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鋼材經(jīng)過冷加工所產(chǎn)生的應(yīng)變硬化后什么發(fā)生變化?

 

鋼材的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。
脆性破壞:加載后,無明顯變形,因此破壞前無預(yù)兆,斷裂時(shí)斷口平齊,呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險(xiǎn)性大。
影響脆性破壞的因素
1.化學(xué)成分
2.冶金缺陷(偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層)
3.溫度(熱脆、低溫冷脆)
4.冷作硬化
5.時(shí)效硬化
6.應(yīng)力集中
7.同號三向主應(yīng)力狀態(tài)
1 ) 鋼材質(zhì)量差、厚度大:鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴(yán)重,韌性差等;較厚的鋼材輥軋次數(shù)較少,材質(zhì)差、韌性低,可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件構(gòu)造不合理:孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當(dāng)?shù)仁箲?yīng)力集中嚴(yán)重。
(3) 制造安裝質(zhì)量差:焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯(cuò),焊接缺陷大,殘余應(yīng)力嚴(yán)重;冷加工引起的應(yīng)變硬化和隨后出現(xiàn)的應(yīng)變時(shí)效使鋼材變脆。
(4) 結(jié)構(gòu)受有較大動力荷載或反復(fù)荷載作用:但荷載在結(jié)構(gòu)上作用速度很快時(shí)(如吊車行進(jìn)時(shí)由于軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等),材料的應(yīng)力- 應(yīng)變特性就要發(fā)生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點(diǎn)將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應(yīng)力集中、低溫等因素同時(shí)作用時(shí),材料的脆性將顯著增加。
(5)在較低環(huán)境溫度下工作:當(dāng)溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉(zhuǎn)化的溫度并不相同。同一種材料,也會由于缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發(fā)生脆性斷裂。
為了防止鋼材的脆性斷裂,可以從以下幾個(gè)方面著手:
1、裂紋
當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)的板厚較大時(shí)(大于25mm),如果含碳量高,連接內(nèi)部有約束作用,焊肉外形不適當(dāng),或冷卻過快,都有可能在焊后出現(xiàn)裂紋,從而產(chǎn)生斷裂破壞。針對這個(gè)問題,把碳控制在0.22%左右,同時(shí)在焊接工藝上增加預(yù)熱措施使焊縫冷卻緩慢,解決了斷裂問題。
焊縫冷卻時(shí)收縮作用受到約束,有可能促使它出現(xiàn)裂紋。措施是:在兩板之間墊上軟鋼絲留出縫隙,焊縫有收縮余地,裂紋就不會出現(xiàn)。
把角焊縫的表面作成凹形,有利于緩和應(yīng)力集中。凹形表面的焊縫,焊后比凸形的容易開裂,原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應(yīng)力,并且在45°截面上焊縫厚度最小。凸形縫表面拉力不大,而45°截面又有所增強(qiáng),情況要好的多。在凹形焊縫開裂的條件下,改用凸形焊縫,就不再開裂。
2、應(yīng)力
考察斷裂問題時(shí),應(yīng)力是構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力,它不僅和荷載的大小有關(guān),也和構(gòu)造形狀及施焊條件有關(guān)。幾何形狀和尺寸的突然變化造成應(yīng)力集中,使局部應(yīng)力增高,對脆性破壞最為危險(xiǎn)。施焊過程造成構(gòu)件內(nèi)的殘余拉應(yīng)力,也是不利的。因此,避免焊縫過于集中和避免截面突然變化,都有助于防止脆性斷裂。
3、材料選用
為了防止脆性斷裂,結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)該具有一定的韌性。材料斷裂時(shí)吸收的能量和溫度有密切關(guān)系。吸收的能量可以劃分為三個(gè)區(qū)域,即變形是塑性的、彈塑性的和彈性的。要求材料的韌性不低于彈性,以避免出現(xiàn)完全脆性的斷裂,也沒有必要高于彈塑性,對鋼材要求太高,必然會提高造價(jià)。鋼材的厚度對它的韌性也有影響。厚鋼板的韌性低于薄鋼板。
4、構(gòu)造細(xì)部
發(fā)生脆性斷裂的原因是存在和焊縫相交的構(gòu)造縫隙,或相當(dāng)于構(gòu)造縫隙的未透焊縫。構(gòu)造焊縫相當(dāng)于狹長的裂紋,造成高度的應(yīng)力集中,焊縫則造成高額殘余拉應(yīng)力并使近旁金屬因熱塑變形而時(shí)效硬化,提高脆性。低溫地區(qū)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造細(xì)部應(yīng)該保證焊縫能夠焊透。因此,設(shè)計(jì)時(shí)必須注意焊縫的施工條件,以保證施焊方便,能夠焊透。


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