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彈簧鋼(GB1222-84):彈簧鋼是用以制造彈性元件的鋼種。彈簧和彈性元件主要利用其彈性變性吸收與儲存能量,達到緩和震動、沖擊或使機件完成某些動作的目的。其主要類型有板簧,螺旋撣簧,扭力彈簧,廣泛在飛機、汽車、拖拉機、鐵路車輛等起重運輸機械以及儀器儀表、家用電器等方面。彈簧主要是在沖擊、震動或長期均勻的周期交變應力條件下工作,因此要求彈簧鋼具有高的屈服強度。尤其要求有較高的屈強比(屈服強度與抗拉強度之比),與彈性高的疲勞強度、一定的韌性和塑性。對特殊用途的彈簧,如電器儀表中的彈簧要求有較高的導電性,在高溫和腐蝕性介質中工作的彈簧,還要求有較高的耐高溫耐腐蝕性能。此外彈簧鋼還應有良好的表面質量。
彈簧鋼按成分分為碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼。碳素彈簧鋼含碳量為0.62-0.90%,,其它成分與優質碳素結構鋼基本相同,合金彈簧鋼含碳量一般為0.46-0.74%,此外還含有硅、錳、銘、釩、鎢、鉬、硼等元素,不銹彈簧鋼主要用于在腐蝕介質中工作的彈簧(參見不銹耐酸鋼)。
滾動軸承鋼簡稱軸承鋼,是用來制造各類滾動軸承的套圈和滾動體的鋼種。滾動軸承用來作為各種機器旋轉軸的支座,承受軸上徑向或軸向載荷,支持軸的旋轉及保持軸工作時的度和靈敏度。軸承在工作時承受著高壓而且集中的周期性交變載荷、滾珠與軸承套圈之間的接觸面積小。受力集中,有很高的接觸應力,還有一定的摩擦。因此,要求軸承鋼具有高而均勻的硬度和耐磨性、高的彈性和疲勞強度,足夠的韌性和淬透性,同時在大氣或潤滑劑中具有一定的耐蝕能力。
鋼鐵資源由于其廣泛的分布、豐富的儲量、低廉的價格、簡單的冶煉方法、便于回收等優點,使其成為世界上應用面廣的一種金屬。隨著我國城鎮化的快速發展及建筑規模的不斷增加,建筑業以支柱性產業的身份支撐著我國的經濟發展,影響并帶動著其他相關行業如原材料的加工、生產及其他第三產業的發展。抗拉強度和屈服強度強度達到 400MPa 級及以上的鋼筋被稱為高強度鋼筋,其中直徑在 6mm-12mm 螺紋鋼筋被稱為盤螺鋼,廣泛應用在預應力鋼筋混凝土和鋼筋混凝土中。與普通鋼筋相比,盤螺鋼是一種強度髙、綜合性能優良、節能環保、使用壽命長且性高的鋼筋材料。據中國鋼鐵工業協會統計山,我國年鋼筋產量已經連續三年突破2 億噸,2015 年鋼筋產量 2.04 億噸,其中高強度鋼筋占 80%。
我國由于地理位置的原因是個多地震的,其中強度在 7~9 度的地震區有 101個,由中國地震烈度區劃圖,可知約總面積的三分之一地區位于7 度以上的地震區,并且全國總城市的約 45%位于這些地區。因此,建筑物的和人的生命直接取決于鋼筋力學性能的好壞。近年來,高強度的地震頻發給人們的生活帶來了災難性的后果,對鋼筋性能的要求也隨之增加,建筑結構的性能和抗震性問題引起了高度的關注和重視。從抗震性角度看,鋼筋的塑韌性,尤其是大力下伸長率(均勻變形量)對鋼筋的抗震性能非常重要。高強度鋼筋的良好塑韌性、高強屈比、髙屈服強度可以大限度吸收地震能量,提髙建筑物的性凹。目前,許多都頒布實施了抗震鋼筋的相關標準,各國雖然對鋼筋抗震指標未形成一個統一的標準,但對建筑用高性能抗震鋼筋的要求是相似的。
在我國的房屋建筑中,鋼筋混凝土結構仍將會是主要的建筑結構形式。鋼筋能為混凝土提髙必要的強度和穩定性。因此,鋼筋混凝土結構中盤螺鋼筋的一些性能指標必須符合相關標準,如強度等級、延伸性能、以及循環應變能力等。由我國標準化委員會和質檢總局共同發布的 GB1499,2-2007《鋼筋混凝土用鋼第2 部分:熱軋帶肋鋼筋》,明確提出抗震鋼筋的牌號后要加“E”,抗震結構鋼筋與普通熱軋帶肋鋼筋相比有著更高的強韌性指標聞,主要體現在以下3方面:
(1)鋼筋抗拉強度的實測值(Rm實)與屈服強度實測值(Rel實)的比值(即強屈比)必須大于或等于 1.25,即 Rm實/Rel 實≥1.25;
(2)鋼筋屈服強度實測值(Rel實)與標準要求的屈服強度(Rel標)之間的比值(即比)必須小于或等于 1.30,即 Rel實/Rel 標≤1.30;
(3)鋼筋的均勻伸長率 Agt 必須大于或等于 9%,即Agt≥9%。
高強度建筑用盤螺鋼常見力學性能缺陷:高強度建筑用盤螺鋼在出廠前需要檢測的性能指標主要包括屈服強度(Rel)、抗拉強度(Rm)、延伸率(Agt)、強屈比(Rm實/el實)和比(Rel實/Rel標)。
屈服強度、抗拉強度不足
通常將材料發生屈服現象所對應的屈服極限稱為屈服強度。當金屬材料沒有明顯屈服現象時,規定屈服極限為產生0.2%殘余變形時的應力值。當外力超過此屈服極限時零件便會性的失效,無法在恢復。原子的本性、原子的結合鍵、原子的結構和組織是影響屈服強度的內在因素溫度、應變速率和應力狀態是影響屈服強度的外在因素。材料的屈服強度隨著溫度的降低及應變速率的增加而升高,體心立方金屬對應變速率和溫度的敏感性更為顯著。屈服強度雖是反映材料內在性能的一個重要指標,但屈服強度值會隨著應力狀態的不同而不同。我國規定HRB400E盤螺鋼筋的屈服強度Rel≥400Mpa,HRB50E盤螺鋼筋的屈服強度Rel≥500MPa。
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