[发明专利]一种高强热处理钢筋及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强热处理钢筋及其制造方法，更具体地说，本发明涉及一种抗拉强度高并且耐延迟断裂的高强热处理钢筋及其制造方法。

背景技术

在混凝土用钢筋用作预应力筋时，一般都要求具有较高的抗拉强度及低的松弛性能，同一强度级别的普通松弛钢筋和低松弛钢筋，在初始载荷均为1425MPa而其它使用条件相同情况下，50年后，低松弛钢筋的最终应力为1131.5MPa，而普通松弛钢筋的最终应力为991MPa，低松弛钢筋较普通松弛钢筋的最终应力值提高了14.2％。与普通松弛级钢筋相比，低松弛预应力钢筋具有高的弹性变形极限、高的抗屈服能力以及较低的松弛损失，它将最终取代普通松弛级钢筋，得到全面应用。目前，绝大部分预应力混凝土工程施工均采用低松弛预应力钢材，而普通松弛预应力钢材已趋淘汰。

预应力混凝土用钢筋在追求高强度、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。若将低屈强比钢棒应用在建筑上，就可以提高建筑物的抗震性能。而传统的淬回火热处理工艺所得到的钢棒的屈强比偏高，可以达到97％，致使抗拉强度与屈服强度的差值较小，安全储备不足，是建材的危险因素，因而建筑钢材的屈强比问题，已经成为满足预应力混凝土结构安全储备的重要课题。

然而，当钢筋用作预应力钢筋时，现有的钢筋并不能做到兼顾高强高塑、低松弛与低屈强比。

随着汽车、机械、建筑等行业的发展，在工程机械、土木建筑、汽车、建设机械领域都不断提出了钢材高强化的要求，但是，随着强度的提高，特别是当抗拉强度超过1200MPa时，抗延迟断裂性能显著降低，这是低合金马氏体钢高强化遇到的一个最主要的问题。在高强度钢实际开发和应用过程中，经常遇到一系列的延迟断裂问题。例如：美国通用汽车公司由于安装在轿车底部控制架上的钢材发生延迟断裂造成交通事故，最终在640万辆轿车上更换了材料；1995年阪神大地震后损坏构件的钢筋断口发现了延迟断裂；钢材生产企业在钢丝收线机上或验收打卷之后的静置过程中突然发生脆断现象；管桩企业的钢筋盘卷在静置库存、纵向张拉、管桩离心成型、管桩蒸汽养护和蒸压养护时，甚至已放在成品堆场中的成品管桩内都会发生脆性断裂现象等。

发明内容

本发明提供了一种能够解决现有技术中的一种或多种问题的高强热处理钢筋及其制造方法，以应对现代化建筑的发展要求，本发明的高强耐延迟断裂钢筋可以同时适应不同用途的钢筋的要求。

本发明的一方面提供了一种高强热处理钢筋，所述钢筋经过感应加热处理，冷却时使钢筋先缓冷至两相区，再进行快速冷却处理，其中，所述钢筋的力学性能满足抗拉强度1200-1800MPa，延伸率10％以上，屈强比≤0.9，并且松弛性能满足初始应力为公称抗拉强度的70％时1000小时的应力松弛率≤2％。

根据本发明的一方面，可将钢筋快速感应加热到Ac3以上温度进行奥氏体化，缓冷至两相区后使钢筋冷却至剩余温度为200℃至450℃，将钢筋保温5s-45s后，不经回火直接快速冷却到200℃以下。

根据本发明的一方面，在感应加热的过程中可将钢筋加热至820℃-950℃。

根据本发明的一方面，在将钢筋缓冷至两相区后的保温过程中可向所述钢筋施加负载，使其弯曲应变不超过3％，然后快速冷却。

根据本发明的一方面，在将钢筋缓冷至两相区的步骤中，可使钢筋冷却至720℃-800℃。

根据本发明的一方面，所述钢筋的组织结构可为回火屈氏体+铁素体、回火索氏体+铁素体或者回火马氏体+贝氏体+铁素体。

根据本发明的一方面，所述钢筋按重量计可含有0.15-0.5％的C、小于或等于2％的Si、0.5-2.0％的Mn，余量为Fe及不可避免杂质。

根据本发明的一方面，所述钢筋还可包含Ti、V、Nb元素中的一种或几种。

本发明的另一方面提供了一种高强热处理钢筋的制造方法，该方法包括下述步骤：对钢筋进行感应加热处理；使钢筋缓冷至两相区；对钢筋进行快速冷却处理，其中，所述钢筋的力学性能满足抗拉强度1200-1800MPa，延伸率10％以上，屈强比≤0.9，并且松弛性能满足初始应力为公称抗拉强度的70％时1000小时的应力松弛率≤2％。

根据本发明的一方面，在感应加热处理的步骤中可将钢筋快速感应加热到Ac3以上温度进行奥氏体化，使钢筋缓冷至两相区的步骤后使钢筋冷却至剩余温度为200℃至450℃，然后，将钢筋保温5s-45s后，不经回火直接快速冷却到200℃以下。