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1、微合金元素對鋼筋機械性能的影響ShunichiHASHIMOTO1)MorifumiNAKAMURA2)摘要：鋼筋是建筑用重要材料之一，其強度水平已高達345、390、490等級別。為獲得高強度鋼筋，已成功運用了V微合金化工藝，而目前Nb微合金化工藝也已進行大量的嘗試，但是，有關Nb微合金化鋼的熱軋和冷卻條件對其機械性能的影響還未見報道。本文論述了再加熱溫度以及軋后冷卻速度對0.25C-0.5Si-1.5Mn鋼和0.25C-0.5Si-1.2Mn-0.05Nb(+0.05V)鋼（質(zhì)量百分數(shù)%）組織與性能影響的試驗
2、結(jié)果。將0.05%Nb或0.05%Nb+0.05%V添加到0.25C-0.5Si-1.2Mn鋼中能有效地提高其強度，尤其在較高的再加熱溫度下。該強化作用是沉淀強化和細晶強化的結(jié)果。軋后加速冷卻至700℃能有效提高鋼的強度和屈服延伸。關鍵詞：棒材；鋼筋；鈮；釩；碳氮化物沉淀；晶粒細化。1前言可焊性鋼筋是廣泛應用于城市建筑的重要材料之一，為了滿足對較輕自重產(chǎn)品的需要，即要求較低的碳當量來保證可焊性以及便宜的價格，采用諸如Nb,Ti,V微合金元素1－4）或采用加速冷卻工藝即所謂“余熱處理工藝”5）或稱為添加微合金元素的
3、鋼筋余熱處理工藝6）來生產(chǎn)高強度可焊性鋼筋。盡管V是最常用的元素，但V價格的波動使得鋼筋市場發(fā)起以Nb代V的運動。文獻1－4）所述Nb在鋼筋中的應用表明添加Nb能有效提高屈服強度和抗拉強度，尤其在同時提高兩種強度的效果上還更甚于V。但是工藝參數(shù)，比如再加熱溫度、軋后冷卻速度等對鋼筋機械性能的影響還未見報道。關于以下試驗結(jié)果，即添加Nb以及再加熱溫度、軋后冷卻速度等工藝參數(shù)對0.25C-0.5Si-1.2Mn-(0.05%Nb，0.05%Nb+0.05%V)鋼顯微組織和機械性能的影響，將在本文中進一步討論。2試驗方
4、案表1中的鋼在空氣中熔融后再澆鑄，0NB是基礎鋼號，為0.25C11-0.5Si-1.2Mn，0.05%Nb和0.05%Nb+0.05%V被分別添加到基礎鋼號0NB中，被命名為5NB和5NV，其碳當量(Ceq)大約為0.56。表1鋼化學成分（質(zhì)量百分比%）CSiMnPSAlNbVNCeq0NB0.2490.471.190.0230.0020.0400.00650.5545NB0.2480.511.220.0240.0020.0420.0510.00790.5655NV0.2440.511.260.0260.003
5、0.0360.0500.0450.00710.569Ceq=C(%)+Si(%)/7+Mn(%)/5+Cr(%)/9鑄坯熱鍛成50t×40wmm后再加熱，然后在實驗室軋機上經(jīng)兩道次熱軋至10mm厚，每道次壓縮比約為50%。本試驗中采用板狀試件進行軋制?？刂莆⒑辖痄摍C械性能最重要的工藝參數(shù)是再加熱溫度，其影響Nb固溶體含量和奧氏體晶粒尺寸。如圖1(a)所示，RT（再加熱溫度）在1050℃～1250℃范圍內(nèi)考察其影響，鋼在每種再加熱溫度下都保溫30min。為保證試驗的精度，通過第二道次的入口溫度來控制終軋溫度，第二道
6、次入口溫度與過程溫度幾乎一致，為900℃。軋后熱軋板試件空冷至室溫，軋后加速冷卻是控制顯微組織的一個重要參數(shù)，在900℃～700℃范圍內(nèi)通過改變水霧濃度使冷卻速度由40℃/S降至20℃/S來考察其影響，而空冷速度為0.8℃/S用于比較。圖1(b)給出了熱軋和冷卻條件。圖1考察(a)RT（再加熱溫度）和(b)在900、700℃之間CR（冷卻速度）影響的熱軋工序示意圖水淬試樣應能觀察到原始奧氏體晶粒，該方法應能對每個試樣截面進行分析、解釋。應根據(jù)JIS14A在軋后10天內(nèi)進行拉伸試驗，試樣直徑、標距長度分別為8mm和
7、50mm，拉伸速度為5mm/min。軋后56天的試樣進行拉伸試驗以檢驗其時效影響。采用硝酸酒精浸蝕或硝酸溶液(2%HNO311)浸蝕，在光學顯微鏡下觀察成品的顯微組織以及原始奧氏體晶粒。3結(jié)果3.1RT（再加熱溫度）的影響圖2給出微合金元素、RT（再加熱溫度）對LYP（下屈服強度）和TS（抗拉強度）的影響。5NB鋼隨再加熱溫度的增加其下屈服強度由1050℃或1150℃下的440Mpa提高到1250℃下的485Mpa；5NV鋼比5NB鋼的下屈服強度高約30～60Mpa，下屈服強度由1050℃下的470Mpa提高到1
8、250℃下的535Mpa。另一方面，0NB鋼的下屈服強度隨再加熱溫度的升高而下降約10Mpa。0NB鋼和5NB鋼在較低再加熱溫度下其下屈服強度相差20Mpa，在1250℃下相差75Mpa。0NB鋼和0NV鋼在較低再加熱溫度下其下屈服強度相差50Mpa，在1250℃下相差130Mpa。而抗拉強度也顯示出與下屈服強度相似的特點，隨再加熱溫度由1050℃升高到1250℃，5NB
