工的試樣（即， 6. 75mm試樣）的屈服應(yīng)力最初階段增大（直到2分鐘熱處理時(shí)間），然后隨熱處理時(shí)間減 小，經(jīng)過7分鐘的熱處理時(shí)間之后，屈服應(yīng)力減小至原初強(qiáng)度，即冷加工強(qiáng)度。屈服應(yīng)力在 最初階段增大的結(jié)果令人驚訝，運(yùn)表明存在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)屈服應(yīng)力增 大。從圖27中可見，非深度機(jī)械加工的試樣（即，9. 5mm試樣）的屈服應(yīng)力在長達(dá)8分鐘的 熱處理中并未受到負(fù)面影響。如果結(jié)合圖26進(jìn)行考慮的話，那么圖27中所表達(dá)的結(jié)果是 顯著的結(jié)果，運(yùn)是因?yàn)樵摻Y(jié)果表明可W對(duì)運(yùn)種深度加工的鋼進(jìn)行熱處理并實(shí)現(xiàn)圖26的塑 性增大，而不使屈服應(yīng)力減小，且更重要的是可W使屈服應(yīng)力增大。 陽巧引圖28是根據(jù)本發(fā)明的試樣的抗拉強(qiáng)度（MPa)隨熱處理時(shí)間（0-30分鐘）變化的 曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理，并且試樣包括直徑為9. 5mm和6. 75mm的低碳鋼 線材試樣，其分別由直徑為10. 5mm和8. 5mm的桿材冷社而成。該冷社使得橫截面面積分別 減小18%和37%。從圖28中可見，經(jīng)過非深度機(jī)械加工的試樣（即，9. 5mm試樣）的抗拉 強(qiáng)度在最初階段增大（直到8分鐘熱處理時(shí)間），然后隨熱處理時(shí)間減小?？估瓘?qiáng)度在最初 階段增大的結(jié)果令人驚訝，運(yùn)表明存在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度增大。如 果結(jié)合圖26和圖27進(jìn)行考慮的話，那么圖28的結(jié)果是顯著的結(jié)果，運(yùn)是因?yàn)樵摻Y(jié)果表明 可W對(duì)運(yùn)種深度加工的鋼進(jìn)行熱處理并實(shí)現(xiàn)圖26的塑性增大、圖27的屈服應(yīng)力增大，而不 使抗拉強(qiáng)度減小。
[0259] 圖29是根據(jù)本發(fā)明的試樣的屈服應(yīng)力（保證強(qiáng)度一一MPa)、抗拉強(qiáng)度（MPa)、和延 伸率（Agt)隨熱處理時(shí)間（0-15分鐘）變化的曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理， 并且試樣包括直徑為10. 7mm的低碳鋼線材試樣，其由直徑為12mm的桿材冷社而成。該冷 社使得樣品的橫截面面積減小20%。每種參數(shù)的圖線示出為與實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)最為貼合的線 條。從圖29中可見，屈服應(yīng)力、抗拉強(qiáng)度和塑性隨熱處理時(shí)間穩(wěn)步增大。屈服應(yīng)力增大的 結(jié)果令人驚訝。在整個(gè)熱處理溫度范圍內(nèi)，試樣的屈服應(yīng)力高于運(yùn)些試樣在熱處理之前的 屈服應(yīng)力。
[0260] 圖30是根據(jù)本發(fā)明的試樣的屈服應(yīng)力（保證強(qiáng)度一一MPa)、抗拉強(qiáng)度（MPa)、和延 伸率（Agt)隨熱處理時(shí)間（0-15分鐘）變化的曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理， 并且試樣包括直徑為8. 5mm的低碳鋼線材試樣，其由直徑為7. 6mm的桿材冷社而成。該冷 社使得樣品的橫截面面積減小20%。每種參數(shù)的圖線示出為與實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)最為貼合的線 條。從圖30中可見，屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度最初隨熱處理時(shí)間增大并在約5分鐘達(dá)到峰值， 然后隨熱處理時(shí)間延長而逐漸減小。屈服應(yīng)力在初始階段增大的結(jié)果令人驚訝，運(yùn)表明存 在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)屈服應(yīng)力增大。在整個(gè)熱處理溫度范圍內(nèi)，試樣的屈服 應(yīng)力高于運(yùn)些試樣在熱處理之前的屈服應(yīng)力。從圖30中還可見，塑性隨熱處理時(shí)間穩(wěn)步增 大。 