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1、PC钢棒【PC钢棒材料成分与性能】预应力混凝土用钢棒(简称PC钢棒)是由日本高周波热炼株式会社于20世纪60年代开发的一种技术含量很高的预应力钢材,属于预应力强度级别中的中间强度级。它具有高强度韧性、低松弛性、与混凝土握裹力强,良好的可焊接性、镦锻性、节省材料等特点,在国外已被广泛应用。而在我国起步较晚,于80年代末期开始和引进该产品。PC钢棒的主要原材料是无扭控冷热轧盘条,早期的钢种主要牌号为30MnSi,原材料带状组织严重,主要原因是连铸连轧过程中控温不足。生产高质量的PC钢棒,不仅需要满足表面质量好、夹杂物含量低、纯净度高、通条成分偏析及波动小的盘条;更需要材料成份优异,机械性能稳定的盘
2、条。后来经过多次技术创新与改进,成功开发出增加了V、B等微量合金的35Si2Mn、35Si2Cr等材质。试验PC钢棒不同成分含量方案。方案1:Si和Mn方案。代表钢种30MnSi、30Si2Mn、35Si2Mn我们选择30MnSi、35Si2Mn、35Si2Cr三种材质进行热处理性能对比。淬火温度选择区间920960,回火温度选择450520,感应淬火加热方式,高压水冷工艺。结果与讨论碳在钢铁中呈化合状态和液离状态,碳含量直接影响钢的性能,高时硬度和强度增加,但其熔点塑性和延展性降低。硅在钢中是有益元素,能增加钢的抗张力、弹性、耐酸性和耐热性,耐腐蚀性,主要以硅化铁形式存在。含Si量控制在1.
3、501.90%之间,Si的耐热性强,热处理后组织较细。回火温度可以提高,随着回火温度的提高,氢导致的延迟断裂的敏感度减小。当回火温度高于500度,基本不产生氢导致的延迟断裂。锰在钢中通常以固液体化合态形态存在是良好的脱氧剂和脱硫剂,能降低钢中硫所引起的热脆性,以改善钢的热加工性能,提高钢的可锻性,增加锰的含量,可提高钢的强度和硬度,但若含锰量大于0.90%,淬火时组织(晶粒)易粗化倾向。因此含Mn量控制在0.600.90%之间,可以改善钢的热加工性能,降低钢材加热的热滞后现象。硫在通常情况下也是有害元素,使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐
4、蚀性。因此在中低碳合金钢中含硫量小于0.020%。在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,在冷拔过程会脆断,引起钢棒的延迟断裂,因此通常要求钢中含磷量小于0.015%。添加Cr、Mo、V等合金化元素,促使钢棒淬火时奥氏体化完全,组织均匀。目前国内大多PC钢棒生产厂家选择材质30MnSi。材料特点:生产成本低、焊接性能好,致命的缺点是抗延迟断裂能力弱。材料缺陷:Mn含量高,淬火时,组织(晶粒)易粗化、容易产生回火二次脆性。30Si2Mn降低了Mn的含量,消除淬火脆性,但淬透性不足,需要提高淬火温度,造成二次加工浪费。35Si2Mn提高了碳的含量补足30Si2Mn
5、热加工缺陷,这是国际通用做法。国际上PC钢棒大多选用此材质。35Si2Cr进一步降低Mn含量,降低淬火时组织(晶粒)易粗化倾向,添加Cr提高热强性,细化组织,提高材质致密度。由上表可见,选择相同的淬火温度和回火温度,材质为30MnSi的PC钢棒由于Mn含量过高等缺陷力学性能最差;材质为35Si2Mn的PC钢棒提高了C含量,补足Mn含量过高的缺陷,力学性能居中;材质为35Si2Cr的PC钢棒进一步降低了Mn的含量,添加Cr提高了热强性并细化了组织,力学性能最好,更容易满足生产要求。提高Si的含量,不仅提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,还提高回火温度,使回火工艺达到500左右索氏体转变最佳温度。降低S、P的含量,减少S、P夹杂物沿奥氏体晶界的偏析。添加Cr、Mo、V等合金化元素,促使钢棒淬火时奥氏体化完全,组织均匀。在炼钢时,可以添加V、Nb等元素,细化晶粒,提高钢材强度,含量控制在0.050.15%。总之,PC钢棒选材原则遵循“三低一高”的原则,低Mn、P、S高Si。使得PC钢棒综合机械性能更稳定。