高強度PC鋼棒熱處理工藝及延遲斷裂性能研究.pdf

1、PC鋼棒(SteelBarforPrestressedConcrete)又稱預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，因其強度高，松弛率低、握裹力強，焊接性能和鐓鍛性能良好，廣泛用于高強度預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁、高層建筑地基和高架橋墩混凝土管樁、電桿、鐵路軌枕等預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中。本課題針對唐山鋼鐵公司生產(chǎn)的PC鋼棒用鋼力學(xué)性能不穩(wěn)，屈強比高，抗頸縮能力差，在運輸、存放及成品PC鋼棒的使用過程中發(fā)生延遲斷裂問題進行展開研究的。本文從生產(chǎn)PC鋼棒的關(guān)鍵技術(shù)熱處理著手，

2、詳細研究和探討了不同熱處理制度對30MnSiPC高強鋼棒力學(xué)性能和抗延遲斷裂性能影響的基本規(guī)律，旨在找到最佳的熱處理生產(chǎn)工藝制度提高PC高強鋼棒力學(xué)性能和抗延遲斷裂性能。 本文采用中型電阻爐對30MnSi鋼進行熱處理工藝模擬。熱處理后的試樣進行力學(xué)性能測試，并利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡進行了微觀組織分析、斷口分析以及碳化物析出分析。同時自行設(shè)計制造了恒載荷延遲斷裂加速實驗(FIP)設(shè)備，對滿足力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)要求的PC鋼棒按

3、照FIP標(biāo)準(zhǔn)試驗方案進行了延遲斷裂加速試驗，測定鋼棒發(fā)生斷裂所需的時間。得出如下結(jié)論： 1.淬火溫度對30MnSi鋼強度和塑性影響不大，而對屈強比和韌性有明顯的影響。淬火溫度在910℃～990℃之間具有較高的強度且基本保持不變，淬火溫度過低或過高均使強度降低。淬火溫度低于990℃時，隨著淬火溫度的升高位錯型馬氏體比例升高導(dǎo)致屈強比減小，淬火溫度高于990℃時，晶粒粗大晶界偏析導(dǎo)致屈強比升高，990℃淬火時屈強比達到最小值。在較高

4、溫度下奧氏體化時回火后鋼棒韌性會由于晶粒粗大和高溫回火脆性的影響而惡化。由此得出淬火溫度在910℃～990℃具有較好的強度和韌性。 2.在相同的淬火溫度下，回火溫度對30MnSi鋼的強度和塑性有很大的影響，對鋼屈強比基本無影響。隨著回火溫度的升高30MnSi鋼強度明顯下降，而塑性呈明顯上升趨勢。對于30MnSi鋼回火溫度確定在390℃～430℃能夠滿足PC鋼棒的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)要求。 3.在較低的回火溫度下，30MnSi鋼延

5、遲斷裂時間隨著淬火溫度升高先增加后降低?；鼗饻囟葹?90℃時30MnSi鋼在950℃淬火時有較好的抗延遲斷裂性能。950℃以下淬火時溫度越低淬火后獲得的孿晶馬氏體比例越高，鋼棒中易形成顯微裂紋，抗延遲斷裂性能也越低；當(dāng)淬火溫度超過950℃時，隨著淬火溫度升高由于晶粒的粗化，鋼棒中容易形成顯微裂紋，抗延遲斷裂性能降低。 4.在保證強度達到標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，提高回火溫度可以提高30MnSi鋼抗延遲斷裂能力。并且提高回火溫度可使獲得較

6、佳抗延遲斷裂性能的淬火溫度范圍增大。430℃回火時淬火溫度在910℃～990℃均能達到較好值。因此回火溫度在390℃～430℃之間30MnSi鋼取得較好的抗延遲斷裂性能。 5.在相同的熱處理制度下30MnSiV和30MnSi均具有良好的塑性，并且由于VC具有能使晶粒細化和使碳化物彌散分布的作用，從而導(dǎo)致30MnSiV具有更高的強度和抗延遲斷裂能力。另外V能夠提高鋼的回火抗力，使得鋼在更高的回火溫度下達到強度要求和具有更好的抗延遲