陽261] 圖31是根據(jù)本發(fā)明的試樣的屈服應(yīng)力（保證強(qiáng)度一-MPa)、抗拉強(qiáng)度（MPa)、和延 伸率（Agt)隨熱處理時(shí)間（0-15分鐘）變化的曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理， 并且試樣包括直徑為4. 75mm的低碳鋼線材試樣，其由直徑為5. 5mm的桿材冷社而成。線材 試樣在熱處理之前經(jīng)過矯直機(jī)。該冷社使得樣品的橫截面面積減小25%。每種參數(shù)的圖線 示出為與實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)最為貼合的線條。從圖31中可見，屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度最初隨熱處理 時(shí)間相當(dāng)快速地增大并在約2-3分鐘達(dá)到峰值，然后隨熱處理時(shí)間延長而逐漸減小。屈服 應(yīng)力在初始階段增大的結(jié)果令人驚訝，運(yùn)表明存在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)屈服 應(yīng)力增大。在整個(gè)熱處理溫度范圍內(nèi)，試樣的屈服應(yīng)力高于運(yùn)些試樣在熱處理之前的屈服 應(yīng)力。從圖31中還可見，塑性隨熱處理時(shí)間穩(wěn)步增大。 陽％2] 圖32是根據(jù)本發(fā)明的試樣的屈服應(yīng)力（保證強(qiáng)度一一MPa)、抗拉強(qiáng)度（MPa)、和延 伸率（Agt)隨熱處理時(shí)間（0-15分鐘）變化的曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理， 并且試樣包括直徑為4. 75mm的低碳鋼線材試樣，其由直徑為5. 5mm的桿材冷社而成。線材 試樣在熱處理之前經(jīng)過矯直機(jī)。該冷社使得樣品的橫截面面積減小25%。該試驗(yàn)的試驗(yàn) 程序與圖31中所表達(dá)試驗(yàn)的之間的唯一區(qū)別與所使用的矯直機(jī)有關(guān)。該矯直漉是直徑比 用于第化）項(xiàng)試樣的矯直漉的直徑小的矯直漉。每種參數(shù)的圖線示出為與實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)最為 貼合的線條。從圖32中可見，屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度最初隨熱處理時(shí)間相當(dāng)快速地增大并在 約2-3分鐘達(dá)到峰值，然后隨熱處理時(shí)間延長而逐漸減小。屈服應(yīng)力在初始階段增大的結(jié) 果令人驚訝，運(yùn)表明存在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)屈服應(yīng)力增大。在整個(gè)熱處理溫 度范圍內(nèi)，試樣的屈服應(yīng)力高于運(yùn)些試樣在熱處理之前的屈服應(yīng)力。從圖32中還可見，塑 性隨熱處理時(shí)間穩(wěn)步增大。圖31中的試驗(yàn)結(jié)果與圖32中的非常相似，除了因圖31的矯直 機(jī)不同于圖32的矯直機(jī)，屈服應(yīng)力、抗拉強(qiáng)度和延伸率略高。 陽％3] 圖33是根據(jù)本發(fā)明的試樣的屈服應(yīng)力（保證強(qiáng)度一一MPa)、抗拉強(qiáng)度（MPa)、和延 伸率（Agt)隨熱處理時(shí)間（0-15分鐘）變化的曲線圖，其中運(yùn)些試樣W500°C進(jìn)行熱處理， 并且試樣包括直徑為3. 06mm的中碳鋼線材試樣，其由直徑為5. 5mm的桿材冷社而成。該冷 社使得運(yùn)些樣品的橫截面面積分別減小69%。每種參數(shù)的圖線示出為與實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)最為貼 合的線條。從圖33中可見，屈服應(yīng)力最初隨熱處理時(shí)間相當(dāng)快速地增大并在約3分鐘達(dá)到 峰值，然后隨熱處理時(shí)間延長而逐漸減小。屈服應(yīng)力在初始階段增大的結(jié)果令人驚訝，運(yùn)表 明存在熱處理窗口，在該窗口中可W實(shí)現(xiàn)屈服應(yīng)力增大。在整個(gè)熱處理溫度范圍內(nèi)，試樣的 屈服應(yīng)力高于運(yùn)些試樣在熱處理之前的屈服應(yīng)力。從圖33中還可見，塑性隨熱處理時(shí)間穩(wěn) 步增大。
[0264] 申請(qǐng)人所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作表明，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理的帶肋線材和光滑線材 而言，本發(fā)明的機(jī)制沒有任何區(qū)別。
