HRB400E螺紋鋼性能試驗鋼材彎曲斷裂問題的原因及分析

師永茂

【摘? 要】龍鋼公司軋鋼廠在生產過程中出現φ25 HRB400E熱軋帶肋鋼筋部分彎斷現象，隨后截樣利用能譜分析儀、氣體分析儀進行了分析和問題查找，均未發現彎斷原因，最后利用光學顯微鏡和掃描電鏡對其進行微觀檢測，發現微量元素錫元素超標是造成本次鋼材彎斷的原因。

【關鍵詞】HRB400E;螺紋鋼;彎斷;錫含量;斷口

Abstract：In the rolling mill of Longgang Company，the phenomenon of partial bending of Φ25 HRB400E hot-rolled ribbed steel bar appeared in the process of production. Then the sample cutting was analyzed by energy spectrum analyzer and gas analyzer and the problem was found. The cause of bending fracture was not found. It is found that the trace element tin exceeds the standard is the reason that causes the bending and breaking of the steel.

Key words：rebar;bending;break;tin conten;fracture

一、概況

隨著國民經濟的發展，對建筑用鋼筋性能的要求越來越高，使鋼筋朝著高強度、抗震、耐腐蝕、耐低溫等多元化方向發展。中國目前已淘汰了落后的HRB335級鋼筋，普遍采用HRB400E鋼筋。HRB400E鋼筋具有強度高、延伸性適中、焊接性能好等特點，不僅可以保證工程結構的正常使用和安全，而且可以顯著節約鋼筋用量，產生巨大的經濟效益和社會效益。由于工程建筑的特殊性，施工前必須對鋼筋進行正反彎力學性能試驗，正反彎的好壞直接影響了工程質量。龍鋼公司生產的HRB400E鋼筋，最近出現正反彎彎斷的問題，造成力學性能不達標。本文針對這一問題進行取樣研究，尋找引起螺紋鋼彎斷的原因并提出消除或減少此類問題出現的方法。

二、存在問題

2021年2月14日，軋鋼廠棒一線生產的φ25的HRB400E螺紋鋼（批號分別為T21-09405-4、T21-09405-5、T21-09405-6、T21-09405-7）出現鋼材彎曲斷裂問題。

三、試驗結果及分析

1. 截取試樣，彎斷試樣表面拋光，利用能譜分析儀對彎斷試樣進行成分分析，成分均在內控要求之內，正常。

2.將彎斷的試樣截取一段，通過銑床加工成φ6*60的圓棒，然后經過粗磨、精磨、拋光等工序制備成合格的金相樣品。用1%硝酸酒精溶液輕輕擦拭拋光面，然后置于氣體分析儀中進行氧氮含量分析，氧氮含量均受控，正常。

3.以上分析均未發現鋼材彎斷的原因，最后決定采用掃描電鏡對斷口進行觀察分析，彎斷試樣面縮不明顯，表面斷口齊平，為脆性斷裂。在高倍下彎斷試樣斷面呈一定面積的河流花紋，表現為解理斷口形貌，沿裂紋線進行掃描電鏡分析，發現Sn元素含量達1.1%，同時查閱相關資料，發現Sn元素是鋼材中的“五害”之一，雖在鋼筋HRB400E中的含量非常低，但其會使CCT曲線右移，在同等冷速下含合金Sn的鋼筋更容易形成貝氏體它嚴重影響鋼材質量，使鋼產生熱脆性、回火脆性，產生裂紋和斷裂，分析認為Sn元素含量超標是導致鋼材彎斷的原因。

4.為進一步確認棒一彎斷試樣是由于錫元素超標引起的，再取了一支φ25的正常試樣，磨拋腐蝕后用掃描電鏡觀察其端面顯微組織，由圖5可看出，正常試樣不含有Sn元素，更加確定了棒一彎斷試樣是由于Sn元素超標引起的。為查找Sn元素來源，現場技術人員對相應爐號的轉爐冶煉及連鑄生產工序進行追溯，發現錫元素是在轉爐廢鋼配加過程流入鋼水中，導致鋼材Sn超標彎斷。針對廢鋼檢查不合理之處，技術人員和操作人員通過相關措施，規范廢鋼管理檢查，杜絕危害元素流入鋼水。

四、結論

1、通過對本次φ25的HRB400E熱軋帶肋鋼筋在生產過程中出現了部分彎斷問題進行多種試驗分析，試驗結果表明，在軋鋼工藝正常的情況下，造成本次鋼材彎斷的原因為微量元素錫元素超標。

2、通過嚴格執行轉爐廢鋼配加工藝，可以減少或杜絕鋼水中微量元素錫的流入，防止HRB400E的彎斷。

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