钢筋的性能对钢筋混凝土结构物的强度和韧性有很大影响。近年来,根据保证建筑物抗震性和防止过密配筋的要求,对钢筋提出了进一步高强度化的要求。代表性的785MPa级高强度钢筋组织是铁素体 珠光体,利用微合金化元素使钢筋高强度化。微合金化钢筋利用碳氮化物的析出强化作用和TMCP工艺使
钢细晶化,提高了钢筋的强韧性。但对于钢筋来说,难于实现TMCP要求的终轧温度低温化。所以,析出强化是钢筋更为重要的强化因素。但是目前对785MPa级高强度钢筋的碳氮化物析出行为尚不明了。
为此,本研究对785MPa级钢筋实施了模拟钢筋热轧工艺的热处理,考察了热轧工艺条件对钢筋的硬度和析出物形态的影响。
试验用钢是785MPa级钢筋(普通钢中添加V的Fe-C-Si-Mn-V钢)。以15℃/ min的升温速度将试验用钢分别加热到800-1300℃,在各温度下保温10min。为进行与钢筋实际生产工艺相当的冷却,将保温10min后的试料转移到温度为150℃的加热炉中进行10min的缓冷后,取出试料。对试料制成的试样进行维氏硬度试验和显微组织观察。用数码显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对试样的显微组织进行观察,并进行组织图像解析。
图1是各试样维氏硬度与加热温度的关系。加热温度在850-1000℃之间时,维氏硬度随加热温度的升高而增高,其增高量约为120HV。但加热温度超过1000℃时,硬度基本上是一个恒定值,不随加热温度的升高而增高。观察加热温度为800℃、900℃、1000℃、1100℃试样的二次电子图像发现,与加热温度为800℃、900℃的试样相比,1000℃、1100℃试样的铁素体中有微细析出物析出,这些微细析出物使钢的硬度增高。EDS分析结果表明,各试样铁素体中的微细析出物都是V(C,N)。并且,根据微细析出物的N的X射线强度很低可以推定,这些析出物是富C的V(C,N)。根据Fe-C-V状态图推算的VC的固溶温度约为980℃,所以,1000℃、1100℃加热的试料富C的V(C,N)固溶在基钢中,在随后的冷却过程中,富C的V(C,N)均匀微细析出,使钢的硬度增高。(高宏适)