材料性能改善和良好可加工性的高强度钢，尤其钢筋或拉拔预制材料

摘要

材料性能改善良好可加工性的高强度钢，尤其是钢筋或拉拨预制材料。该钢的横截面上的强度分布是不均匀的，其中在低强度表层和软心部之间的过渡区中有一层高强度马氏体层。表层同高强度过渡区一样，主要由回火马氏体组成，而心部区由珠光体或含一定量的贝氏体组织的铁索体和珠光体组成。本发明钢优先用于混凝土建筑的钢筋和作拉拨预制材料的小型钢材和线材规格。

说明书

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本发明涉及小型钢材和线材规格的高强度钢，它作为最终产品优先用于混凝土建筑的钢筋并可作为拉拔预制材料。

在合金化方面和工艺上提高钢筋强度的可能性，主要受可焊性和该种钢材性能的热稳定性要求的限制。因此，只要不进行附加的微合金化，用传统方法制造的轧后自然冷却状态的钢筋最多只相当于Ⅲ级强度。

Ⅳ级强度钢筋的制造，在由焊接性所确定的碳当量的情况下，对未微合金化的钢来说，要求使用附加工艺步骤，例如冷作硬化或钢的热加工硬化。在表层中产生局部马氏体转变的热加工硬化钢筋，在Ⅳ级强度时能具有全能的焊接性，而与此相反，相应的冷作硬化钢筋却只能进行接触点焊，因为在冷作硬化钢中在较低温度下已开始回复过程。

已知的热加工硬化钢筋，在铁素体-珠光体心部周围，由一层高强度的马氏体层组成，其强度随层厚增加而提高，而在该层中，材料性能的热稳定性则随层厚增加而降低。此外，该表层强度还影响钢筋的后继加工工序，例如弯曲和螺纹滚压。在线材轧机机列上制造这种钢时，由于硬化的表面层和线材刚性因而较大，在盘卷时必然会出现问题。

同热加工硬化钢筋相似，人们也已知拉拔预制材料，这种材料与常规铝浴处理不同，线材横截面的表层中具有相应的调质组织（DE-C2345738）。为了确保线材的拉拔性能，不允许外层中的调质组织大于整个线材横截面的33%。

本发明致力于扩大材料技术和工艺对高强度钢筋所限制的强度提高的极限，并改善钢筋可加工性和具有不均匀组织的拉拔预制材料的拉拔性能，或者使其可以在小型钢材轧机上制造。

本发明的任务是，研制一种在横截面上具有不均匀组织的高强度钢，它以高强度钢筋形式主要确保其焊接性，且其盘绕性和可加工性得以改善，以及以拉拔预制材料形式使其能够有更好的拉拔性能。

本发明的这一任务是这样解决的，即该钢在横截面上具有不均匀的强度分布，其中在低强度的表层和软的心部之间的过渡区中存在一层高强度马氏体层。该钢组织的特征在于，外层同高强度过渡区一样，主要由回火马氏体组成，而表层的回火温度最高相当于该钢的A₁温度，因而最高为350K，最好高于过渡区的高强度马氏体层的回火温度50～250K。而心部由珠光体或含有一定数量贝氏体的铁素体和珠光体组成。

钢的整个横截面上的两层马氏体的面积一般最多总计为50%，其中过渡区的高强度马氏体层占5～95%。

使该钢的横截面上强度不均匀分布的附加途径是，用向心部递减的回火温度级扩大由多个马氏体层组成的高强度马氏体过渡区。此外本发明所述的组织是可以调整的，其中表层类似于心部，由含有贝氏体成分的铁素体和珠光体组成。

实施例

通过下述一种高强度钢筋的实例说明本发明所提供的材料技术的可能性。

化学成分：0.24%C

0.45%Si

0.80%Mn

0.024%P

0.026%S

规格：25mm直径的圆钢。

该钢筋的组织由一层大约经670℃回火的1.2mm厚、Rm约690MPa的马氏体表层，一层随之其后大约经520℃回火的1.8mm厚、Rm约1000MPa的过渡层和一个Rm约590MPa的铁素体-珠光体心部组成时，其总抗拉强度为710MPa。