【技术前沿】热轧条件对785MPa级钢筋硬度变化的影响

钢筋的性能对钢筋混凝土结构物的强度和韧性有很大影响。近年来，根据保证建筑物抗震性和防止过密配筋的要求，对钢筋提出了进一步高强度化的要求。代表性的785MPa级高强度钢筋组织是铁素体+珠光体，利用微合金化元素使钢筋高强度化。微合金化钢筋利用碳氮化物的析出强化作用和TMCP工艺使钢细晶化，提高了钢筋的强韧性。但对于钢筋来说，难于实现TMCP要求的终轧温度低温化。所以，析出强化是钢筋更为重要的强化因素。但是目前对785MPa级高强度钢筋的碳氮化物析出行为尚不明了。

为此，本研究对785MPa级钢筋实施了模拟钢筋热轧工艺的热处理，考察了热轧工艺条件对钢筋的硬度和析出物形态的影响。

试验用钢是785MPa级钢筋（普通钢中添加V的Fe-C-Si-Mn-V钢）。以15℃/min的升温速度将试验用钢分别加热到800-1300℃，在各温度下保温10min。为进行与钢筋实际生产工艺相当的冷却，将保温10min后的试料转移到温度为150℃的加热炉中进行10min的缓冷后，取出试料。对试料制成的试样进行维氏硬度试验和显微组织观察。用数码显微镜和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对试样的显微组织进行观察，并进行组织图像解析。

图1是各试样维氏硬度与加热温度的关系。加热温度在850-1000℃之间时，维氏硬度随加热温度的升高而增高，其增高量约为120HV。但加热温度超过1000℃时，硬度基本上是一个恒定值，不随加热温度的升高而增高。观察加热温度为800℃、900℃、1000℃、1100℃试样的二次电子图像发现，与加热温度为800℃、900℃的试样相比，1000℃、1100℃试样的铁素体中有微细析出物析出，这些微细析出物使钢的硬度增高。EDS分析结果表明，各试样铁素体中的微细析出物都是V（C，N）。并且，根据微细析出物的N的X射线强度很低可以推定，这些析出物是富C的V（C，N）。根据Fe-C-V状态图推算的VC的固溶温度约为980℃，所以，1000℃、1100℃加热的试料富C的V（C，N）固溶在基钢中，在随后的冷却过程中，富C的V（C，N）均匀微细析出，使钢的硬度增高。