高強(qiáng)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(qiáng)度高，松弛率低、握裹力強(qiáng)，焊接性能和鐓鍛性能良好，廣泛用于高強(qiáng)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(duì)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(qiáng)比高，抗頸縮能力差，在運(yùn)輸、存放及成品PC鋼棒的使用過(guò)程中發(fā)生延遲斷裂問(wèn)題進(jìn)行展開(kāi)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(xì)研究和探討了不同熱處理制度對(duì)30MnSiPC高強(qiáng)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(qiáng)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(duì)30MnSi鋼進(jìn)行熱處理工藝模擬。熱處理后的試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，并利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡進(jìn)行了微觀組織分析、斷口分析以及碳化物析出分析。同時(shí)自行設(shè)計(jì)制造了恒載荷延遲斷裂加速實(shí)驗(yàn)(FIP)設(shè)備，對(duì)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(yàn)方案進(jìn)行了延遲斷裂加速試驗(yàn)，測(cè)定鋼棒發(fā)生斷裂所需的時(shí)間。得出如下結(jié)論： 1.淬火溫度對(duì)30MnSi鋼強(qiáng)度和塑性影響不大，而對(duì)屈強(qiáng)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(qiáng)度且基本保持不變，淬火溫度過(guò)低或過(guò)高均使強(qiáng)度降低。淬火溫度低于990℃時(shí)，隨著淬火溫度的升高位錯(cuò)型馬氏體比例升高導(dǎo)致屈強(qiáng)比減小，淬火溫度高于990℃時(shí)，晶粒粗大晶界偏析導(dǎo)致屈強(qiáng)比升高，990℃淬火時(shí)屈強(qiáng)比達(dá)到最小值。在較高

4、溫度下奧氏體化時(shí)回火后鋼棒韌性會(huì)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(qiáng)度和韌性。 2.在相同的淬火溫度下，回火溫度對(duì)30MnSi鋼的強(qiáng)度和塑性有很大的影響，對(duì)鋼屈強(qiáng)比基本無(wú)影響。隨著回火溫度的升高30MnSi鋼強(qiáng)度明顯下降，而塑性呈明顯上升趨勢(shì)。對(duì)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(shí)間隨著淬火溫度升高先增加后降低。回火溫度為390℃時(shí)30MnSi鋼在950℃淬火時(shí)有較好的抗延遲斷裂性能。950℃以下淬火時(shí)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(guò)950℃時(shí)，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(qiáng)度達(dá)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(shí)淬火溫度在910℃～990℃均能達(dá)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(xì)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(qiáng)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(dá)到強(qiáng)度要求和具有更好的抗延遲