在轧制生产线上强化低碳钢材的工艺技术

低碳钢轧材是黑色冶金工业最普通的一种成品钢材。其年产量以数千万吨计。按现行标准规定，普通低碳结构用钢材含有以下成分：≤0.22%C；≤1.5～2.0%的以置换固溶体形式存在的合金元素(Mn、Si、Ni、Cu和Cr)；≤0.1%的以强碳化合物和强氮化物的形成元素(Al、Ti、Nb和V)；还含有少于0.05%的有害杂质(S和P)。

　　试验对象为钢筋及异型材——后者为3钢制成的角钢、钢梁、槽钢。所有这些型材都在中、小型型材轧机生产线轧制与强化。在精轧机架后面设置淬水箱，冷却水经特制的高压喷枪，用紊流水强化冷却轧件表面。轧件以8～15m/s的速度经过淬水箱。从1000～1050～终轧温度降到中间温度580～680"C(视供水强度而定)。然后将型材送到冷却辊道上，在那里靠金属中蓄存的热量进行自回火。

　　研究轧件截面的金相组织，测定其硬度值。按照标准进行机械性能试验。用中央工业建筑科学研究所提出的专用试件要求在-60～+20℃下进行冲击韧性试验，再根据试验结果判断钢的耐寒性能。采用静态悬臂弯曲进行应力耐蚀性试验，根据标准规定，试验在给定的恒负荷条件下，于氮化物沸水(约100℃)溶液中持续放置100小时(溶液含60%的硝酸钙和5%的硝酸铝)。再测试极限应力值，若低于它，则不会出现腐蚀龟裂缺陷。
　　
在评估钢筋的抗应力腐蚀时，这一情况更为明显。可以看出，材料抗应力腐蚀的能力随钢筋直径减小而下降。如果钢筋直径d钢筋≥16mm且其极限应力值达到屈服点水平，则钢筋实际上没有腐蚀，而直径10mm的钢筋其极限应力值达到250～300MPa水平，钢筋出现腐蚀龟裂现象。在所试验的钢筋中，我们早以观察到钢筋龟裂的发展现象。本文得出的结果证明了被公认的观点，尤其是腐蚀断裂更敏感。

　

　　按上述工艺强化的型材存在截面金相组织不均匀，即金相组织的各向异性具有自然混合材料的特点。在型材表面有一薄的硬化层(每侧约1.0～2.0mm)；而型材中心较软并有韧性。

　　下面将讨论钢筋的抗脆性断裂是如何随直径的变化而变化的。用中央工业建筑科学研究所拟定的专用试件作冲击弯曲试验，以便研究强化钢筋的耐寒性能。在这些试件上刻有侧面锋利的切口，从而出现复杂应力状态，后者易于引起材料断裂。在这种情况下，作用在试件上的断裂功将首先影响到材料的表层。钢筋断裂的临界准数Ap正常取Ap=49J。直径为l6和25mm的钢筋于-70℃冷处理后Ap>49J。直径为10mm的钢筋在这一温度下出现不应有的偏差，这就是说直径10mm的钢筋的耐寒性很不佳。这些试验数据结果与表面硬度变化相关。

研究可以确认：低碳钢只能强化到表层硬度不超过320I-W的水平。在讨论生产工艺时钢筋强度保质水平宜确定为：=500MPa。这样，钢筋使用厂 挑选高性能的钢筋最简单的检测方法是测量强化钢筋的表面硬度，即硬度值不应超过320HV。

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