预应力混凝土用钢棒制备工艺优化研究

发布时间：2017-09-22 10:38

  本文关键词：预应力混凝土用钢棒制备工艺优化研究

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【摘要】：预应力混凝土用钢棒英文全称为Steel Bar for Prestressed Concrete,故又称PC钢棒。其优点显著,主要在强度、焊接性能、镦锻性能以及与水泥的握裹力等方面表现卓著,在预应力构件中应用较多。与国外相比我国部分企业生产的PC钢棒在综合性能上均有较大的差距,部分产品的强度、屈强比、韧性等指标不达标,同时力学性能不集中、波动较大的现象比较严重。本课题针对国产PC钢棒存在的上述问题以及钢棒的断裂现象,从母材的生产以及钢棒的深加工过程着手,采用正交实验对热处理制度进行优化,分析钢棒发生断裂现象的原因并提出解决措施、研究了合金元素V在钢棒制备过程中的作用以及时效处理对钢棒屈强比的影响,并取得了以下成果。(1)优化后的热处理制度为900℃淬火、保温14min、室温水冷却+430℃回火、保温6min、空冷。(2)钢棒的墩头断裂是由于非金属夹杂物和异常组织造成的,延迟断裂是由于氢的存在和非金属夹杂物(特别是Mn S)共同作用造成的,解决钢棒的断裂问题除了要使用清洁原料,加强脱硫操作,控制夹杂物之外,还需要对钢棒的储运条件提出严格要求。(3)两种母材进行比较,30Mn Si V的抗拉强度高出30Mn Si约40MPa,而断后伸长率较低,但仍然满足国标要求。热处理后,30Mn Si V比30Mn Si的抗拉强度平均高出42MPa,屈服强度高出约78MPa,造成钢棒的屈强比升高。(4)钒在钢棒中主要起到细化晶粒的作用,并且这种提升作用随着淬火温度的升高越来越明显,同时钒的存在还可改善钢棒的抗延迟断裂性能。(5)两种时效处理均可降低钢棒的屈服强度,降低屈强比,但对钢棒的抗拉强度影响不是很大。人工时效比自然时效对钢棒的力学性能影响更大,这是由于人工时效提供的原子驱动力较大的缘故。
【关键词】：PC钢棒 热处理 断裂行为 合金元素钒 时效处理
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142;TG161
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-27
• 1.1 预应力混凝土用钢棒简介9-10
• 1.2 预应力钢棒发展状况10-13
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12-13
• 1.3 预应力钢棒制备过程介绍13-16
• 1.3.1 预应力钢棒用原材料简介13
• 1.3.2 预应力钢棒深加工工艺介绍13-16
• 1.4 合金元素及夹杂物对预应力钢棒的影响16-20
• 1.4.1 合金元素对屈强比的影响17
• 1.4.2 预应力钢棒中合金元素的作用17-19
• 1.4.3 夹杂物对预应力钢棒的影响19-20
• 1.5 预应力钢棒断裂原因及解决措施20-23
• 1.5.1 断裂的概念和特征20-21
• 1.5.2 断裂行为的影响因素21-22
• 1.5.3 解决钢棒断裂的途径22-23
• 1.6 时效处理对预应力用钢棒的影响23-24
• 1.7 课题研究内容及目的意义24-27
• 2 试验材料及试验方案27-33
• 2.1 试验材料与试验设备27-28
• 2.1.1 试验材料27
• 2.1.2 试验项目及设备27-28
• 2.2 试验方案28-31
• 2.2.1 热处理制度优化试验方案28-31
• 2.2.2 常规力学性能试验31
• 2.2.3 金相组织观察31
• 2.2.4 拉伸试样断.形貌观察31
• 2.2.5 时效处理试验31
• 2.3 本章小结31-33
• 3 PC钢棒缺陷分析及对策33-43
• 3.1 原材料缺陷33-35
• 3.1.1 原材料表面缺陷33-34
• 3.1.2 原材料强度过低34-35
• 3.2 PC钢棒断裂行为研究35-42
• 3.2.1 钢棒的断裂形式35-36
• 3.2.2 墩头断裂36-40
• 3.2.3 延迟断裂40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 4 PC钢棒热处理制度优化及时效处理的影响43-53
• 4.1 淬火温度对钢棒强度、塑性的影响43-45
• 4.2 回火温度对钢棒强度、塑性的影响45-47
• 4.3 淬火温度和回火温度对PC钢棒屈强比的影响47-49
• 4.4 时效处理对钢棒屈强比的作用49-52
• 4.4.1 自然时效49-50
• 4.4.2 人工时效50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 合金元素V对预应力钢棒性能的影响53-61
• 5.1 钒对预应力钢棒用母材力学性能的影响53-55
• 5.2 钒对预应力钢棒力学性能的影响55-56
• 5.3 不同淬火温度下钒对预应力钢棒断裂性能的影响56-59
• 5.4 本章小结59-61
• 6 结论61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-71
• 硕士研究生阶段研究成果71

【参考文献】

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本文编号：900353