CN104531965A - 高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 - Google Patents
高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104531965A CN104531965A CN201410826750.4A CN201410826750A CN104531965A CN 104531965 A CN104531965 A CN 104531965A CN 201410826750 A CN201410826750 A CN 201410826750A CN 104531965 A CN104531965 A CN 104531965A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reinforcing bar
- steel bar
- heat treatment
- steel
- heat treating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims 13
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract 4
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract 3
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract 9
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法，所述热处理方法包括：将冷变形后的钢筋加热到740℃～850℃进行亚温淬火处理，使钢筋的金相组织为铁素体和马氏体的双相组织；将淬火后的钢筋加热到460℃以上进行回火处理，并且在回火处理过程中对钢筋施加不超过其原有破断力的30％的张力，以使钢筋的金相组织变为回火屈氏体或回火索氏体与体积含量小于金相组织总含量的10％的铁素体的双相组织，其中，钢筋为中低碳钢筋。本发明的热处理方法的亚温淬火的加热温度较低，且钢中存在着未熔的铁素体，可阻止奥氏体晶粒的增大，因此使得钢筋在淬火前的实际晶粒较细，而且还可以降低能耗20％～30％，减少污染。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业钢材的热处理方法，特别涉及一种中低碳钢的热处理方法。
背景技术
预应力混凝土用钢筋(或钢棒)在国外已被广泛应用于高强度预应力混凝土离心管桩、高层建筑地基混凝土管桩、高架桥墩混凝土管桩、电杆、铁路轨枕等预应力构件中。国产预应力钢材的应用领域已从铁路、公路拓展到建筑、水利、能源及岩土锚固等工程领域。预应力混凝土用钢棒一般采用热处理方法得到，是经过热处理强韧化的高强度预应力钢筋经少许冷拔或冷轧加工后进行调质处理得到的一种高强度低合金结构钢。这种钢棒具有强度高、松弛率低等优点。
中低碳钢在追求高强度、高韧性的同时，也将屈强比作为一项重要指标，因为钢的屈强比越低，则意味着高加工硬化指数和高均匀延伸率。若将低屈强比钢应用在建筑上，就能够提高建筑物的抗震性能；若作为汽车板使用，则可以显著提高汽车板的冷成型性能。然而，通常的淬回火热处理工艺所得到的钢材的屈强比偏高(一般可以达到97％)，致使钢材的抗拉强度与屈服强度的差值较小，安全储备不足，成为建材的危险因素，因而建筑钢材的屈强比问题，已经成为满足混凝土结构钢的安全储备的重要课题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法，该钢材在保持较高强度的同时，具有低的屈强比，高且均匀的延伸率，提高了建筑的安全性。
根据本发明的一方面，提供一种高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法，所述方法包括如下步骤：将冷变形后的钢筋加热到740℃～850℃进行亚温淬火处理，使钢筋的金相组织为铁素体和马氏体的双相组织；将淬火后的钢筋加热到460℃以上进行回火处理，并且在回火处理过程中对钢筋施加不超过其原有破断力的30％的张力，以使钢筋的金相组织变为回火屈氏体或回火索氏体与体积含量小于金相组织总含量的10％的铁素体的双相组织；其中，钢筋为中低碳钢筋。
根据本发明的实施例，在亚温淬火处理过程中，将冷变形后的钢筋加热到740℃～850℃后立即将钢筋冷却至室温。
根据本发明的实施例，回火处理的温度可以为460℃～560℃。
根据本发明的实施例，在回火处理过程中，对钢筋施加不超过其原有破断力的10％的张力。
根据本发明的实施例，在回火处理过程中，对钢筋施加不超过其原有破断力的3％～8％的张力。
根据本发明的实施例，所述中低碳钢筋按重量百分比计可以包括：0.15％～0.5％的C、0.5％～1.0％的Si和0.5％～2.0％的Mn。
根据本发明的实施例，可以在中频感应加热炉中执行钢筋的淬火处理和回火处理。
根据本发明的高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法，与传统的对钢筋进行高温淬火不同，亚温淬火的加热温度较低，且钢中存在着未熔的铁素体，可阻止奥氏体晶粒的增大，因此使得钢筋在淬火前的实际晶粒较细，而且还可以降低能耗20％～30％，减少污染。另外，淬火前的钢筋中的未熔铁素体的存在能够防止应力的集中和裂纹的扩展，因而能够提高钢筋的冲击韧性。此外，本发明的热处理方法降低了钢筋的屈强比，改善了有害杂质的分布，提高了综合机械性能。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是传统的对中低碳钢筋执行的热处理工艺的示意图；
