專利名稱：一種提高細(xì)晶粒鋼筋強(qiáng)屈比的組織成分控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬熱加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種提高細(xì)晶粒鋼筋強(qiáng)屈比的組織成分控制方法。為保證細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)屈比性能要求提供了控制方法，促進(jìn)了細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)工藝的有效實(shí)施。
背景技術(shù)：
一直以來，晶粒細(xì)化被認(rèn)為是同時(shí)提高鋼材強(qiáng)度和韌性的最有效的手段。然而晶粒細(xì)化帶來強(qiáng)屈比降低(如

圖1所示)是細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒鋼推廣應(yīng)用中必須解決的問題。強(qiáng)屈比的高低決定了材料從產(chǎn)生塑性變形到斷裂之間的形變?nèi)萘?。抗震結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋的強(qiáng)屈比較大，當(dāng)構(gòu)件的某個(gè)截面形成塑性以后，可以使塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，避免鋼筋過早拉斷，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)屈比的下限定為1.25，高于國外標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(英標(biāo)BS4449-2007中下限1.08，澳新標(biāo)準(zhǔn)下限 1. 15)。為了滿足抗震設(shè)計(jì)、驗(yàn)收規(guī)范要求，用于一、二級(jí)抗震結(jié)構(gòu)中的縱向受力鋼筋，其強(qiáng)屈比也是必檢項(xiàng)目。目前國內(nèi)生產(chǎn)400MPa、500MPa高強(qiáng)抗震鋼筋，主要采用微合金的方法保證鋼筋的強(qiáng)度和強(qiáng)屈比的性能要求。隨著國內(nèi)高強(qiáng)鋼筋推廣應(yīng)用的步伐加快，大量高強(qiáng)鋼筋迫切需要采用微合金減量化的成分設(shè)計(jì)，積極采用細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)，推動(dòng)具有高的強(qiáng)屈比、成本經(jīng)濟(jì)合理的細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼筋在建筑中廣泛應(yīng)用。提高強(qiáng)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(xì)化鐵素體晶粒同時(shí)控制組織中珠光體的體積分?jǐn)?shù)能夠?qū)崿F(xiàn)提高鋼筋強(qiáng)度、 改善強(qiáng)屈比的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高細(xì)晶粒鋼強(qiáng)筋屈比的組織成分控制方法，解決了晶粒細(xì)化造成鋼筋屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度同步提高、降低強(qiáng)屈比的問題。本發(fā)明從建立珠光體體積分?jǐn)?shù)與屈強(qiáng)比的關(guān)系入手，通過調(diào)整鋼中常規(guī)元素C、 Si,Mn的含量，結(jié)合細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝，完善細(xì)晶粒鋼筋的組織成分控制技術(shù)。按照此方法生產(chǎn)的細(xì)晶粒鋼筋具有優(yōu)良力學(xué)性能和符合GB1499-2007性能指標(biāo)的強(qiáng)屈比。不僅如此， 采用此方法生產(chǎn)的細(xì)晶粒鋼筋具有良好的時(shí)效性能，免除了生產(chǎn)企業(yè)交貨狀態(tài)時(shí)鋼筋性能指標(biāo)降低的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的鋼筋的基本合金成份按重量百分比計(jì)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(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)要求，可根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備條件，不添加或適量添加微合金元
3素的用量，余量為1 和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明的生產(chǎn)方法是通過調(diào)整鋼中C、Si、Mn含量，結(jié)合細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)對組織轉(zhuǎn)變和組織中珠光體體積分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確控制，保證細(xì)晶粒鋼筋的強(qiáng)屈比指標(biāo)。在熱軋工藝上采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)控制工藝開軋溫度900 950°C，控軋溫度在700°C 880°C，軋后控冷溫度在600°C 700°C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 10 μ m，控制珠光體體積百分?jǐn)?shù)> 20%。所生產(chǎn)鋼筋的力學(xué)性能達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)、500MPa級(jí)鋼筋的各項(xiàng)指標(biāo)，強(qiáng)屈比均彡1. 25。而當(dāng)組織中的珠光體體積百分?jǐn)?shù)低于20%則達(dá)不到強(qiáng)屈比的下限指標(biāo)，見表1。本發(fā)明以普通碳錳鋼為基礎(chǔ)，煉鋼工藝成熟穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn)不同強(qiáng)度級(jí)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(jù)實(shí)際需要，在上述成分體系基礎(chǔ)上還可以微量添加V、Nb、Ti等合金元素，以獲得更高的強(qiáng)度和好的韌性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過C、Si、Mn等常規(guī)成分的調(diào)節(jié)，結(jié)合細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)高強(qiáng)屈比的合格鋼筋。利用本發(fā)明生產(chǎn)的不同級(jí)別的高強(qiáng)鋼筋成本經(jīng)濟(jì)、合理，400MI^級(jí)鋼筋的生產(chǎn)可以不添加微合金元素，500MI^級(jí)鋼筋微量添加合金元素，大幅節(jié)省了合金資源。
權(quán)利要求
1.一種提高細(xì)晶粒鋼筋強(qiáng)屈比的組織成分控制方法，其特征在于，工藝及其控制的技術(shù)參數(shù)為調(diào)節(jié)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(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)要求，可根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備條件， 不添加或適量添加微合金元素的用量，余量為狗和不可避免的雜質(zhì)元素；均為重量百分?jǐn)?shù)；在熱軋工藝上采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)控制工藝開軋溫度900 950°C，控軋溫度在 700°C 880°C，軋后控冷溫度在600°C 700°C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 10 μ m，控制珠光體體積百分?jǐn)?shù)> 20% ；所生產(chǎn)鋼筋的力學(xué)性能達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)、500MPa級(jí)鋼筋的各項(xiàng)指標(biāo)，強(qiáng)屈比均 ^ 1. 25ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在上述成分體系基礎(chǔ)上微量添加V、Nb、Ti 合金元素，以獲得更高的強(qiáng)度和好的韌性。
全文摘要
一種提高細(xì)晶粒鋼筋強(qiáng)屈比的組織成分控制方，屬于金屬熱加工技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)鋼筋不同強(qiáng)度級(jí)別的指標(biāo)要求，不添加或減量化添加微合金元素，具有下列化學(xué)成分C0.12～0.25wt％，Si0.20～0.60wt％，Mn1.20～2.00wt％％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其余為Fe及不可避免的不純物。通過調(diào)整鋼中常規(guī)元素C、Si、Mn的含量，結(jié)合細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝，完善細(xì)晶粒鋼筋的組織成分控制技術(shù)，使鋼筋的組織中珠光體體積百分?jǐn)?shù)控制在≥20％的水平，確保細(xì)晶粒鋼筋的強(qiáng)屈比≥1.25，其他性能指標(biāo)完全滿足GB1499-2007中性能指標(biāo)，且質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C21D8/06GK102443687SQ20111036403
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者楊忠民, 王慧敏, 陳穎 申請人:鋼鐵研究總院