HRB400E抗震鋼筋研制與開發(fā).pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展對(duì)建筑用鋼材提出了越來(lái)越高的要求。特別是在汶川地震后，高強(qiáng)度、高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)開發(fā)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。根據(jù)地震時(shí)高應(yīng)變低周疲勞的受力特點(diǎn)，抗震鋼筋要求在具有同級(jí)別普通鋼筋的強(qiáng)度水平外，還需要滿足對(duì)實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度與實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度特征值之比≥1.25，實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度特征值之比≤1.30，鋼筋的總伸長(zhǎng)率不小于9％的條件。細(xì)晶強(qiáng)化是通過(guò)細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法。根據(jù)Hall-Petch公式，晶粒細(xì)化是目

2、前唯一可以做到既提高強(qiáng)度，又改善塑性和韌性的方法。在鋼筋的生產(chǎn)中，普遍采用微合金化和控制軋制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)晶粒的細(xì)化，以獲得良好的綜合性能，因此，本文研制的HRB400E抗震鋼筋將在生產(chǎn)HRB400高強(qiáng)度鋼筋的基礎(chǔ)上利用釩氮微合金化技術(shù)調(diào)整鋼的化學(xué)成分，并通過(guò)控制精軋溫度與軋后水冷+空冷的冷卻方式得到室溫細(xì)小的鐵素體+珠光體組織。
　　 本文在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中進(jìn)行釩氮微合金化，隨后按照鋼坯加熱-粗軋-中軋-精軋-冷卻的方式控制軋制。

3、為防止出現(xiàn)軋制纖維組織和得到具有大量變形帶的奧氏體未再結(jié)晶晶粒，從而相變以后能得到細(xì)小的鐵素體晶粒組織，精軋最后一個(gè)道次即終軋溫度控制在Ar3即910℃附近。N元素的加入可以促進(jìn)V元素的析出，通過(guò)電解相測(cè)得鋼筋中的析出釩比例為31.82％。一方面析出釩為奧氏體向鐵素體的相變提供較多的非均勻形核位置，有利于奧氏體中先共析鐵素體的析出，同時(shí)水冷+軋后空冷使鋼筋再結(jié)晶大部分在珠光體和細(xì)片狀珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間進(jìn)行，可一定程度提高鋼筋中珠光體組織

4、的比例，從而改善組織均勻性；另一方面析出釩通過(guò)在鋼中奧氏體晶界的沉淀釘扎作用達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。通過(guò)平均截線法測(cè)得鋼筋的平均晶粒度約為11級(jí)，組織均為先共析鐵素體+珠光體，由于邊部冷卻速度較快引起珠光體形核率增加，使珠光體邊部含量較心部多，且粗軋溫度在890-910℃，可能造成1150℃開軋時(shí)的奧氏體成分不均，從而在空冷時(shí)產(chǎn)生網(wǎng)狀先共析鐵素體。利用XRF測(cè)定了研制出的鋼筋的主要化學(xué)成分為：（wt％）：C=0.24，Mn=1.31，V=0

5、.036，N=0.008，碳當(dāng)量Ceq=0.47；室溫拉伸試驗(yàn)得到鋼筋母材的屈服強(qiáng)度為475MPa，抗拉強(qiáng)度632MPa，實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度與實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度特征值之比為1.33，鋼筋的實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度特征值之比1.19，總延伸率約26％；焊接件的平均屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為Rel=473MPa，Rm=610MPa，斷裂位置在焊縫，成脆性斷裂；鋼筋具有良好的反彎性能以及鋼筋的表面質(zhì)量、尺寸精度。所有條件都符合抗震鋼筋的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故通過(guò)本文的