预应力混凝土用钢棒(简称PC钢棒)是由日本高周波热炼株式会社于20世纪60年代开发的一种技术上的含金量很高的预应力钢材,属于预应力强度级别中的中间强度级。它具有高强度韧性、低松弛性、与混凝土握裹力强,良好的可焊接性、镦锻性、节省材料等特点,在国外已被大范围的应用。而在我国起步较晚,于80年代末期开始和引进该产品。PC钢棒的主要原材料是无扭控冷热轧盘条,早期的钢种主要牌号为30MnSi,原材料带状组织严重,根本原因是连铸连轧过程中控温不足。生产高质量的PC钢棒,不仅需要满足表面上的质量好、夹杂物含量低、纯净度高、通条成分偏析及波动小的盘条;更需要材料成份优异,机械稳定性很高的盘条。后来经过多次技术创新与改进,成功开发出增加了V、B等微量合金的35Si2Mn、35Si2Cr等材质。
方案1:Si和Mn方案。代表钢种30MnSi、30Si2Mn、35Si2Mn
我们选择30MnSi、35Si2Mn、35Si2Cr三种材质进行热处理性能对比。淬火温度选择区间920~960℃,回火温度选择450~520℃,感应淬火加热方式,高压水冷工艺。
碳在钢铁中呈化合状态和液离状态,碳含量直接影响钢的性能,高时硬度和强度增加,但其熔点塑性和延展性降低。硅在钢中是有益元素,能增加钢的抗张力、弹性、耐酸性和耐热性,抵抗腐蚀能力,主要以硅化铁形式存在。含Si量控制在~%之间,Si的耐热性强,热处理后组织较细。回火温度能提高,随着回火温度的提高,氢导致的延迟断裂的敏感度减小。当回火温度高于500度,基本不产生氢导致的延迟断裂。锰在钢中通常以固液体化合态形态存在是良好的脱氧剂和脱硫剂,能降低钢中硫所引起的热脆性,以改善钢的热加工性能,提高钢的可锻性,增加锰的含量,可提高钢的强度和硬度,但若含锰量大于%,淬火时组织(晶粒)易粗化倾向。因此含Mn量控制在~%之间,能改善钢的热加工性能,降低钢材加热的热滞后现象。硫在通常情况下也是有害元素,使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低抵抗腐蚀能力。因此在中低碳合金钢中含硫量小于%。在正常的情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,在冷拔过程会脆断,引起钢棒的延迟断裂,因此通常要求钢中含磷量小于%。添加Cr、Mo、V等合金化元素,促使钢棒淬火时奥氏体化完全,组织均匀。
材料缺陷:Mn含量高,淬火时,组织(晶粒)易粗化、易产生回火二次脆性。