[發明專利]一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方法

無效

• 申請號: 201110364035.X
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102443687A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 楊忠民;陳穎;王慧敏
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C21D8/06
• 分類號: C21D8/06;C22C38/04
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于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后，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于倒塌。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％的建筑物都有抗震需求，因此，中國GB1499-2008中將鋼筋的強屈比的下限定為1.25，高于國外標準指標(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、驗收規范要求，用于一、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，主要采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采用微合金減量化的成分設計，積極采用細晶粒、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筑中廣泛應用。

提高強屈比的方法之一是控制顯微組織中硬相的比列。對于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

本發明的目的在于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系入手，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，采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≤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，余量為Fe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。在熱軋工藝上采用細晶粒鋼生產控制工藝：開軋溫度900～950℃，控軋溫度在700℃～880℃，軋后控冷溫度在600℃～700℃的溫度范圍，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6～10μm，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≥1.25。而當組織中的珠光體體積百分數低于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≤0.045，P≤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。

本發明的優點在于通過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，400MPa級鋼筋的生產可以不添加微合金元素，500MPa級鋼筋微量添加合金元素，大幅節省了合金資源。

附圖說明

圖1為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》)。

圖2為本發明實施例1中強度級別400MPa級的φ18mm螺紋鋼筋(樣品編號9^#鋼)的金相組織照片。