冷作硬化对钢材在结构中的应用有益还是有害(冷作硬化会改变钢材的性能)

在生活中，很多人可能想了解和弄清楚钢结构领域冷作硬化的几个应用的相关问题？那么关于冷作硬化对钢材在结构中的应用有益还是有害的答案我来给大家详细解答下。

冷作硬化(Cold work hardening)是指：金属材料在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，使金属的表面层屈服点、硬度指标强化，塑性指标如伸长率降低，同时，冷作硬化的过程中材料的弹性模量（E）不会发生改变。

冷作硬化属于常温下金属的压力加工范畴，依据变形程度可分为轻度和重度的冷作硬化，轻度指的是局部、单工序，重度则是多工序（工步、工位）的叠加。

案例1：GB/ T 5780六角头螺栓（C级），性能等级为4.8级，“4.8”的定义是抗拉强度σb≥400Mpa，屈服强度σs≥320Mpa。

大批大量生产采用“Q195线材经酸洗、中和、磷化（皂化）和专机冷拔后，通过多工位自动冷镦机实现：剪切→预镦锻→终镦→切边缩颈→搓（滚）丝”的冷拔－冷镦塑性成形组合工艺，其结果是：使用屈服强度σs≥195Mpa的线材，通过工序、工步的硬化叠加得到了σs≥320Mpa的4.8级螺栓成品，屈服强度提高了320 /195＝1.6410倍。

GB/ T 10433电弧螺柱焊用圆柱头焊钉的生产与4.8级普通螺栓工艺基本相同，只不过省去了螺纹滚压工序。

8.8级以上高强度螺栓匹配了与其级别相对应的材料，其大批大量生产是在4.8级螺栓工艺基础上，又在塑性成形制品后增加了热处理和表面处理工序（即淬火－回火－发蓝、发黑或磷化），以实现性能和防腐要求。

需要特别说明的是：批量化生产的标准螺栓宜采用电镀锌的表面处理工艺，若采用热浸锌工艺不但会消除冷作产生的强度增加，还会增加螺栓使用时螺纹旋合的难度。

基于上述冷作硬化的定义和案例，现作如下推演：

1.建筑钢结构常用的Q235、Q355材质的锚栓、拉条、水平支撑，宜采用螺纹滚压成形工艺，属于但工序的冷作硬化，会增加制成品的强度。外螺纹的车削、套丝工艺属于“减材”的金属切削加工，不会增加制成品的强度。

2.C、Z檩条和冷弯薄壁型材均属于多道滚压成形工艺，是工步级连续硬化，塑性变形程度高，制成品强度增加显著。

案例2：檩条规格优选

以往有业务人员抱怨公司设计选用的檩条规格比别的公司普遍偏大，项目的单位用钢量高，屡屡报价不占优势，在专题会上双方也有过激烈的辩论，究其原因是按依据现有规范给定的原材料强度设计指标进行计算，没有考虑檩条在加工过程因强烈塑性变形而产生的强度增加所致。

建议：当不考虑采购时的0.25mm厚度减薄时，可以直接取用檩条用钢带的屈服强度指标作为计算和选用依据；

当考虑采购时的0.25mm减薄因素时，可以直接取用规范规定檩条用钢带的许用值指标作为计算和选用依据；

钢结构设计要在保证结构安全可靠的基础上，尽可能降低因材料性能过剩而导致的成本增加，曾有个公司采用钢结构的设计软件选配网架高强度螺栓，结果是产生了不合常规的螺栓球节点，导致项目实施过程中一系列成本费用的增加。

3.压型板属于多道滚压成形工艺，是连续深度的硬化，制成品强度同样增加显著。

4.型材拉弯、机械顶弯份属连续和局部的塑性成形，有补益增加制品的强度作用，热煨弯、感应加热弯管采用的是热胀冷缩原理，则不会增加制成品的强度。

5.卷板、折弯、JCOE直缝焊弯管是局部连续的塑性成形，同样有补益增加制品的强度作用。

温馨提示：通过以上关于钢结构领域冷作硬化的几个应用内容介绍后，相信大家有新的了解，更希望可以对你有所帮助。