控冷溫度對釩鈮微合金高強鋼筋組織和性能的影響

陳盼吉

(湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司高線廠 湖南 湘潭 411101)

當前隨著我國社會經濟的不斷向前發展，建筑產業正在不斷朝著復雜化的方向上前進，其中各種高層大跨度、耐低溫和耐高溫等多功能建筑不斷涌現，要求建筑鋼筋材料具有較高的強度和韌性，以此來有效保證整個建筑結構的安全性和穩定性。現階段，我國建筑行業內部所使用的鋼筋材料性能較好并且焊接性能較強。國外一些發達國家使用的是500MPa以及以上級別的高強度鋼筋，整體的建設施工效果更加明顯。在最近幾年的發展過程中，我國陸續加快了資源節約型和節能減排型的經濟發展模式，在建筑工程當中對高強度抗震鋼筋的使用范圍越來越廣，有效提高了建筑體的整體建設效果。在釩鈮微合金高強鋼筋的使用過程中控冷溫度，對鋼筋材料的組織和性能所產生的影響非常明顯，它直接影響到了整個鋼筋材料的使用性能，以及關系到了整個建筑的穩定性，因此需要針對這一問題展開分析和研究。

一、釩鈮微合金高強鋼筋顯微組織分析

通過模擬實驗之后不同的控冷終止溫度，所表現出的微觀組織有所不同，具體如圖1所示，對應顯微組織條件下分布的各種物質百分含量也各有不同。圖1當中的圖像控冷的終止溫度范圍在720～760℃，此時纖維組織環境下表現為鐵素體和少量的貝氏體。隨著溫度的不斷下降，從760℃降低到720℃，貝氏體的含量成分由2%上漲到了7%，最后上漲到了15%，鐵素體表現出了較強的組織化細化等特點，提高了鋼筋材料的整體強度以及韌性。當空的溫度小于700℃時顯微組織環境下，主要是以鐵素體珠光體和貝氏體作為重點的構成形式，隨著溫度的不斷下降貝氏體的整體含量明顯上升，并且內部出現了大量直徑較大的貝氏體鐵素體，整體含量也有所降低，珠光體的含量沒有明顯的變化。當達到700℃條件下，貝氏體的含量超過了20%，并且整體的形態變得更加復雜，680℃條件下貝氏體的總含量為30%，660℃條件下貝氏體的總含量為50%。

圖1 試驗鋼熱模擬試驗工藝

鋼筋材料在通過精扎之后使用快速控冷工藝過程中，隨著空的溫度的不斷下降，奧氏體會逐漸朝著鐵素體緩慢進行轉變。隨著控冷溫度的不斷下降，在溫度的變化過程中冷卻溫度越來越降低了鐵素體的形成效率，同時也提高了貝氏體的整體數量。另一方面在實踐過程中所選用的鋼筋材料為釩鈮微合金高強鋼筋材料，可以促進貝氏體的快速合成，通過冷奧氏體的溫度變化有效擴大了貝氏體的相片區，在較低的冷卻速率下可以朝著貝氏體逐漸轉變，在此過程中鋼筋精扎之后使用快速冷卻的方法，在溫度急速下降的環境下有效促進了微合金碳氮化合物的大量出現，進而會造成鋼筋材料表面出現大量微合金物質的產生。隨著精軋之后的冷卻強度不斷上漲，試樣奧氏體冷度有所增加，有效促進了貝氏體的變相和轉化過程，同時也提高了貝氏體的形成速率，從而貝氏體的整體含量快速增加。

二、控冷溫度對釩鈮微合金高強鋼筋性能產生的影響

從提高鋼筋材料的使用強度角度上來看，貝氏體、珠光體是其中兩個非常重要的控制環節，兩種物質的含量高低直接影響到了鋼筋材料的結構穩定性和韌性強度。因此，在鋼筋精扎之后需要使用合適的控制溫度，獲取更加細小的鐵素體以及適量的珠光體，對控制釩鈮微合金化500MPa的高強度鋼筋生產以及提高鋼筋的力學性能有著重要的作用。不同的控制控制溫度，在顯微環境下的晶體尺寸變化各有不同，隨著空中溫度的不斷降低，觀察實驗樣本當中的鐵素體晶體顆粒尺寸不斷減小，空的溫度達到660～700℃時，鐵素體的晶體顆粒尺寸大小范圍在6.5～7.5um,顆粒的級別強度為11.0～11.5級之間，當控冷溫度在720～750℃時，鐵素體的晶體顆粒尺寸大小范圍在7.8～8.5um之間，晶體的顆粒級別在10.5～11級之間，當空的溫度上漲到760℃，環境下鐵素體的晶體顆粒尺寸大小為10.5um增幅明顯加大，同時晶體的顆粒級別小于10級。

三、結束語

由此可以看出，控冷溫度的變化對釩鈮微合金的高強鋼筋組織以及性能會產生的影響有所不同。根據分析結果可以得出，釩鈮500MPa試驗鋼在經過精軋操作之后，其整個控冷的終止溫度被控制在了720-740攝℃的溫度范圍之內。其中所呈現出來的纖維組織是細小塊狀的素鐵體，同時其中還會包含珠光體等組織。該在該溫度下的配比以及形態相對比較良好。