图2是根据本发明的对中低碳钢筋执行的热处理方法的示例性实施例的示意图；
图3是经传统的热处理后的钢筋的金相组织图；
图4是根据本发明的示例性实施例的热处理后的钢筋的金相组织图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为局限于在此阐述的特定实施例，相反，提供这些实施例使得本发明将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。
图2是根据本发明的对中低碳钢筋执行的热处理方法的示例性实施例的示意图。图4是根据本发明的示例性实施例的热处理后的钢筋的金相组织图。
参照图2和图4，根据本发明的高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法包括顺序执行的下述步骤：对冷变形后的中低碳钢筋进行亚温淬火处理；对淬火后的钢筋进行回火处理。
根据本发明的方法针对的是中低碳钢筋，其按重量百分比计可以包括：0.15％～0.5％的C、0.5％～1.0％的Si和0.5％～2.0％的Mn。
根据本发明，在对冷变形后的中低碳钢筋进行亚温淬火处理的步骤中，将冷变形后的中低碳钢筋加热到740℃～850℃(即，Ac1+30℃～60℃)进行淬火处理。具体地讲，通过将钢筋加热到740℃～850℃，使得钢筋的金相组织为奥氏体和铁素体的双相组织；之后，将钢筋快速冷却(例如，水冷)至室温，使得钢筋的金相组织为马氏体和铁素体的双相组织。
在将淬火后的钢筋进行回火处理的步骤中，将淬火后的钢筋加热到460℃以上(例如，460℃～560℃)进行回火处理，并且在回火处理过程中对钢筋施加一定的张力(对钢筋施加不超过其原有破断力的30％的张力)，以使钢筋的金相组织为回火索氏体或回火屈氏体与体积含量小于金相组织的总含量的10％的铁素体的双相组织。最后，对回火处理后的钢筋进行喷水冷却，从而得到最终产品。这里，在回火处理过程中对钢筋施加的张力是指在在线过程中对钢筋施加的一种外在张力，本领域技术人员在本发明的教导下可以明白此点。
在本发明的实施例中，可以在回火处理过程中，对钢筋施加的张力的值不超越其原有破断力的10％，例如，3％～8％。
在本发明的实施例中，可以在中频感应加热炉中执行上述的淬火处理和回火处理。
根据本发明的热处理方法，采用亚温淬火，可以使钢筋的金相组织为马氏体和铁素体的双相组织。与传统的对钢筋进行高温淬火不同，亚温淬火的加热温度较低，且钢中存在着未熔的铁素体，可阻止奥氏体晶粒的增大，因此使得钢筋在淬火前的实际晶粒较细，而且还可以降低能耗20％～30％，减少污染。另外，淬火前的钢筋中的未熔铁素体的存在能够防止应力的集中和裂纹的扩展，因而能够提高钢筋的冲击韧性。根据本发明，对淬火后的钢筋经过高温回火处理，使得钢筋的最后的金相组织为回火屈氏体和少量铁素体的双相组织(如图4所示)或回火索氏体和少量铁素体的双相组织，从而使得热处理后的钢筋的强度较高，屈强比较低。
另外，本发明的热处理方法具有成本低、节能和环保等优点。
在现有技术中，经过传统淬火回火处理的钢筋具有低松弛的特点，但是屈强比偏高；而经过稳定化退火处理的钢筋虽然具有低松弛的特点，但是往往要进行酸洗而造成环境污染；而目前普遍使用的热轧盘条钢筋的强度较低，市场上常见的钢筋为HRB400钢筋、HRB500钢筋等。换言之，直到目前为止，现有技术还没有开发出对于具有低松弛、低屈强比的混凝土用钢筋。然而，根据本发明的热处理方法得到的钢筋具有高强度、高塑性、低屈强比和低松弛率等综合性能，可用于弥补现有国内低松弛、低屈强比的混凝土用钢筋的缺陷。
下面结合具体实施例对根据本发明的高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法进行更详细的描述。
实施例1
将冷变形后的钢筋连续通过中频感应加热炉的加热圈和冷却水圈，以进行淬火处理(淬火温度为740℃)，之后立即喷水冷却。随后进行连续的回火处理，回火温度控制在460℃，并且对钢筋施加其原有破断力的30％的张力。热处理后的钢筋的性能参见表1。
实施例2和实施例3
实施例2和实施例3的工艺流程同实施例1，工艺参数和热处理后的钢筋的性能参见表1。
对比例1～3
对比例1～3是对中低碳钢筋进行传统的热处理的示例。图1是传统的对中低碳钢筋执行的热处理工艺的示意图。参照图1，将冷变形后的钢筋连续通过中频感应加热炉的加热圈和冷却水圈，将钢筋加热到Ac3+30℃～70℃(即870℃～950℃)，将钢筋加热到完全奥氏体化单相区，之后立即喷水冷却，淬火成全部马氏体组织。随后进行连续回火处理，回火温度控制在460℃～540℃之间，得到回火马氏体组织(如图3所示)。对比例1～3的工艺参数和热处理后的钢筋的性能参见表1。
表1
从表1可以看出，通过本发明的热处理方法得到的钢筋的屈强比均低于通过传统的热处理方法得到的钢筋的屈强比，并且通过本发明的热处理方法得到的钢筋的延伸率保持在较高的水平。表1的实验结果表明，本发明的热处理方法可以得到高强塑性低屈强比其低松弛率的混凝土用钢筋。
经进一步的研究分析发现，本发明的热处理工艺得到高强塑性低屈强比钢筋的原因是，热处理钢筋的淬火加热是在两相区加热，得到奥氏体+铁素体组织，随后淬火冷却得到马氏体+铁素体双相组织，经过高温回火处理，最后成品的组织为回火屈氏体(或回火索氏体)+铁素体组织；而普通的淬回火工艺得到的成品的组织为回火马氏体组织，材料的强度较高、屈强比偏高，不适于现代建筑的发展要求。
综上所述，通过本发明的热处理方法，使得钢筋的金相组织中含有铁素体组织，使得通过本发明的热处理后的钢筋的强度较高，塑性较高，屈强比较低，并且松弛率较低。
通过本发明的热处理方法得到的钢筋，具有强度高塑性高、屈强比低、松弛率低等优点，能够提高建筑的安全储蓄能力。
