本發(fā)明屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種1200MPa級(jí)高強(qiáng)塑性鋼筋及熱處理方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種強(qiáng)塑積≥15GPa的屈服強(qiáng)度≥1200MPa、抗拉強(qiáng)度1430～1570MPa、伸長(zhǎng)率10～12％，并且耐延遲斷裂的高強(qiáng)塑性鋼筋熱處理工藝方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外生產(chǎn)屈服強(qiáng)度高于700MPa的高強(qiáng)塑性鋼筋的生產(chǎn)工藝基本為熱處理鋼筋，鋼廠將熱軋的帶肋鋼筋(中碳低合金鋼40Si2Cr)經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理而成的，即以熱處理狀態(tài)交貨。熱處理鋼筋強(qiáng)度高，用材省，錨固性好，預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定，主要用作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，也可以用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板、吊車梁等構(gòu)件。由于常規(guī)熱處理鋼筋的成分中碳含量較高，不利于焊接。同時(shí)常規(guī)1200MPa級(jí)鋼筋熱處理工藝是淬火加高溫回火，強(qiáng)度高但是延伸率卻很低，通常低于6％。極易造成工件在加工和和使用過程中發(fā)生脆斷。亟待一種能夠大幅提高鋼筋強(qiáng)度和塑性的熱處理新工藝。本發(fā)明為了提高1200MPa級(jí)熱處理鋼筋的塑性，提供了一種熱處理工藝方法，能夠大幅提高強(qiáng)塑性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種1200MPa級(jí)高強(qiáng)塑性鋼筋及熱處理方法，解決了屈服強(qiáng)度1200MPa條件下現(xiàn)有技術(shù)的伸長(zhǎng)率過低的問題。經(jīng)本發(fā)明熱處理工藝處理后的1200MPa級(jí)高強(qiáng)塑性鋼筋獲得優(yōu)良的力學(xué)性能，其中屈服強(qiáng)度≥1200MPa、抗拉強(qiáng)度1430～1570MPa、伸長(zhǎng)率10～12％，強(qiáng)塑積≥15GPa，從邊部到心部的顯微組織主要是回火索氏體+殘余奧氏體+少量鐵素體。

本發(fā)明采用不同于常規(guī)熱處理鋼筋使用的中碳低合金鋼40Si2Cr，而是在20MnSiV基礎(chǔ)上優(yōu)化了Si、Mn、V合金元素的加入量，適當(dāng)添加Ni、Cr，同時(shí)通過適度淬火工藝，提供了一種強(qiáng)塑積≥15GPa的屈服強(qiáng)度≥1200MPa、抗拉強(qiáng)度1430～1570MPa、伸長(zhǎng)率10～12％并且耐延遲斷裂的高強(qiáng)塑性鋼筋熱處理工藝方法。

本發(fā)明1200MPa級(jí)高強(qiáng)塑性鋼筋的化學(xué)成分及各元素重量百分比為C：0.20％-0.25％，Si：0.30％-0.60％，Mn：1.5％-2.0％，V：0.04-0.17％，Cr：0.2-1.0％，Ni：0-1.0％，P≤0.030％，S≤0.030％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的1200MPa級(jí)高強(qiáng)塑性鋼筋的熱處理工藝如下：

(1)冶煉連鑄工藝為常規(guī)工藝，主要是控制成分和夾雜物，為軋制提供符合國標(biāo)要求的合格連鑄坯；

(2)軋鋼生產(chǎn)，鋼坯加熱溫度為1100℃-1200℃，鋼坯出爐溫度為1050℃-1150℃，開軋溫度為1000℃-1100℃，終軋溫度為950℃-1050℃；對(duì)從精軋機(jī)組最后一架軋機(jī)出來的鋼筋以大于10m/s速度運(yùn)行并且鋼筋溫度在950℃以上的表面進(jìn)行快速冷卻處理使高溫高速運(yùn)行著的鋼筋快速冷卻至室溫。

(3)適度淬火熱處理工藝：將鋼筋(或棒線材)送入加熱爐重新加熱到奧氏體化溫度以上(本發(fā)明成分控制范圍760～1100℃)，然后采用適度淬火工藝，即進(jìn)行6～18s(或平均冷卻速度60～200℃/s)淬火至目標(biāo)溫度Ms～M_f之間(本發(fā)明成分淬火至180～380℃)。再快速進(jìn)等溫處理爐，控制碳分配等溫處理溫度300～550℃，等溫處理時(shí)間15～30min，按照直徑不同進(jìn)行調(diào)整，試樣經(jīng)碳分配處理后出爐水冷至室溫。同時(shí)可以根據(jù)用戶對(duì)組織、力學(xué)性能的需求來調(diào)整工藝參數(shù)。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是：