[0265] 總而言之，如附圖中所總結(jié)的結(jié)果所示出的那樣，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，重要的是，通過機(jī) 械加工和熱處理的組合，由低合金高強(qiáng)度鋼、中碳鋼、和低碳鋼制成的線材的塑性（W延伸 率測(cè)量）、屈服應(yīng)力、和抗拉強(qiáng)度可W增大。由于W下原因，該發(fā)現(xiàn)是重要的發(fā)現(xiàn)： 陽％6] ?可W顯著地減小制造制品所需的鋼用量，而不使制品中鋼的承載能力下降。減 小所需鋼用量改善了施工的經(jīng)濟(jì)性，并且降低了碳足跡。 陽％7] ?可W獲得具有較高強(qiáng)度和塑性的制品。 陽268] ?可W改變?cè)O(shè)計(jì)，并從而可W改變由鋼制品制成的復(fù)合制品的成本。一個(gè)示例是 用于建筑行業(yè)中的鋼筋混凝±制品。通過本發(fā)明，可W減小運(yùn)些制品中的鋼用量和/或混 凝±用量，或者提高運(yùn)些制品在給定鋼用量下的結(jié)構(gòu)性能。
[0269] ?由于可WW較低的資本成本和運(yùn)營成本執(zhí)行本發(fā)明的方法，因此該方法是經(jīng)濟(jì) 的。
[0270] 本發(fā)明可W用于終端用途制品制造的不同階段，因此提供了相當(dāng)大的靈活性。例 如，可W根據(jù)本發(fā)明對(duì)鋼線材進(jìn)行加工W增大線材的屈服應(yīng)力和塑性，然后再進(jìn)行卷繞。 陽271] 經(jīng)過卷繞的制品可W形成為終端用途制品，如螺線、扎線等?；蛘?，可W生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 螺線，將其卷繞，然后進(jìn)行加工W生產(chǎn)如網(wǎng)片和扎線等的制品，并且可W根據(jù)本發(fā)明對(duì)運(yùn)些 制品進(jìn)行處理W增大制品的屈服應(yīng)力和塑性。 陽272] 在不偏離上述本發(fā)明的精神的情況下，可W對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。 陽273] 作為示例，上述研發(fā)工作的報(bào)告?zhèn)戎赜诰€材。然而，申請(qǐng)人認(rèn)為，通過線材發(fā)現(xiàn)的 結(jié)果應(yīng)能夠移植到桿材、棒材、和帶材鋼制品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括： 對(duì)經(jīng)過機(jī)械加工的鋼制品進(jìn)行熱處理；以及 保持或者增大鋼的塑性和保持或者增大鋼的屈服應(yīng)力。2. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括： 對(duì)經(jīng)過機(jī)械加工的鋼制品進(jìn)行熱處理；以及 保持或者增大鋼的塑性、保持或者增大鋼的屈服應(yīng)力、和保持或者增大鋼的抗拉強(qiáng)度。3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，經(jīng)過熱處理的鋼的以延伸率測(cè)量的塑性相對(duì)于 經(jīng)過機(jī)械加工的鋼的以延伸率測(cè)量的塑性增大超過5%。4. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的權(quán)利要求，其中，經(jīng)過熱處理的鋼的屈服應(yīng)力相對(duì)于 經(jīng)過機(jī)械加工的鋼的屈服應(yīng)力增大超過5%。5. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括 (a) 對(duì)進(jìn)料鋼進(jìn)行機(jī)械加工； (b) 對(duì)經(jīng)過機(jī)械加工的進(jìn)料鋼進(jìn)行熱處理，以及保持或者增大鋼的塑性和保持或者增 大鋼的屈服應(yīng)力；以及 (c) 形成鋼制品。6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，機(jī)械加工步驟（a)包括冷乳、冷拔、或者其他任何適 合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟減小進(jìn)料鋼的橫截面面積。7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，機(jī)械加工步驟（a)包括冷乳、冷拔、或者其他任何適 合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟改變進(jìn)料鋼的橫截面形狀而不必然改變 橫截面面積，從而發(fā)生過致使形狀改變所需的能量輸入。8. