三、鋼材的冷加工與熱處理
    (一)鋼材的冷加工
    金屬材料在常溫下進(jìn)行的加工稱為冷加工，包括冷拉、冷拔或冷軋。將金屬材料進(jìn)行冷加工，能使之產(chǎn)生一定的塑性變形，其強(qiáng)度將明顯提高，塑性和韌性有所降低，這個過程稱為金屬材料的冷加工強(qiáng)化。
    鋼材的性質(zhì)隨時間延長而變化的性質(zhì)叫做時效。經(jīng)過冷拉的鋼筋，于常溫下存放15～20d，或加熱到100～200℃，并保持2～3h，則鋼筋強(qiáng)度進(jìn)一步提高，這個過程稱為時效處理。時效處理有自然時效和人工時效。
    1.冷拉
    冷拉加工就是將鋼筋拉至其σ—ε曲線的強(qiáng)化階段內(nèi)的任一點(diǎn)K處，然后緩慢卸去荷載，則此時的σ—ε曲線將沿著與OA近于平行的直線KO’回落到O’點(diǎn)如圖2-2-9，OO’表示殘留下來的塑性應(yīng)變。若卸荷后重新加載張拉，應(yīng)力與應(yīng)變又重新按正比關(guān)系增加，并且σ—ε曲線仍沿著O’K直線上升到K1點(diǎn)，然后由K1點(diǎn)開始按原來的σ—ε曲線變化。由此可見，若使材料受拉進(jìn)入強(qiáng)化階段后卸載，則當(dāng)再度加載時，其屈服極限將有所提高，而其塑性變形能力卻有所降低。鋼筋經(jīng)冷拉后，再經(jīng)過時效處理，再次拉伸，其應(yīng)力應(yīng)變曲線為O’K1C1D1?？梢?，經(jīng)冷拉，再經(jīng)時效處理，鋼材的屈服強(qiáng)度提高，而屈強(qiáng)比降低。
    2.冷拔
    冷拔加工是強(qiáng)力拉拔鋼筋通過截面小于鋼筋截面積的拔絲模。冷拔作用比純拉伸的作用強(qiáng)烈，鋼筋不僅受拉，而且同時受到擠壓作用。經(jīng)過一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳鋼絲，其屈服點(diǎn)可提高40%～60%，但已失去軟鋼的塑性和韌性，具有硬鋼的特點(diǎn)。
    3.冷軋
    冷軋是將圓鋼在軋鋼機(jī)上軋成斷面按一定規(guī)律變化的鋼筋，可提高其強(qiáng)度及與混凝土的粘接力。鋼筋在冷軋時，縱向與橫向同時產(chǎn)生變形，因而能較好地保持其塑性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性。
    建筑工程中大量使用的鋼筋采用冷加工強(qiáng)化具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。鋼筋經(jīng)冷拉后，一般屈服點(diǎn)可提高20%～25%。冷拔鋼絲的屈服點(diǎn)可提高40%～60%。由此可適當(dāng)減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計截面，或減少混凝土中配筋數(shù)量，從而達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。鋼筋冷拉還有利于簡化施工工序。冷拉盤條鋼筋可省去開盤和調(diào)直工序;冷拉直條鋼筋則可與矯直、除銹等工序一并完成。但冷拔鋼絲的屈強(qiáng)比較大，相應(yīng)的安全儲備較小。因此在強(qiáng)調(diào)安全性的重要建筑物的施工現(xiàn)場，已越來越難見到鋼筋的冷加工車間。
    (二)鋼材的熱處理
    將鋼材加熱到一定溫度，并保持一定時間，再以一定的方式進(jìn)行冷卻，使鋼材內(nèi)部晶體組織和顯微結(jié)構(gòu)按要求改變，或清除鋼中的應(yīng)力，從而獲得所需的力學(xué)性能，這一過程叫做熱處理。熱處理有以下幾種方式：
    1.淬火。將鋼材加熱到723℃以上，保持一定時間后放在水中或油中急速冷卻;鋼材的強(qiáng)度、硬度提高，脆性加大，塑性、韌性明顯降低。
    2.回火。將淬火鋼加熱到723℃以下，保持一定時間后緩慢冷卻至室溫;鋼材的硬度稍有降低，塑性和韌性得到恢復(fù)。
    3.退火。將鋼材加熱到723℃以上，保持一定時間后在退火爐中緩慢冷卻至室溫;使鋼材的硬度降低，塑性、韌性提高。
    4.正火。將鋼材加熱到723℃以上，保持一定時間后在空氣中緩慢冷卻;使鋼材強(qiáng)度、硬度提高，塑性較退火鋼小。
    四、鋼材的防銹與防火
    (一)鋼材的防銹
    當(dāng)鋼材表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生各種形式的化學(xué)作用時，就可能遭到腐蝕。例如，因與O2、SO2、H2S等腐蝕性氣體作用而被氧化。當(dāng)環(huán)境潮濕或與含有電解質(zhì)的溶液接觸時，則可能因形成微電池效應(yīng)而遭電化學(xué)腐蝕。
    腐蝕的結(jié)果是：在鋼材表面形成疏松的氧化物，或稱為生銹。一般說來，鋼材的銹蝕有危害，可降低鋼材的性能，使鋼結(jié)構(gòu)斷面減小，因而承載能力降低，甚至由于局部腐蝕引發(fā)應(yīng)力集中，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)突然破壞，造成嚴(yán)重的后果。
    防止鋼材銹蝕的方法通常是采用表面刷防銹漆。常用底漆有紅丹、環(huán)氧富鋅漆、鐵紅環(huán)氧漆等;面漆有灰鉛油、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。薄壁鋼材可熱浸鍍鋅或鍍鋅后加涂塑料涂層，這種方法防銹效果好，但造價高。
    埋于混凝土中的鋼筋具有一層堿性保護(hù)膜，故在堿性介質(zhì)中不致銹蝕。但氯等鹵素離子可加速銹蝕反應(yīng)，甚至破壞保護(hù)膜，造成銹蝕迅速發(fā)展。因此，混凝土配筋的防銹措施應(yīng)考慮：限制水灰比和水泥用量，限制氯鹽外加劑的使用，采取措施保證混凝土的密實(shí)性，還可以采用摻加防銹劑(如重鉻酸鹽等)的方法。
    (二)鋼材的防火
    鋼材的防銹已廣為人知，但對鋼材，特別是鋼結(jié)構(gòu)的防火，卻常引起常識上的疏忽。實(shí)際上，盡管鋼結(jié)構(gòu)具有良好的機(jī)械性能，尤其是有很高的強(qiáng)度，但在高溫時，卻會發(fā)生很大的變化。*露的、未作表面防火處理的鋼結(jié)構(gòu)，耐火極限僅15min左右。在溫升500℃的環(huán)境下，強(qiáng)度迅速降低，甚至?xí)杆偎?。因此，對于鋼結(jié)構(gòu)，尤其是有可能經(jīng)歷高溫環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)，需要作必要的防火處理，主要的方法是在其表面上涂敷防火涂料。一般采用分層噴涂工藝制作涂層，局部修補(bǔ)時，可用手工抹涂或刮涂。