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1、10申请公布号CN103643135A43申请公布日20140319CN103643135A21申请号201310589893322申请日20131120C22C38/34200601C21D1/18200601C21D9/00200601E04C5/08200601E04C5/0220060171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人郭正洪杨继兰戎咏华左训伟陈乃录74专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中54发明名称抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒及热处理方法57摘要本发明提供了一种抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒及热处理方。
2、法，所述钢棒包含的成分含量为038050C，15020SI，030050MN，030060CR，以及005015MO、00503V、001003NB、00005001B中的一种或几种，杂质P、S含量不大于002，CU小于015，余量为铁和不可避免的其他微量杂质。将钢棒采用感应加热至奥氏体化后水淬冷却，然后立即进行低温回火，最终获得的显微组织为回火马氏体。该方法可使得钢棒的力学性能达到屈服强度大于1820MPA，抗拉强度大于2000MPA，最大力总伸长率大于35，心部到表面的硬度均在55HRC以上，并具有焊接性好、热处理工艺简单、易于大批量生产的特点。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中。
3、华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN103643135ACN103643135A1/1页21一种抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒，其特征在于所述钢棒包含的成分及其重量百分含量为038050C，15020SI，030050MN，030060CR，以及005015MO、00503V、001003NB、00005001B中的一种或几种，主要杂质P、S含量不大于002，CU小于015，余量为铁和熔炼过程中不可避免的其他微量杂质。2根据权利要求1所述的PC钢棒，其特征在于所述钢棒的显微组织由回火马氏体组成。3根据权利要求2所述的PC钢棒，其特征在于所。
4、述钢棒的最终显微组织为体积分数大于95的回火马氏体组织。4一种权利要求1所述PC钢棒的热处理方法，其特征在于将钢棒经感应加热使得钢棒完全奥氏体化后，立即水淬冷却以获得全马氏体组织，钢棒水淬完成后立即进行低温回火处理，最终获得显微组织为回火马氏体的产物。5根据权利要求4的PC钢棒的热处理方法，其特征在于所述感应加热的温度范围为8501050。6根据权利要求4的PC钢棒的热处理方法，其特征在于所述低温回火的温度范围为180250。7根据权利要求46任一项的方法，其特征在于所述钢棒经热处理之后，其力学性能满足抗拉强度大于2000MPA，屈服强度大于1820MPA，最大力总伸长率大于35，屈强比为08。
5、09之间，初始应力为70公称抗拉强度时1000H时的低松弛小于20。权利要求书CN103643135A1/4页3抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒及热处理方法技术领域0001本发明涉及一种中碳低合金钢及其生产工艺，具体地，涉及一种抗拉强度达到或超过2000MPA的超高强度中碳低合金钢棒及其热处理方法。背景技术0002预应力混凝土用钢棒STEELBARFORPRESTRESSEDCONCRETE,简称PC钢棒具有高强度韧性、低松弛性以及良好的可焊接性、墩锻性等特点，被广泛的应用于高强预应力混凝土离心管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕等预应力构件中，在国内外具有十分广阔的应用前景。PC钢棒的生产是。
6、采用热轧盘条为原料，通过阴螺纹拉拔、感应加热、淬火、回火等工序制成，当前国内PC棒的材料牌号主要有30MNSI低端和45SI2CR高端系列。GB/T245872009预应力混凝土钢棒用热轧盘条中规定了30MNSI的化学成分为028033C,070110SI，090130MN，025的CR，0025的P、S，025的NI以及020的CU，其碳当量在05100627之间碳当量计算公式为碳当量CMN/6NICU/15CRMOV/5。45SI2CR的化学成分为043048C,155195SI，040070MN，030060CR，0025的P、S，025的NI，以及020的CU，其碳当量在0587074。
7、7之间。0003根据公开资料，把上述两种热轧盘条用于生产PC棒时，30MNSI钢棒能得到的力学性能抗拉强度为14201650MPA，屈服强度为12701575MPA，最大力总伸长率为34，HRC为3048；45SI2CR能得到的力学性能抗拉强度为15001790MPA，屈服强度为13501660MPA，最大力总伸长率为35，以及4252范围内的HRC。根据现有国标GB/T522332005，对PC棒的材料成份未作明确规定，只列出当前能达到的力学性能，包括最大抗拉强度为1570MPA，屈服强度最大为1420MPA，最大力总伸长率大于35，断后伸长率大于70以及1000H下最低松弛值为20初始应力。