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括： (a) 對(duì)鋼制品進(jìn)彳丁機(jī)械加工；以及 (b) 對(duì)經(jīng)過機(jī)械加工的鋼制品進(jìn)行熱處理，以及增大鋼的塑性和保持或者增大鋼的屈 服應(yīng)力。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，機(jī)械加工步驟（a)包括冷乳、冷拔、或者其他任何適 合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟減小鋼制品的橫截面面積。10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，機(jī)械加工步驟（a)包括冷乳、冷拔、或者其他任何 適合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟改變進(jìn)料鋼的橫截面形狀而不必然改 變橫截面面積，從而發(fā)生過致使形狀改變所需的能量輸入。11. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括 (a) 對(duì)進(jìn)料鋼進(jìn)行機(jī)械加工； (b) 形成鋼制品；以及 (c) 對(duì)鋼制品進(jìn)行熱處理，以及增大鋼制品的塑性和保持或者增大鋼制品的屈服應(yīng)力。12. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括 (a) 對(duì)進(jìn)料鋼進(jìn)行機(jī)械加工； (b) 形成鋼制品；以及 (c) 對(duì)所形成的鋼制品進(jìn)行熱處理，以及增大鋼制品的塑性和保持或者增大鋼制品的 屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度。13. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，機(jī)械加工步驟（a)冷乳、冷拔、或者其他任 何適合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟減小進(jìn)料鋼的橫截面面積。14. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中機(jī)械加工步驟（a)包括冷乳、冷拔、或者其他 任何適合的機(jī)械加工步驟，只要這種包括的機(jī)械加工步驟改變進(jìn)料鋼的橫截面形狀而不必 然改變橫截面面積，從而發(fā)生過致使形狀改變所需的能量輸入。15. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的權(quán)利要求，其中，鋼是低合金高強(qiáng)度鋼。16. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的權(quán)利要求，其中，鋼是低碳鋼。17. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的權(quán)利要求，其中，鋼是中碳鋼。18. 生產(chǎn)鋼制品的方法，包括： 為鋼制品選擇作為原材料的進(jìn)料鋼； 選擇進(jìn)料鋼或者由進(jìn)料鋼制成的制品的機(jī)械加工、熱處理時(shí)間和熱處理溫度條件，從 而為鋼制品提供所需的機(jī)械特性； 執(zhí)行機(jī)械加工和熱處理步驟，以及保持或者增大鋼的塑性和保持或者增大鋼的屈服應(yīng) 力；以及 生產(chǎn)出具有所需機(jī)械特性的鋼制品。19. 經(jīng)過機(jī)械加工和熱處理的鋼制品，其通過前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法制成。20. 如權(quán)利要求19所述的鋼制品，包括線材、桿材、棒材、或帶材任一種。21. 如權(quán)利要求20所述的鋼制品，包括由線材、桿材、棒材、和帶材中任一種制成的鋼 制品。
【專利摘要】生產(chǎn)鋼制品的方法包括：對(duì)經(jīng)過機(jī)械加工的鋼制品進(jìn)行熱處理；以及保持或者增大鋼的塑性和保持或者增大鋼的屈服應(yīng)力。通過該方法制成的經(jīng)過機(jī)械加工和熱處理的鋼制品。
【IPC分類】C21D8/00, B21B15/00, C21D9/46, C21D7/13
【公開號(hào)】CN105164282
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480020343
【發(fā)明人】格雷姆·麥格雷戈
【申請(qǐng)人】一鋼強(qiáng)力有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2014年4月13日
【公告號(hào)】CA2908922A1, WO2014165934A1