(1)本發(fā)明與常規(guī)工藝淬火至室溫不同，而是采用適度淬火工藝，快速冷卻至Ms～Mf之間，從而控制鋼中的顯微組織為回火索氏體和少量的殘余奧氏體；

(2)在后續(xù)碳分配等溫處理過程中可以實(shí)現(xiàn)碳的擴(kuò)散和再分配，從而保持殘余奧氏體的穩(wěn)定性，進(jìn)而在后續(xù)變形過程中殘余奧氏體發(fā)生相變，大幅提高強(qiáng)塑性。

(3)本發(fā)明采用低碳成分系，大幅降低碳含量，在20MnSiV基礎(chǔ)上優(yōu)化了Si、Mn、V合金元素的加入量，適當(dāng)添加Ni、Cr，在達(dá)到優(yōu)良的力學(xué)性能的同時(shí)保證了后續(xù)深加工過程中的焊接性能。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1-1中熱處理鋼筋的邊部顯微組織(回火索氏體+殘余奧氏體+少量鐵素體)。

圖2是實(shí)施例1-1中熱處理鋼筋的1/4D處顯微組織。

圖3是實(shí)施例1-1中熱處理鋼筋的心部顯微組織。

圖4是實(shí)施例2-1中熱處理鋼筋的邊部顯微組織。

圖5是實(shí)施例2-1中熱處理鋼筋的1/4D處顯微組織。

圖6是實(shí)施例2-1中熱處理鋼筋的心部顯微組織。

圖7是實(shí)施例2-5中熱處理鋼筋的邊部顯微組織。

圖8是實(shí)施例2-5中熱處理鋼筋的1/4D處顯微組織。

圖9是實(shí)施例2-5中熱處理鋼筋的心部顯微組織。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1)試驗(yàn)鋼筋1的內(nèi)控化學(xué)成分：C 0.25％、Si 0.76％、Mn 1.78％、P 0.015％，S0.017％、Cr 0.28％，Ni 0.006％，V 0.042％，F(xiàn)e余量。

2)對(duì)鑄坯常規(guī)加熱后進(jìn)行熱軋，軋制規(guī)格為Φ20mm，鋼坯加熱溫度為1100℃-1200℃，鋼坯出爐溫度為1050℃-1150℃，開軋溫度為1000℃-1100℃，終軋溫度為950℃-1050℃；終軋速度12.5m/s；經(jīng)過軋后快速冷卻和冷床冷卻后降至室溫。

3)熱處理工藝：奧氏體化溫度850～880℃，保溫30分鐘，出爐后淬火，淬火時(shí)間12s，然后進(jìn)入300℃回火爐中進(jìn)行10～30min的碳分配處理，試樣分配處理完畢后水冷至室溫。

實(shí)施例2：

1)試驗(yàn)鋼筋1的內(nèi)控化學(xué)成分：C 0.22％、Si 0.51％、Mn 1.57％、P 0.026％，S0.027％、Cr 0.9％，Ni 0.95％，V 0.17％，F(xiàn)e余量。

2)對(duì)鑄坯常規(guī)加熱后進(jìn)行熱軋，軋制規(guī)格為Φ25mm，鋼坯加熱溫度為1100℃-1200℃，鋼坯出爐溫度為1050℃-1150℃，開軋溫度為1000℃-1100℃，終軋溫度為950℃-1050℃；終軋速度11.8m/s；經(jīng)過軋后快速冷卻和冷床冷卻后降至室溫。

3)熱處理工藝：奧氏體化溫度760～860℃，保溫30分鐘，出爐后淬火，淬火時(shí)間9～12s，然后進(jìn)入400℃回火爐中進(jìn)行10～30min的碳分配處理，試樣分配處理完畢后水冷至室溫。

表1各實(shí)施例和對(duì)比例的化學(xué)成分對(duì)比

表2各實(shí)施例和對(duì)比例經(jīng)熱處理后的力學(xué)性能對(duì)比

注：實(shí)施例2-5中的顯微硬度：邊部，412,439；1/4處：457，459.9；心部：481.4，483.6；力學(xué)性能均優(yōu)于對(duì)比例(常規(guī)工藝)的強(qiáng)塑性指標(biāo)。