8、为抗拉强度的70时。由此可知，优化成份和改进工艺还能使PC棒的力学性能再上一个台阶。发明内容0004针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒及其热处理方法，通过调整化学成分，改进热处理工艺参数使得生产的PC钢棒力学性能显著超过GB/T522332005预应力混凝土用钢棒中的要求，获得了更高强度的PC钢棒。0005根据本发明的一个方面，提供一种抗拉强度2000MPA及以上的PC钢棒，所述钢棒包含的成分及其重量百分含量为038050C，15020SI，030050MN，030060CR，以及005015MO，00503V，001003NB和00005001。
9、B中的一种或几种，主要杂质P、S含量不大于002，CU小于015，余量为铁和熔炼过程中不可避免的其他微量杂质（万分之几左右的微量杂质，如PB、AS、SB、BI、CU、SN等。其碳当量在0520803范围内，与现用45SI2CR的碳当量相差不大。说明书CN103643135A2/4页40006本发明选择的PC钢棒组分及数量在钢中的作用0007C0380500008C碳是强化钢材最合适的元素，也是强化马氏体的重要元素，当含量低于038时，很难确保达到规定的强度；C含量过高，钢的塑性和韧性急剧下降，加工性和焊接性也随之恶化，特别是当碳含量高于05时易引起回火脆性。0009SI15200010SI硅是。
10、BCC结构，是仅次于碳的强化元素，对钢的强度起重要作用，钢中添加一定量的SI，既能强化马氏体，又可以保证较高的淬透性；同时，SI在奥氏体冷却过程中能抑制FE3C渗碳体的形核与长大，并迟滞发生回火脆性。0011MN0300500012MN对增加淬透性的作用最强，然而MN容易偏析，形成MNS等夹杂，恶化钢的塑性和韧性，并使钢的焊接性能下降，因此，综合考虑选取的MN含量在030050之间。0013CR0300600014CR能有效提高钢的淬透性，在确保硬化深度方面起重要作用；并且CR对奥氏体晶粒有细化作用，钢中加入一定量的CR还可提高合金钢的耐大气腐蚀性。0015此外，对可选的微合金元素0016B为。
11、00005001，成本较低的B元素可以增加钢的淬透性，有助于提高晶界强度，提高钢棒的耐延迟断裂特性。0017MO为005015，MO与C结合形成弥散析出碳化物，细化晶粒，提高钢的淬透性和强度。0018NB为001003，NB能显著细化奥氏体晶粒，从而细化淬火后的马氏体，有效的提高钢的塑性和韧性，同时NB具有析出强化作用，且降低钢棒的韧脆转折温度。0019V为00503，V在钢中析出碳化物起析出强化作用，而且由于主要析出于马氏体内，能提高钢棒的抗回火软化性能，有助于在改善塑性和韧性的前提下维持高的强度。0020根据本发明的另一个方面，提供一种上述PC钢棒的热处理方法，具体为将钢棒经感应加热使得钢。
12、棒完全奥氏体化后，立即水淬冷却以获得全马氏体组织，钢棒水淬完成后立即进行低温回火处理，最终获得显微组织为回火马氏体的产物。该发明可使钢棒的力学性能达到屈服强度大于1820MPA，抗拉强度大于2000MPA，最大力总伸长率大于35，并具有焊接性好、成本与45SI2CR、30MNSI等现有产品相差不大、易于大批量生产等特点。0021优选的，所述感应加热的温度范围为8501050。0022优选的，所述低温回火的温度范围为180250。0023优选的，所述钢棒热处理之后的显微组织由回火马氏体组成。0024优选的，所述钢棒的最终显微组织为体积分数大于95的回火马氏体组织。0025与现有技术相比，本发明具。
13、有如下的有益效果0026本发明可使得钢棒的力学性能达到屈服强度大于1820MPA，抗拉强度大于2000MPA，最大力总伸长率大于35，心部到表面的硬度均在55HRC以上，并具有焊接性好、热处理工艺简单、易于大批量生产的特点。这种经热处理后的高强度高韧性钢棒可取代现国标预应力混凝土用钢棒GB/T522332005所列的最高1570MPA级别的钢棒，用于高强预应力混凝土离心管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕等预应力构件中。说明书CN103643135A3/4页5具体实施方式0027下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当。
14、指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。0028本发明钢棒采用感应加热方式进行奥氏体化，选择的淬火温度在8501050范围内，并且使得钢棒完全奥氏体化。钢棒奥氏体化后立即进行水淬处理，以获得全马氏体组织。钢棒水淬完成后立即进行低温回火，回火温度范围为180250。钢棒经淬火回火后，显微组织由回火马氏体组成。钢的最终显微组织为体积分数大于95的回火马氏体组织。0029熔炼表1所列成分以重量表示的钢，根据钢棒组分，调整热处理工艺参数以获得所需要的力学性能。0030表1为以WT表示的成份，其中M1、M2和M3、M4为本发。
15、明实施例用钢。0031钢号CSIMNCRMOPSVCUNB30MNSI03008510400250014001000145SI2CR04518005506000130013M1039185046043008000900050020012M204116503803901000110003010005M304217603505400080007005009018M4049155030032000900050070032表2钢筋热处理后的力学性能00330034从上述可以看出，本发明钢棒热处理之后，其力学性能满足抗拉强度大于说明书CN103643135A4/4页62000MPA，屈服强度大于1820MPA，最大力总伸长率大于35，屈强比为0809之间，初始应力为70公称抗拉强度时1000H时的低松弛小于20。0035以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。说明书CN103643135A。