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钢筋横肋根部应力集中消除前后试验结果

在试样表面存在明显沟痕状裂纹所引起的应力

集中情况下，进行冷弯和反弯，试验结果表明，钢筋

冷弯和反弯后出现裂纹。消除钢筋表面局部应力集

中后，再重复进行冷弯和反弯试验，结果表明，冷弯

裂纹消失或有所改善（表 !、"）。

表 ! 应力集中消除前未进行应变时效的试验结果

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试样
编号

试验内容

试验结果

弯芯

直径

4）

弯曲角度 5（6）

正弯

反弯

正弯

反弯

4 号

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478

—

裂纹

—

9 号

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—

裂纹

! 号

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—

裂纹

" 号

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—

裂纹

4）! 为钢筋公称直径

表 " 应力集中消除后进行应变时效的试验结果

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试样
编号

试验内容

试验结果

弯芯

直径

4）

弯曲角度 5（6）

正弯

反弯

冷弯

反弯

4 号

! !

478

—

完好

—

9 号

: !

—

完好

! 号

: !

—

微裂纹

" 号

: !

—

完好

4）! 为钢筋公称直径

!" !

自然时效试验结果

随时效时间的延长，钢筋冷弯性能逐渐得到改

善，这主要是由于氢释放后，钢筋对氢脆敏感性降低

所造成；而反弯性能逐渐变差，主要是由于钢中的氮

未形成第二相质点，应变时效导致钢筋反弯性能变

差（表 :）。

表 : 自然时效对 98<.=0> 牌号!!9 22

余热处理钢筋性能的影响

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炉号

性能

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反弯

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E7:

冷弯

裂纹

完好

反弯

裂纹

完好

裂纹

讨论

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钢筋材质合格条件下的冷弯裂纹机理

在钢筋材质合格的条件下，钢中不含有过量的

氢，而钢筋表面局部应力集中，尤其是一些钢筋横肋

根部存在的沟痕状裂纹，在钢筋进行冷弯试验的过

程中，成为钢筋表面强韧性指标最薄弱的环节，在一

定的弯心和弯曲角度下，受弯曲力矩的作用，钢筋受

弯曲部位外表面始终处于拉应力状态，同时由于钢

筋横肋的存在，尤其是横肋根部沟痕状裂纹所引起

的应力集中的存在，使得横肋根部的塑韧性指标远

小于基体的塑韧性指标，因此，冷弯时，首先在横肋

根部应力集中处产生冷弯裂纹，实验表明，在钢筋材

质合格的前提下，消除钢筋表面局部应力集中后，在

正常的试验条件下，钢筋冷弯不会产生裂纹。

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钢筋材质存在缺陷条件下的冷弯裂纹机理

发生冷弯裂纹的钢筋，钢筋中的氢含量较高，结

合时效前后及钢筋表面和横肋根部应力集中去除前

后冷弯对比试验的结果，可以认为，钢筋冷弯裂纹主

要是由于钢中较高的氢含量所导致钢的氢脆倾向敏

感性增大的结果。

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钢筋反弯裂纹应变时效两阶段

实验研究表明，在钢筋材质存在缺陷的前提下，

在反弯试验过程中，钢筋按一定的弯心和弯曲角度

正向弯曲后，不经自然或人工应变时效作用而立即

进行反弯，则此时由于钢筋中游离态氮的应变时效

作用还未得到充分发挥。因此，钢筋的反弯裂纹在

应变时效的最初阶段主要是由于钢筋表面局部应力

集中所致，笔者称钢筋在该阶段所产生的反弯裂纹

为时效前反弯裂纹。

在钢筋材质存在缺陷的前提下，钢筋反弯试验

过程中，经正向弯曲后的钢筋，经过充分的人工时效

或自然时效作用，钢中处于游离态的氮向弯曲变形

所产生的位借周围偏聚，产生强烈的应变时效作用，

导致钢筋强度、硬度上升，塑韧性指标下降。此时再

进行反向弯曲，则由于钢筋整体塑性水平的降低，使

钢筋产生反弯裂纹，笔者称钢筋在该阶段所产生的

反弯裂纹为时效后反弯裂纹。

钢筋表面局部应力集中去除前后的对比实验表

明：将去掉横肋两侧应力集中的钢筋正弯后，经充分

时效，再进行反弯试验，尽管钢筋表面已不存在应力

集中，但反弯出现了裂纹，且裂纹程度较时效前的反

弯裂纹程度更为严重。

消除余热处理钢筋冷弯和反弯裂纹的措施

钢筋材质的改善和钢筋表面局部应力集中的消

除是消除大规格余热处理钢筋冷弯裂纹和反弯裂纹

・

’

・

钢

铁

第 !E 卷

万方数据