[发明专利]一种贝氏体型700MPa级螺纹钢筋及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贝氏体型700MPa级螺纹钢筋及其生产方法，属于钢铁冶金和轧钢领域。

背景技术

螺纹钢是建筑行业的主要用品，起到支撑结构和主要受力的作用。而随着建筑向高层、大型化发展，螺纹钢的强度级别要求和其他性能要求也越来越高。目前，国家正大力推广高强度螺纹钢筋，可以预见，高强度螺纹钢将向着更高的强度级别发展，国内已有部分企业开发出600MPa级螺纹钢并实现产量化生产，而更高强度的700MPa级钢筋尚未有相关研究和产量化生产。众所周知，高强度钢筋可减少螺纹钢用量，降低钢筋密度，节省建筑空间，可实现能源消耗的降低和环境的改善，因此，研究高强度钢筋具有重大的现实和经济意义。700MPa级钢筋的开发可应用于重点工程建筑和核电等领域，大大提高建筑的安全性和经济性。目前热轧螺纹钢筋的最高级别为600MPa级钢筋HRB600，而精轧螺纹钢筋的最低级别为PSB785，多为中碳中合金钢，合金含量高，工艺复杂，成本难以控制，且较高的碳含量只能采用机械连接，连接成本增加。易焊接，低成本的700MPa级钢筋具有重要意义，可填补这一领域的空白。

600MPa级及以下螺纹钢组织主要为铁素体和珠光体组织，依靠较高的碳、硅、锰含量，同时结合钒氮微合金化方法提高强度。而700MPa级螺纹钢要求更高的强度，同时塑性不能下降，因此，仅仅通过提高固溶元素碳、硅、锰含量来提高强度，不仅会使得塑性降低，同时会导致焊接性能变差，这对高强钢筋的大规模推广应用是不利的。目前国内也有少量700MPa级螺纹钢的相关研究，但存在成本较高，生产工艺难度较大，不适合大规模应用等问题，如钢铁研究总院申请的“抗震耐候高强度YS700MPa级热轧钢筋”化学成分为：C：0.20～0.25、Si：0.40～0.80、Mn：1.20～1.60、P≤0.035、S≤0.035、V：0.06～0.20、N：0.010～0.030、Ni：0.20～2.0、Cr：0.20～2.0、Ti：0.01～0.03，结合其实施例Cr、Ni含量为成分范围中限，可知其Cr和Ni等合金元素较高，成本也处于较高的水平，仅适合特殊环境下的工程应用，同时，大量的合金元素也给冶炼工作带来了一定难度。

发明内容

本专利旨在提供一种通过微合金化技术生产，组织以铁素体和贝氏体为主，力学性能稳定，满足大规模生产需要的低成本700MPa级螺纹钢筋。

为实现上述发明，采取如下技术方案：

一种贝氏体型700MPa级螺纹钢筋其基本成分为：C0.10～0.20%，Si0.40～0.60%，Mn0.80～1.40%，V0.06～0.14%，Mo0.10～0.16%，Cr0.60～0.70%，B0.001～0.003%，N120～240ppm；可选成分：Nb0.001～0.040%,Ti0.001～0.020%,Cu0.01～0.050%中的任意一种或两种以上的组合；其余为Fe和不可避免的杂质。

相对于低级别螺纹钢，700MPa级钢筋要求更高的强度，同时要保证其塑性，按照以往的技术路线提高固溶元素含量，难以实现高强度的同时保证高塑性。而螺纹钢等棒线材孔型固定，轧制速度快，很难通过改变压下量，应变速率等手段实现控轧的目的，因此合金的设计具有重要作用，本发明通过引入Mo、Cr、B等元素，利用其增强淬透性、推迟珠光体转变、降低贝氏体转变温度等特点，研发出一种碳含量相对较低的贝氏体型高强度螺纹钢，较低碳含量的贝氏体钢具有高强度、高塑性、易焊接的特点，在高级别螺纹钢的开发中采用低碳贝氏体的工艺路线具有较大的优势。贝氏体转变是一种碳扩算控制的切变型相变，少量的B元素偏聚在奥氏体晶界上，阻碍铁素体在晶界上成核，抑制铁素体的生成，Mo元素属于中强碳化物形成元素，对提高临界区加热时所形成的奥氏体的淬透性具有极大的影响，Mo元素对珠光体转变的抑制作用非常明显，同时细化从铁素体中析出的碳化物，在MC型碳化物（M为钛、铌、钒）中置换碳化物中的钒、钛等元素，形成复合碳化物，结合可提高淬透性的Cr元素，促进了贝氏体的生成。