【摘 要】
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螺纹钢筋是一种非常重要的建筑用钢。500MPa及以上等级的螺纹钢筋在近年来得到普及和推广,特别是HRB500E高强抗震钢筋由于具有强度高、综合性能好等诸多优点在土建工程中得到广泛应用。然而,HRB500E高强抗震钢筋存在低温冲击韧性差和耐腐蚀性低等问题,使其应用领域具有一定局限性。为扩大HRB500E高强抗震钢筋使用范围,使其在极寒地区及海洋环境得以应用,提高HRB500E高强抗震钢筋的低温冲击韧
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螺纹钢筋是一种非常重要的建筑用钢。500MPa及以上等级的螺纹钢筋在近年来得到普及和推广,特别是HRB500E高强抗震钢筋由于具有强度高、综合性能好等诸多优点在土建工程中得到广泛应用。然而,HRB500E高强抗震钢筋存在低温冲击韧性差和耐腐蚀性低等问题,使其应用领域具有一定局限性。为扩大HRB500E高强抗震钢筋使用范围,使其在极寒地区及海洋环境得以应用,提高HRB500E高强抗震钢筋的低温冲击韧性和耐腐蚀性能显得尤为重要。微量稀土可以有效提高钢材的冲击韧性和耐腐蚀性能,但稀土对HRB500E高强抗震钢筋的性能影响还缺乏系统研究。本文采用工业化试验试制含稀土(RE)的HRB500E高强抗震钢筋,通过金相显微镜、扫描电镜、材料试验机、摆锤式冲击试验机、电化学工作站等设备,研究了微量RE对试验钢中夹杂物、显微组织、力学性能、耐腐蚀性能的影响。研究结果如下:(1)RE可在冶炼过程中加入,RE含量达到0.0066%。经RE处理后,HRB500E试验钢中S含量明显降低,由0.024%降至0.013%,下降了45.8%,钢液洁净度显著提高。(2)添加RE后夹杂物的尺寸、形貌和数量均发生变化。HRB500E试验钢中椭球状及形状不规则的Al2O3-MnO-CaO转变为球状的REAl O3和REAl O3-MnS,单个MnS夹杂物消失,夹杂物数量明显减小,平均尺寸减小至1.51μm。夹杂物转变与热力学计算结果相吻合,通过夹杂物转变模型进一步说明夹杂物在冶炼过程中的变质过程。(3)RE可以起到细化HRB500E试验钢显微组织和珠光体片层间距的作用。钢中添加RE后,试验钢的平均晶粒尺寸减小7.44%,珠光体片层间距降低25%。(4)添加RE的HRB500E试验钢常温拉伸性能略有上升;-40℃和-60℃冲击韧性明显提高,分别提升了41.72%和42.86%,试验钢综合力学性能得到改善。(5)常规HRB500E试验钢发生腐蚀原因是MnS夹杂物的溶解和Al2O3-MnO-CaO夹杂物周围基体的溶解;添加RE的HRB500E试验钢发生腐蚀的原因是REAl O3和REAl O3-MnS的溶解,REAl O3类夹杂物可以延缓腐蚀坑的形成;添加RE可以延缓腐蚀产物的形成;添加微量RE后,HRB500E试验钢的腐蚀电位正移,腐蚀电流减小,腐蚀速率降低,耐腐蚀性能明显提高。
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