一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方法
2023-04-24 00:19:16
專利名稱：一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方法
技術領域：
本發明屬於金屬熱加工技術領域，特別是提供了一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方法。為保證細晶粒高強鋼筋的強屈比性能要求提供了控制方法，促進了細晶粒鋼筋生產工藝的有效實施。
背景技術：
一直以來，晶粒細化被認為是同時提高鋼材強度和韌性的最有效的手段。然而晶粒細化帶來強屈比降低(如
圖1所示)是細晶粒和超細晶粒鋼推廣應用中必須解決的問題。強屈比的高低決定了材料從產生塑性變形到斷裂之間的形變容量。抗震結構中使用的鋼筋的強屈比較大，當構件的某個截面形成塑性以後，可以使塑性鉸有足夠的轉動能力，避免鋼筋過早拉斷，從而保證整個結構獲得充分吸收地震能量的能力而不至於倒塌。如圖1 所示晶粒尺寸對鋼材強屈比的影響(注摘自雍岐龍著《鋼鐵材料中的第二相》)中國是世界大陸強震最多的國家。中國版圖中有23條地震帶，大多省市、直轄市均分布其中，超過80 %的建築物都有抗震需求，因此，中國GB1499-2008中將鋼筋的強屈比的下限定為1.25，高於國外標準指標(英標BS4449-2007中下限1.08，澳新標準下限 1. 15)。為了滿足抗震設計、驗收規範要求，用於一、二級抗震結構中的縱向受力鋼筋，其強屈比也是必檢項目。目前國內生產400MPa、500MPa高強抗震鋼筋，主要採用微合金的方法保證鋼筋的強度和強屈比的性能要求。隨著國內高強鋼筋推廣應用的步伐加快，大量高強鋼筋迫切需要採用微合金減量化的成分設計，積極採用細晶粒、超細晶粒鋼生產工藝技術，推動具有高的強屈比、成本經濟合理的細晶粒高強鋼筋在建築中廣泛應用。提高強屈比的方法之一是控制顯微組織中硬相的比列。對於鐵素體珠光體鋼組織的鋼筋來講，細化鐵素體晶粒同時控制組織中珠光體的體積分數能夠實現提高鋼筋強度、 改善強屈比的目標。
發明內容
本發明的目的在於提供一種提高細晶粒鋼強筋屈比的組織成分控制方法，解決了晶粒細化造成鋼筋屈服強度和抗拉強度同步提高、降低強屈比的問題。本發明從建立珠光體體積分數與屈強比的關係入手，通過調整鋼中常規元素C、 Si,Mn的含量，結合細晶粒鋼生產工藝，完善細晶粒鋼筋的組織成分控制技術。按照此方法生產的細晶粒鋼筋具有優良力學性能和符合GB1499-2007性能指標的強屈比。不僅如此， 採用此方法生產的細晶粒鋼筋具有良好的時效性能，免除了生產企業交貨狀態時鋼筋性能指標降低的風險。本發明的鋼筋的基本合金成份按重量百分比計量(wt% )C 0. 12 0. 25，Si 0. 20 0. 6，Mn :1· 20 2. 0，S 彡 0. 045，P 彡 0. 045，為了保
證鋼筋滿足不同強度等級的指標要求，可根據生產設備條件，不添加或適量添加微合金元
3素的用量，餘量為1 和不可避免的雜質元素。本發明的生產方法是通過調整鋼中C、Si、Mn含量，結合細晶粒鋼生產工藝，實現對組織轉變和組織中珠光體體積分數的準確控制，保證細晶粒鋼筋的強屈比指標。在熱軋工藝上採用細晶粒鋼生產控制工藝開軋溫度900 950°C，控軋溫度在700°C 880°C，軋後控冷溫度在600°C 700°C的溫度範圍，所得到的組織為鐵素體、珠光體組織，其中鐵素體的平均晶粒尺寸為6 10 μ m，控制珠光體體積百分數> 20%。所生產鋼筋的力學性能達到GB1499-2007中400MPa級、500MPa級鋼筋的各項指標，強屈比均彡1. 25。而當組織中的珠光體體積百分數低於20%則達不到強屈比的下限指標，見表1。本發明以普通碳錳鋼為基礎，煉鋼工藝成熟穩定。根據生產不同強度級別的要求， 鋼中各成分百分含量控制如下C 0. 12 0. 25，Si 0. 20 0. 6，Mn 1. 20 2. 0，S 彡 0. 045，P 彡 0. 045。根據實際需要，在上述成分體系基礎上還可以微量添加V、Nb、Ti等合金元素，以獲得更高的強度和好的韌性。本發明的優點在於通過C、Si、Mn等常規成分的調節，結合細晶粒鋼生產工藝，生產高強屈比的合格鋼筋。利用本發明生產的不同級別的高強鋼筋成本經濟、合理，400MI^級鋼筋的生產可以不添加微合金元素，500MI^級鋼筋微量添加合金元素，大幅節省了合金資源。
權利要求
1.一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方法，其特徵在於，工藝及其控制的技術參數為調節鋼中 C、Si、Mn 含量為C :0. 12 0. 25，Si :0. 20 0. 6，Mn :1. 20 2. 0， S ^ 0. 045, P ^ 0. 045，為了保證鋼筋滿足不同強度等級的指標要求，可根據生產設備條件， 不添加或適量添加微合金元素的用量，餘量為狗和不可避免的雜質元素；均為重量百分數；在熱軋工藝上採用細晶粒鋼生產控制工藝開軋溫度900 950°C，控軋溫度在 700°C 880°C，軋後控冷溫度在600°C 700°C的溫度範圍，所得到的組織為鐵素體、珠光體組織，其中鐵素體的平均晶粒尺寸為6 10 μ m，控制珠光體體積百分數> 20% ；所生產鋼筋的力學性能達到GB1499-2007中400MPa級、500MPa級鋼筋的各項指標，強屈比均 ^ 1. 25ο
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在上述成分體系基礎上微量添加V、Nb、Ti 合金元素，以獲得更高的強度和好的韌性。
全文摘要
一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方，屬於金屬熱加工技術領域。根據鋼筋不同強度級別的指標要求，不添加或減量化添加微合金元素，具有下列化學成分C0.12～0.25wt％，Si0.20～0.60wt％，Mn1.20～2.00wt％％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其餘為Fe及不可避免的不純物。通過調整鋼中常規元素C、Si、Mn的含量，結合細晶粒鋼生產工藝，完善細晶粒鋼筋的組織成分控制技術，使鋼筋的組織中珠光體體積百分數控制在≥20％的水平，確保細晶粒鋼筋的強屈比≥1.25，其他性能指標完全滿足GB1499-2007中性能指標，且質量穩定。
文檔編號C21D8/06GK102443687SQ20111036403
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者楊忠民, 王慧敏, 陳穎 申請人:鋼鐵研究總院