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

圖1所示)是細晶粒和超細晶粒鋼推廣應用中必須解決的問題。強屈比的高低決定了材料從產生塑性變形到斷裂之間的形變容量。抗震結構中使用的鋼筋的強屈比較大，當構件的某個截面形成塑性以后，可以使塑性鉸有足夠的轉動能力，避免鋼筋過早拉斷，從而保證整個結構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中將鋼筋的強屈比的下限定為1.25，高于國外標準指標(英標BS4449-2007中下限1.08，澳新標準下限 1. 15)。為了滿足抗震設計、驗收規(guī)范要求，用于一、二級抗震結構中的縱向受力鋼筋，其強屈比也是必檢項目。目前國內生產400MPa、500MPa高強抗震鋼筋，主要采用微合金的方法保證鋼筋的強度和強屈比的性能要求。隨著國內高強鋼筋推廣應用的步伐加快，大量高強鋼筋迫切需要采用微合金減量化的成分設計，積極采用細晶粒、超細晶粒鋼生產工藝技術，推動具有高的強屈比、成本經濟合理的細晶粒高強鋼筋在建筑中廣泛應用。提高強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，細化鐵素體晶粒同時控制組織中珠光體的體積分數(shù)能夠實現(xiàn)提高鋼筋強度、 改善強屈比的目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高細晶粒鋼強筋屈比的組織成分控制方法，解決了晶粒細化造成鋼筋屈服強度和抗拉強度同步提高、降低強屈比的問題。本發(fā)明從建立珠光體體積分數(shù)與屈強比的關系入手，通過調整鋼中常規(guī)元素C、 Si,Mn的含量，結合細晶粒鋼生產工藝，完善細晶粒鋼筋的組織成分控制技術。按照此方法生產的細晶粒鋼筋具有優(yōu)良力學性能和符合GB1499-2007性能指標的強屈比。不僅如此， 采用此方法生產的細晶粒鋼筋具有良好的時效性能，免除了生產企業(yè)交貨狀態(tài)時鋼筋性能指標降低的風險。本發(fā)明的鋼筋的基本合金成份按重量百分比計量(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
證鋼筋滿足不同強度等級的指標要求，可根據(jù)生產設備條件，不添加或適量添加微合金元
3素的用量，余量為1 和不可避免的雜質元素。本發(fā)明的生產方法是通過調整鋼中C、Si、Mn含量，結合細晶粒鋼生產工藝，實現(xiàn)對組織轉變和組織中珠光體體積分數(shù)的準確控制，保證細晶粒鋼筋的強屈比指標。在熱軋工藝上采用細晶粒鋼生產控制工藝開軋溫度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數(shù)> 20%。所生產鋼筋的力學性能達到GB1499-2007中400MPa級、500MPa級鋼筋的各項指標，強屈比均彡1. 25。而當組織中的珠光體體積百分數(shù)低于20%則達不到強屈比的下限指標，見表1。本發(fā)明以普通碳錳鋼為基礎，煉鋼工藝成熟穩(wěn)定。根據(jù)生產不同強度級別的要求， 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)實際需要，在上述成分體系基礎上還可以微量添加V、Nb、Ti等合金元素，以獲得更高的強度和好的韌性。本發(fā)明的優(yōu)點在于通過C、Si、Mn等常規(guī)成分的調節(jié)，結合細晶粒鋼生產工藝，生產高強屈比的合格鋼筋。利用本發(fā)明生產的不同級別的高強鋼筋成本經濟、合理，400MI^級鋼筋的生產可以不添加微合金元素，500MI^級鋼筋微量添加合金元素，大幅節(jié)省了合金資源。
權利要求
1.一種提高細晶粒鋼筋強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參數(shù)為調節(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度等級的指標要求，可根據(jù)生產設備條件， 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元素；均為重量百分數(shù)；在熱軋工藝上采用細晶粒鋼生產控制工藝開軋溫度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數(shù)> 20% ；所生產鋼筋的力學性能達到GB1499-2007中400MPa級、500MPa級鋼筋的各項指標，強屈比均 ^ 1. 25ο
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在上述成分體系基礎上微量添加V、Nb、Ti 合金元素，以獲得更高的強度和好的韌性。
全文摘要
一種提高細晶粒鋼筋強屈比的組織成分控制方，屬于金屬熱加工技術領域。根據(jù)鋼筋不同強度級別的指標要求，不添加或減量化添加微合金元素，具有下列化學成分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。通過調整鋼中常規(guī)元素C、Si、Mn的含量，結合細晶粒鋼生產工藝，完善細晶粒鋼筋的組織成分控制技術，使鋼筋的組織中珠光體體積百分數(shù)控制在≥20％的水平，確保細晶粒鋼筋的強屈比≥1.25，其他性能指標完全滿足GB1499-2007中性能指標，且質量穩(wěn)定。
文檔編號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