理论教育 热浸镀锌钢的力学性能分析

热浸镀锌钢的力学性能分析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:热浸镀锌过程一般不会使低碳结构钢的力学性能发生大的变化。冷变形能增加钢在热浸镀锌后出现应变时效脆性的可能。一些应用情况也已证明,过度的冷作加工会导致热浸镀锌钢出现应变时效脆性。设计热浸镀锌钢结构件时,应尽量避免采用大幅度的冷作变形。如图5-1所示,改变梯子的设计,不采用大幅度冷弯的圆钢,以防止热浸镀锌后出现应变时效脆性。

热浸镀锌钢的力学性能分析

热浸镀锌过程一般不会使低碳结构钢的力学性能发生大的变化。在国际铅锌研究组织的赞助下,英国BNF金属技术中心曾对世界上主要工业国家的19种结构钢热浸镀锌前后的力学性能进行了研究,研究的钢种大致相当于我国标准GB/T700《普通碳素结构钢》和GB/T1591《低合金高强度结构钢》中所列的一些钢种。BNF的研究报告《结构钢及其焊件的热浸镀锌》中得出结论:镀锌过程不会影响任何一种被研究的结构钢的拉伸、弯曲和冲击性能。

值得注意的是,很多钢结构中的部件是用冷轧钢或通过冷作加工方法来制造的。冷变形能增加钢在热浸镀锌后出现应变时效脆性的可能。一些应用情况也已证明,过度的冷作加工会导致热浸镀锌钢出现应变时效脆性。室温时应变时效进行得相对较慢,而在热浸锌的加热过程中却进行得很快。任何形式的冷变形都会降低钢的塑性。冲孔、开槽、剪切、剧烈弯曲等冷加工操作,都可能导致应变时效敏感的钢产生脆性。设计热浸镀锌钢结构件时,应尽量避免采用大幅度的冷作变形。如图5-1所示,改变梯子的设计,不采用大幅度冷弯的圆钢,以防止热浸镀锌后出现应变时效脆性。

还有一些钢铁材料,随着工作环境温度的降低,其脆性会明显增加。而热浸镀锌会提高韧-脆转变温度,在严寒气候条件下使用热浸镀锌件时要注意。

采取下列一些措施可防范或减少这些脆性的发生:

1)选择wC低于0.25%的钢。

2)选择韧-脆转变温度低的钢。以保证钢热浸镀锌后韧-脆转变温度仍低于镀件的使用温度,即在使用温度材料仍处于韧性状态。

3)选择应变时效脆性敏感性小的铝镇静钢

4)wC为0.1%~0.25%的钢弯曲时,弯曲半径至少是截面厚度的3倍;如果弯曲半径不得不小于截面厚度的3倍,则弯曲后应该在600℃进行去应力退火,退火保温时间根据截面厚度按0.4h/cm计算。(www.daowen.com)

5)剪切或冲孔会使切口或孔缘产生严重的冷变形区,还可能会产生撕裂缺口。因此,热浸镀锌件应尽量避免此类操作。特别是对于厚截面材料,最好选火焰切割或锯切。材料的厚度超过20mm时,应该用钻孔,不用冲孔;如果采用冲孔,则应该先冲一个较小的孔,单边应留3mm余量,冲孔后再将孔铰或钻到要求尺寸。材料厚度为6~20mm时,若冲孔模具刃口锋利、上下模之间的间隙合理,冲孔不会产生大的冷变形区。当材料的厚度小于6mm时,冲孔后热浸镀锌前不必消除应力。

制作一些重要场合下应用的构件时,建议在650℃以上的温度进行热变形成形。在ASTMA143《防止热浸镀锌结构钢产品变脆的实践及脆性检测方法》中,对冷作加工和消除应力工序提供了一些指导意见,值得借鉴。

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图5-1 避免大幅度冷变形的示例

a)不合理 b)合理

产品批量生产之前,最好对一定量的冷作成形工件试样进行热浸镀锌和测试,以评判钢产生应变时效脆性的倾向和程度。

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