《表2 HRB钢的化学成分》

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《钛微合金化高强度钢筋的生产实践》

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为保证良好的综合性能，微合金化技术是在原有20Mn Si钢坯牌号中添加少量微合金元素来提高钢筋力学性能。强化机理是：微合金化元素能与钢中的碳和氮结合析出高熔点的碳化物和氮化物，这些析出物一方面沉淀在奥氏体晶界，在加热过程中不易溶入奥氏体，阻止奥氏体晶粒长大，达到细晶强化的效果；另一方面这些析出物在奥氏体转变成铁素体析出，在铁的晶格中会阻碍位错运动，达到沉淀强化的效果[3]。Ti微合金化在钢中是最早应用的，因Ti C在钢中有很强的析出强化效果，研究表明[4]，在其他成分基本相同的情况下，加钛钢较不加钛钢强度明显提高，韧脆转变温度也有一定程度的提高。钛在钢中首先形成Ti N，粗大Ti N（大于0.5μm）是液态或钢液凝固过程中的析出相，由于Ti N粗大且稀疏分布，不能有效的阻止晶粒长大，起不到强化作用。钢液凝固后析出细小的Ti N颗粒很稳定，能够有效地阻止奥氏体晶粒长大，从而细化组织。随钛含量增加，Ti N颗粒粗化，细小Ti C的数量增加，析出强化作用导致钢的强度随钛含量增加而显著升高。钛含量较高时，非共格析出物数量增加，减弱了析出强化效果，钢的强度增加趋于平缓。当钛含量小于0.05%时，随钛含量的增加，屈服强度、抗拉强度线性增加。通过控制钢液中的氧、氮、硫含量，配合控轧控冷技术，单一钛强化强度可以达到400MPa[5]。基于以上原理，选择Ti作为HRB400钢筋的合金强化元素，并结合控轧控冷工艺。由于钛是极易氧化的元素，合理的设计钢液中的氮和钢液中有效钛是获得目标强度的关键点。从图1和图2可以看出，Ti C是钢中的有效析出相，在1000～1100℃（对于0.23%的C）之间，Ti以Ti C析出的最大有效浓度是78～195ppm，考虑到Ti的收得率只有70%，Ti的百分投入量为0.015%～0.025%，由Ti-N固溶曲线可以看出，钢液中的氮含量小于20 ppm是获得有效的Ti含量，可以保证有效的收得率。控制范围设置比较宽，内控化学成分见表2。