建筑钢材冷加工性能解析：冷拉、冷拔的特点及效果

3.3，建筑钢材具备冷加工性能以及热处理性能，3.3.1，钢材拥有冷加工性能 。

钢材在常温的时候，经过冷拉、冷拔或者冷轧的操作，让其上产生塑性变形，进而使得屈服点得以提高，不过钢材的塑性、韧性以及弹性模量却降低了，这样的一个过程就是被称作冷加工强化处理啦。产生冷加工强化的缘由便是钢材在塑性变形当中晶格的缺陷数量增加，并且缺陷的晶格急剧地畸变，对于晶格再进行滑移会起着阻碍的作用，因而钢材的屈服点能够获得提高。钢材冷加工最为常用的办法即为冷拉且冷拔。

1．冷拉

冷拉是对热轧钢筋，运用冷拉设备施加强力来张拉，让钢筋按要求伸长。经过冷拉的钢筋，屈服点能提高17%至27%，长度增加可节约钢材10%到20%，钢材的极限抗拉强度基本没变化，不过塑性和韧性有所下降。因为塑性变形里产生的内应力短时间难以消除，于是弹性模量有所降低。

2．冷拔

光面圆钢筋经强力拉拔通过硬质合金拔丝模孔这种方式叫冷拔，多次强力拉拔制成直径 3 至 5 毫米的钢丝。冷拔时钢筋不仅受拉伸，还受挤压，所以冷拔作用比冷拉作用更强烈。钢筋经一次或多次冷拔后，表面光洁度极高，屈服强度提高 40%至 60%，但塑性大幅降低，具备硬质钢材特性，。

3.3.2 钢筋冷拉时效

经历冷拉之后的钢筋，于常温的状态下放置十五至二十天，或者被加热至一百至二百摄氏度并且维持二十分钟至两小时的试件，这样的过程称作时效处理，前面的那种是自然时效，后面的那种是人工时效。经过冷拉之后又历经时效处理的钢筋，它的屈服点会进一步提升，抗拉强度会有所增加，塑性以及韧性会进一步下降。因为时效过程里内应力的减少，所以弹性模量能够基本恢复至冷拉之前的数值。经过冷拉时效之后钢筋的应力应变变化关系如图三点四所示。

图3.4 钢筋冷拉时效后应力-应变变化关系

在图3.4里头，OBCD是那种没经过冷拉以及时效处理的钢材试件的受拉应力 - 应变曲线。把试件拉到超过屈服点的随便一点K处之后往回卸去所有荷载，顺着卸除荷载的进程，鉴于试件已然产生了塑性变形，所以曲线沿着KO′下降，恢复了一部分弹性变形，留存下来的塑性变形是OO′。要是马上再重新进行受拉操作，钢筋的应力跟应变沿着OK发展，屈服点提升到K′点，往后的应力 - 应变跟原本的曲线KCD相同。这显示出，钢筋在经历冷拉之后，屈服点会有所提升，比如说，在K点卸掉荷载之后，要是不马上进行拉伸把试件拿去做自然时效或者人工时效之后再去拉伸，它的屈服点就会升至K1点，抗拉强度会升至C1点，曲线会顺着K1C1D1发展，钢材的屈服点以及抗拉伸强度都会有明显的提高，然而塑性和韧性却会相应地降低。

产生冷加工强化的原因在于 ，受力达到塑性变形阶段以后 ，晶粒会沿着晶界进行较大量滑移 ，晶界是结合力最差的 ，晶面上的晶粒会产生破碎 ，此时会增加晶界面 ，同时晶格会发生扭曲现象 ，晶格缺陷会增多 ，其中缺陷处晶格畸变非常严重 ，对晶格进一步的滑移形成阻碍 ，所以钢材的屈服点会提高 ，而塑性和韧性会降低 。

时效强化的缘由是，那些溶解在铁素体（α Fe）里的碳、氮、氧原子，存在着往晶格缺陷之处移动、聚集，甚至呈现出碳化物或者氧化物析出的趋向。当钢材在冷加工时产生了塑性变形之后，或者在使用期间受到反复振动之后，这些原子的移动、集中（富集）速度加快，致使缺陷处的晶格畸变变得更加严重，受力时晶粒间的滑移阻力进一步加大，因此强度得以增大。

冷拉存在单控这种控制方法，也就是只对冷拉率加以控制 ，还有双控这种控制方法，即同时对冷拉应力以及冷拉率予以控制 ，存在这两种控制方法 。通常来讲 ，冷拉率较大的情况下 ，强度增长幅度也会比较大 。要是冷拉率过大 ，致使其韧性过多降低 ，就会呈现脆性断裂的情况 。冷拉以及冷拔还具备调直和除锈的作用 。

时效处理措施得挑选恰当，于平常情形下，Ⅰ级钢筋采用自然时效处理，成效较为良好，针对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋通常运用人工时效处理，自然时效的效果不太显著。

被冷拉以及时效处理过后的钢筋，于进行冷拉那会儿还被调直并且除锈了，借此简化了施工工序 。然而针对承受动荷载或者常常处于低温（负温）状况下开展工作的钢结构，像是桥梁 、吊车梁 、钢轨等这类结构所使用的钢材，应当规避过大的脆性，防范出现突然断裂的情况，应当采用时效敏感性小的钢材 。