另外，本发明的热处理方法具有成本低、节能和环保等优点。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法，其特征在于所述热处理方法包括如下步骤：
将冷变形后的钢筋加热到740℃～850℃进行亚温淬火处理，使钢筋的金相组织为铁素体和马氏体的双相组织；
将淬火后的钢筋加热到460℃以上进行回火处理，并且在回火处理过程中对钢筋施加不超过其原有破断力的30％的张力，以使钢筋的金相组织变为回火屈氏体或回火索氏体与体积含量小于金相组织总含量的10％的铁素体的双相组织，
其中，钢筋为中低碳钢筋。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在亚温淬火处理过程中，将冷变形后的钢筋加热到740℃～850℃后立即将钢筋冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，回火处理的温度为460℃～560℃。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在回火处理过程中，对钢筋施加不超过其原有破断力的10％的张力。
5.根据权利要求1或4所述的热处理方法，其特征在于，在回火处理过程中，对钢筋施加不超过其原有破断力的3％～8％的张力。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述中低碳钢筋按重量百分比计包括：0.15％～0.5％的C、0.5％～1.0％的Si和0.5％～2.0％的Mn。
7.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在中频感应加热炉中执行钢筋的淬火处理和回火处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410826750.4A CN104531965A (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410826750.4A CN104531965A (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104531965A true CN104531965A (zh) | 2015-04-22 |
Family
ID=52847583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410826750.4A Pending CN104531965A (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104531965A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105219928A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-06 | 安庆市华骐机械配件有限公司 | 一种高强度耐腐矿山钻头制备方法 |
| CN110106445A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-09 | 上海大学 | 一种用于海洋平台铸造节点高强度高低温韧性用钢及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10251801A (ja) * | 1997-03-10 | 1998-09-22 | Nippon Steel Corp | 高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法 |
| JP2001294980A (ja) * | 2000-04-07 | 2001-10-26 | Nippon Steel Corp | 一様伸びと遅れ破壊特性に優れた高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法 |
| CN102061370A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-05-18 | 中国钢研科技集团有限公司 | 混凝土用钢筋的生产工艺 |
| CN102121082A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-07-13 | 中国钢研科技集团有限公司 | 用作箍筋的钢筋的生产方法 |
| CN102851467A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 中国钢研科技集团有限公司 | 一种高强热处理钢筋及其制造方法 |
| CN102876965A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-16 | 中国钢研科技集团有限公司 | 一种高强锚固螺栓及其生产方法 |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201410826750.4A patent/CN104531965A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10251801A (ja) * | 1997-03-10 | 1998-09-22 | Nippon Steel Corp | 高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法 |
