3.2.2工艺性能

3.2.2　工艺性能

良好的工艺性能，可以保证钢材顺利通过各种加工，而使钢材制品的质量不受影响。冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能均是建筑钢材的重要工艺性能。

3.2.2.1　冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。其指标是以试件弯曲的角度（a）或弯心直径（d）对试件厚度（a）的比值（d/a）来表示，如图3.7和图3.8所示。

图3.7　钢筋冷弯

图3.8　钢材冷弯规定弯心

试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。冷弯检验：按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。

通过冷弯试验使钢材局部发生非均匀变形，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷。相对于伸长率而言，冷弯是对钢材塑性更严格的检验，它能揭示钢材内部是否存在组织不均匀，内应力和夹杂物等缺陷，冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面是否存在未熔合、微裂纹及夹杂物等缺陷。

3.2.2.2　冷加工性能及时效

将钢材在常温下进行冷加工（如冷拉、冷拔或冷轧），使之产生塑性变形，从而提高屈服强度，这个过程称为冷加工强化处理。经强化处理后钢材的塑性和韧性降低。由于塑性变形中产生内应力，故钢材的弹性模量降低。

钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d或加热至100～200℃，保持2h左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度将进一步提高，而塑性及韧性继续降低，这种现象称为时效。前者称为自然时效，后者称为人工时效。

图3.9　钢筋经冷拉时效后应变图的变化

钢材的时效是普遍而长期的过程，有些未经冷加工的钢材，长期存放后也会出现时效现象。冷加工只是加速了时效发展。通常，强度较低的钢筋宜采用自然时效，强度较高的钢筋则应采用人工时效。

图3.9中，OABCD为未经冷拉和时效试件的σ-ε曲线，当试件冷拉至超过屈服强度的任意一点K，卸去荷载，此时由于试件已产生塑性变形，则曲线沿KO′下降，KO′大致与AO平行。如立即再拉伸，则σ-ε曲线将成为O′KCD（虚线）曲线，屈服强度由B点提高到K点。但如在K点卸荷后进行时效处理，然后再拉伸，则σ-ε曲线将成为O′K₁C₁D₁曲线，这表明冷拉时效后，屈服强度和抗拉强度均得到提高，但塑性和韧性则相应降低。

3.2.2.3　焊接性能

焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要连接方式。建筑工程的钢结构有90％以上是焊接结构。焊接的质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢材的可焊性。

钢材的可焊性是指钢材是否适于用通常的方法与工艺进行焊接的性能。可焊性好的钢材，易于用一般焊接方法和工艺施焊，焊口处不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷；焊接后钢材的力学性能，特别是强度，不低于原有钢材，硬脆倾向小。

钢材可焊性能的好坏主要取决于钢的化学成分。含碳量高其硬脆性增加，可焊性降低，含碳量小于0.25％的碳素钢具有良好的可焊性。加入合金元素（如硅、锰、钒、钛等），也将增大焊接处的硬脆性，降低可焊性，硫能使焊接产生热裂纹及硬脆性。

钢筋焊接应注意的问题：冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行；钢筋焊接之前，焊接部位应清除铁锈、熔渣、油污等；应尽量避免不同国家之间钢筋的焊接。