识码：A：1006-4311（2014）34-0070-02简介：李晓月（1994-），女，河北邯郸人，本科，从事土木工程材料研究。1冷作硬化机理在研究钢材冷作硬化机理时，先对钢材中主要成分即铁（Fe）的晶体结构进行分析。在对金属晶体的研究中，我们了解到，除Po为简单立方堆积外，大部分金属采用面心立方、体心立方或六方最密堆积中的一种

4、。用致密度和配位数描述晶体中原子排列的紧密程度。见表1。由表1可知，纯铁在常温下采用体心立方堆积，其致密度及配位数相对较小，即原子排列紧密程度较低。在低温或常温下进行冷轧、冷拉或冷拔时，易发生晶格的扭曲、畸变，从而使晶粒受剪力滑移或变形，晶粒受剪力滑移后产生摩擦力；晶粒发生变形时，金属原子发生相对位置的变化，金属内正负电荷平衡被打破，产生电场力，需要电子重新分布来恢复平衡，由于电子不断运动恢复平衡，致使磁平衡也将被破坏，因此表现出在一段时间内的磁性。晶格的扭曲、畸变使金属塑性和韧性变差；摩擦力和磁力使屈服点、硬度提高。由此可推测，在工程常用金属中，铁较其他金属易发生冷作硬

5、化。铁在不同条件下晶体结构会发生改变。纯铁到了912C°以上就转化为了面心立方体堆积。面心立方晶格的铁并没有铁磁性。在铁中添加其他元素，晶格转变温度会下降。如：在铁中加入碳后，晶格转化温度将下降到727C°。大量加入其它合金元素，这个转化温度甚至可以降到室温以下。在室温仍可以保持面心立方堆积的不锈钢称为奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢无磁性。根据这一特点，可在钢材冷作硬化过程中测定磁性变化来分析其机理。奥氏体不锈钢开始表现为无磁性，进行冷轧、冷拉或冷拔处理后，由于错位塞积和形变诱发马氏体相变，从而产生磁性（马氏体存在磁性）。在冷却条件不同的情况下，表现出的磁性变化不同，从而强度

6、和塑性变化不同。金属塑性变形时，根据晶体结构变化，大致可分为三阶段。第一阶段为弹塑性变形，在晶粒范围内发生晶块破碎和错位塞积。第二阶段主要是塑性变形，并有非位错性的破坏性变形。第三阶段材料发生破坏。在冷作硬化施工过程，金属主要发生第一和第二阶段的变化。错位塞积和形变诱发马氏体相变，形变量不同，对金属内磁平衡的破坏不同，恢复磁平衡难度和所需时间也不同。形变量越大，马氏体产生越多。冷却温度过低时，金属内电子难以迅速运动恢复至磁力平衡，导致马氏体持续一段时期；当冷却时间足够长时，金属内电子逐步恢复至磁力平衡，可使由形变引起的马氏体部分消失。2实验现象及分析2.1选取0.1/s，

7、1/s，2.5/s，5/s的变形速率，在不同应变速率下选取10%、20%、30%和50%的应变程度进行试验。经显微分析及磁性分析后可发现，在相同变形速率下，变形量大于10%后，随变形量增加，马氏体增加。变形量为30%-50%的马氏体增加速率大于形变量为10%-30%的马氏体增加速率。而且，在20%、30%及50%三种形变量的不同速率下，磁性均增加，说明奥氏体不锈钢在冷变形过程中有磁性相产生。该磁性相即为马氏体。变形量增大，引起金属内磁力平衡破坏大，从而产生磁力，产生马氏体这种“硬化相”。作为直线与错位线相互作用的“硬相”，阻碍