SUFC工艺下830MPa级高强精轧螺纹钢组织特征

生产性能优良并且成本低廉的钢材，一直是冶金企业追求的目标和重要技术进步的推动力，也是企业长期面临的课题。在钢材生产和消费总量中，建筑用螺纹钢占有很大比例，随着建筑业的迅速发展，对热轧钢筋性能的要求越来越高。高强精轧螺纹钢筋(785～1080MPa)是在整根钢筋上轧有外螺纹的大直径、高强度、高精度的直条钢筋，主要应用于大型桥梁拉杆、高速公路边坡锚固、城际铁路铁轨铺设等基础设施建设。它具有连接、锚固简便，张拉锚固可靠，粘着力较强、施工方便等特点。在国内，超高强度钢筋多采用调质处理或二火成材，生产成本高、能耗大。首钢首次一火成材采用130连铸小方坯在表层超快冷工艺(SUFC)下研制生产出Φ32mm规格PSB830高强精轧螺纹钢筋，无论在合金成本还是生产工艺上，均具有极大的优势。本文主要研究在热轧工艺下高强精轧螺纹钢筋碳氮化物析出形态、强化方式以及组织特征，为工业化大生产的推广起到理论指导意义。 表层超快冷(Surface Ultra Fast Cooling)工艺技术。SUFC表层超快冷工艺为：热轧钢坯在完成奥氏体化后并实施较低温度的控轧，轧后采用两级强制冷却，并强化轧后二冷，以实现轧后超快冷(冷速＞200℃/s)，使得轧材大断面的表面组织晶粒细小并获得一定厚度的强化相淬透层，而芯部仍然为软相“珠光体＋铁素体”。钢筋穿水冷却后进行空冷，由于芯部温度高，内部热量向外扩散，表层马氏体发生自回火反应形成回火索氏体，获得软相与硬相的良好匹配，以期使钢筋具有高的强度和韧性。 SUFC表层超快冷工艺创造性地解决了PSB830精轧螺纹钢筋肋部和肋底基圆的冷却不均匀的问题，使其在具有高强度同时，也具有较高的韧性，较之调质热处理降低了成本和能耗。高强精轧螺纹钢中析出相有方形、球形和片状，但析出结构基本相同，均为(TixV1-x)(CN)。钢筋芯部析出物较多，细小、弥散，呈片状或细片状，尺寸50nm左右；边部析出物相对较少，呈方形或球形，尺寸100nm左右。表层超快冷工艺下高强精轧螺纹钢筋具有典型组织特征：边部回火索氏体，芯部铁素体+珠光体；在组织强化的基础上通过弥散析出、相间析出和铁素体基体中位错线上析出等析出强化方式，弥补了芯部软相和边部过冷强化相之间的强度差异，保证了轧材的性能稳定。