| JP2001294980A (ja) * | 2000-04-07 | 2001-10-26 | Nippon Steel Corp | 一様伸びと遅れ破壊特性に優れた高強度ｐｃ鋼棒およびその製造方法 |
| CN102061370A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-05-18 | 中国钢研科技集团有限公司 | 混凝土用钢筋的生产工艺 |
| CN102121082A (zh) * | 2011-01-31 | 2011-07-13 | 中国钢研科技集团有限公司 | 用作箍筋的钢筋的生产方法 |
| CN102851467A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 中国钢研科技集团有限公司 | 一种高强热处理钢筋及其制造方法 |
| CN102876965A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-16 | 中国钢研科技集团有限公司 | 一种高强锚固螺栓及其生产方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 李贺杰: "稳定化处理对PC钢筋力学性能指标的影响", 《北京联合大学学报（自然科学版）》, vol. 20, no. 1, 31 March 2006 (2006-03-31) * |
| 王甫茂: "《机械制造基础》", 31 August 2011, article "冷变形" * |
| 陈文哲: "《机械工程材料》", 31 August 2009, article "亚温淬火" * |
| 高惠临 等: "《石油工程材料》", 31 October 2011, article "亚温淬火" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105219928A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-06 | 安庆市华骐机械配件有限公司 | 一种高强度耐腐矿山钻头制备方法 |
| CN110106445A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-09 | 上海大学 | 一种用于海洋平台铸造节点高强度高低温韧性用钢及其制备方法 |
| CN110106445B (zh) * | 2019-06-05 | 2021-04-16 | 上海大学 | 一种用于海洋平台铸造节点高强度高低温韧性用钢及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101440461B (zh) | 一种耐油井气腐蚀抽油杆钢及其制造方法 | |
| CN104593695B (zh) | 热轧高强低镍铜比厚规格耐候钢及其生产方法 | |
| CN103484789B (zh) | 一种高延性超高强度预应力混凝土用钢棒及其加工方法 | |
| CN102061370A (zh) | 混凝土用钢筋的生产工艺 | |
| CN102352462B (zh) | 一种高强高冲击韧性的锚杆钢筋及其制备方法 | |
| CN103643143B (zh) | 一种600MPa级绿色热处理高强度钢筋及其加工方法 | |
| JP2018532883A (ja) | 高強靭性継目無鋼管及びその製造方法 | |
| CN112501498A (zh) | 一种2300MPa预应力钢绞线用盘条及其生产方法 | |
| CN101429619B (zh) | 高强度钢拉杆及其热处理方法 | |
| CN106319387B (zh) | 一种x80抗大变形管线钢及制造方法 | |
| CN108179351A (zh) | 一种含铜低碳高强高韧海洋平台用钢及其制备方法 | |
| CN103255345A (zh) | 一种80ksi钢级抗硫化氢应力腐蚀石油套管及其制造方法 | |
| WO2017050227A1 (zh) | 一种高强韧性无缝钢管及其制造方法 | |
| CN105463307A (zh) | 一种具有梯度组织的q&p钢及其制备方法 | |
| CN104046907A (zh) | 一种屈服强度≥960MPa精轧螺纹钢筋及生产方法 | |
| CN110923413B (zh) | 一种钒微合金化600MPa级低温钢筋用钢及其生产方法 | |
| CN109371335B (zh) | 一种超高强度海洋软管用钢及其制备方法 | |
| CN103184319A (zh) | 一种提高35CrMoA钢材低温冲击功的热处理方法 | |
| JPWO2015186801A1 (ja) | 鋼線 | |
| CN104531965A (zh) | 高强塑性低屈强比混凝土用钢筋的热处理方法 | |
| CN103882335B (zh) | 一种屈服强度800MPa级热轧高强度钢及其生产方法 | |
| JPH08104922A (ja) | 低温靱性の優れた高強度鋼管の製造方法 | |
| CN103643167B (zh) | 一种700MPa级绿色热处理高强度钢筋的加工方法 | |
| CN105441650A (zh) | 一种降低超高强度海工钢屈强比的热处理工艺 | |
| CN104213032B (zh) | 830MPa级贝氏体高强精轧钢筋的生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150422 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |