低碳钢冷作硬化在什么阶段

1. 低碳钢的冷作硬化名词解释

钢材在常温或再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，这些都会使表面层金属的硬度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作硬化。金属在冷态塑性变形中，使金属的强化指标，如屈服点、硬度等提高，塑形指标如伸长率降低的现象称为冷作硬化。

2. 钢材的冷作硬化时效

冷作硬化就是通过冷加工而使零件表面产生的表面应力，使零件的表面内比加工前的表面硬度耐磨性等容有所提高。
冷拉时效一般指普通的钢材在常温下施加机械拉应力，这样零件内部会产生轴向的内应力，对于零件在使用过程中轴向的强度大大加强，但是在冷拉的时候不要超过材料本身的屈服强度，超过了等于就是把它拉坏了，把零件冷拉之后理论上讲它会有慢慢恢复到它原来形状的内应力，在恢复到原状之前它 的强度大于冷拉之前，所以叫冷拉时效。

3. 冷作硬化的冷作硬化的力学现象

普通弹性材料（例如低碳钢）在拉伸实验中会经历4个阶段：弹性形变、屈服阶段、强化阶段、破坏直至断裂
弹性形变：即材料所受拉力在弹性极限之内，拉力与材料伸长成正比（胡克定律）。当外力撤去之后，材料会恢复原来的长度。
屈服阶段：在外部拉力超过弹性极限之后，材料失去抵抗外力的能力而“屈服”，即在此情况下外力无显著变化材料依然会伸长。当外力撤去后，材料无法回到原来的长度。
强化阶段：材料在内部晶体重新排列后重新获得抵抗拉伸的能力，但此时的形变为塑性形变，外力撤去后无法回到原来的长度。
破坏阶段：材料在过度受力后开始在薄弱部位出现颈缩现象，抵抗拉伸能力急剧下降，直至断裂。
由于钢材在从红热状态冷却后，内部热应力及晶体排列的缘故，无法使其发挥出最大的抵抗拉伸能力，因此在常温下，将钢材拉伸至强化阶段后撤去外力。钢材经过这种加工后，长度增加，直径缩小，弹性极限上升至相当于原材料强化阶段，大大提升了材料的弹性极限。并且使应变率降低，提高了材料的刚度。

4. 工程力学问题 当施加载荷使低碳钢试件超过屈服阶段后卸载，第二次再加载，则材料的比例极限将会提高。这

用手机没法上传图片，如果能找到一张低碳钢的应力应变曲线会更好理解。
我们知道低碳钢版的应力应权变曲线图依次分为弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，颈缩阶段，当受到轴向拉压力使材料到达屈服极限与强度极限中间时，卸去外力，此时弹性形变恢复，因此可做一条平行于弹性阶段的线段，使应力到达零。因为材料的弹性模量没有改变，因此当受力时，材料也会沿着刚才的直线进行弹性变形，由此可以看出，材料的比例极限变大，材料的强度变高了。

5. 低碳钢拉伸试验时，断裂时的载荷比最大载荷小，相应的应力也不是最大，为什么反而此时断裂

断裂时的应力实际是最大的。你计算时用的公式里边的面积是原始横截面积，不是断裂部位断裂时的横截面积。也就是说你计算出来的应力是表象应力，不是真实应力。

6. 钢材性能的劣化形式有哪些工程上可采用哪些措施来预防

钢材性能劣化的因素：
1、化学成分
钢是由多种化学成分组成的，铁（Fe）是钢材的基本元素。
低碳钢：（Q235）Fe（99%），C、Mn、Si、O、S、N、P（1%）；
低合金钢：（16Mn）Fe（95%），合金元素（低于5%）。
（1）含C越多，钢材的强度越高，塑性、韧性越差，脆性提高，可焊性变差；故一般碳含量≤0.22%，对焊接结构≤0.20%；
（2）Mn为弱脱氧剂，是有益元素；
（3）Si为强脱氧剂，是有益元素；
（4）O、S是有害元素，含量过高会导致“热脆”（在热加工过程中，使钢材变脆，而出现裂缝或断裂），因此限制含量≤0.045%；
（5）N、P有害元素，带来冷脆性（在冷加工过程中或低温下工作时，使钢结构韧性降低，并容易产生脆性破坏），控制含量≤0.045%。
2、冶金缺陷
（1） 偏析：钢中化学成分（有害成分）分布不均匀；
（2） 非金属夹杂：钢中混有硫化物、氧化物等杂质；
（3） 分层：钢板（t＞40mm）沿厚度出现薄弱层，将导致层状撕裂；
（4） 气泡：指浇注时气体不能充分逸出而留在钢锭中形成的缺陷；
（5） 裂纹：危害最严重。
3、钢材的硬化
（1） 时效硬化（老化）：随时间的推移，钢材的屈服强度和抗拉强度提高，而塑性、冲击韧性降低的过程；
（2） 冷作硬化：（在弹塑性阶段）通过重复加载、卸载，可以提高钢材的屈服点，而塑性和韧性降低的过程；常用冷拉冷拔等冷加工方法；
（3） 应变时效硬化：是冷作硬化后又加时效硬化。
4、温度的影响
温度升高，钢材强度降低，应变增大；反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
5、应力集中
由于钢结构存在着孔洞、刻槽、凹角、裂纹以及厚度的突然改变，此时，构件中的应力不再保持均匀分布，而是某些区域产生局部高峰应力，而另外一些区域则应力降低，即应力集中现象。
应力集中往往引起脆性破坏，故在设计中应采取措施避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
6、反复荷载作用
钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生重要变化，甚至发生疲劳破坏。“强度退化，刚度劣化”