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硬化现象对钢材性能的影响

(2009-08-13 10:09:56)
标签:

钢结构

分类: 建筑结构

3个概念:

时效硬化:简单地说就是钢材仅随时间的增长而变脆。纯铁体中常留有一些数量极少的碳氮固熔物质析出,形成自由的碳化物和氮化物散步在晶粒的滑移面上,阻碍晶格滑移,约束纯铁体发展塑性变形。

应变硬化:材料经过屈服阶段之后,又增强了抵抗变形的能力。这时,要使材料继续变形需要增大应力。经过屈服滑移之后,材料重新呈现抵抗继续变形的能力,称为应变硬化。也叫冷作硬化。《钢结构基本原理》(同济编)中写道:“在重复荷载作用下,钢材弹性极限有所提高的现象称为硬化。”我觉得不太妥当,“钢材在经历塑性变形后,弹性极限有所提高的的现象称作应变硬化。”比较好一些。

应变时效:应变硬化加上时效作用。

有些重要结构要对钢材进行人工时效,然后测定其冲击韧性,以保证结构具有长期的抗脆性破坏能力。

 

从下图可以知道上述3个过程对钢材性能的影响:时效硬化能使钢材的屈服强度和抗拉极限强度都得到升高,但是塑性屈服平台的长度变短了,就是塑性变差了。

应变硬化同样减小了钢材的塑性变形能力,同时使得弹性极限、屈服点和抗拉强度等提高。下图显示的意义是:钢材应力超过弹性极限后卸去荷载,则弹性应变消除而塑性应变仍保留;然后再加载时弹性极限提高,接近上次卸载时的应力。应变硬化由于增加了出现脆性破坏的可能性因而对钢结构是有害的。

至于应变时效,是应变硬化和时效硬化作用的叠加,变形能力要比应变硬化后的变形能力小。

硬化现象对钢材性能的影响

图表来源:西安建筑科技大学钢结构讲义。

 

下图也清晰地表示了时效硬化(灰线)和应变硬化(蓝实线)对钢材性能的影响。

硬化现象对钢材性能的影响

图表来源:同济大学钢结构基本原理讲义。

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