20MnSi钢螺纹钢筋裂纹产生原因研究可编辑.docx

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20MnSi钢螺纹钢筋裂纹产生原因研究可编辑

20MnSi钢螺纹钢筋裂纹产生原因研究

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第16卷第期包头钢铁学院学报Vo]．16No．1

1997年3目JournalofRaotouUniversityofIronandSteelTechnologyMar．1997

‘

4烈

20MnSi钢螺纹钢筋裂纹产生FN,因研究

米国瑞挛空堂，。

●

包头钢…铁设计研究院，包头014010…包头…钢铁学…院材料…科学一与工程系．、‘1

●

摘要研究了2OMnSi蠕坟钢帛弯裂毁趾朗金相组织、夹杂物械性能及tk,学成疗。

结果表

明，魏氏组织丑夹杂物懦多是造成20MnSi钢螺纹钢筋帛穹裂纹的主要原固，提出了预防措施．为

实际生产提隹了磕据。

关键词嫦毁钢。

显微组织．裂纹

前言

螺纹钢筋是建筑上重要的金属材料．钢筋质量好坏，直接影响建筑物的质量．影响人民的生命

安全为了检验建筑结构钢的塑性，要进行冷：

试验但一部分钢筋在进行冷弯试验时出现了裂纹。

本文从物理、化学和机械性能等几方面进行了舒析，找出了裂纹产生的原因，提出了防止的办法。

1试验材料及检验结果

取某厂生产的规格为~25mm的2E3N．I1t螺技钢的『《c进检验

1．1宏观检验

观察不同炉号的20MnSi钢冷弯后自0

试样，发现有横裂现象。

同一试洋多处产

裂纹，在裂纹的附近没发现有深刀痕或

伤情况，钢筋的筋谷上也没有发现有裂Z

源。

如图1所示。

12机械性能测定

取不同炉号的20MnSi钢，进行机械

性能测定，并与标准中要求的性能比较．结

圉12"1r螺纹钢冷弯裂纹

果如表1所示。

可看出，强度、较高，

Fig．1"lhecrackoncold―bendribbedsteelofZOMnSi

延伸率8较低。

1997一o1―08嘘到

第一作者：

男，42岁．工程师

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米国瑞等：

20Msi钢螺纹钢筋裂纹产生原困研究43

1．3成分分析

将试验钢进行化学成分分析，其结果如表2所示。

发现Si的含量超过YB6--71，C和Mn

的含量也在该标准范围的上限。

衰120MnSi钢的机械性能衰220MnSi试验钢的化学成分wt

Table1Themechanicalpropertiesof20MnSisteelTable2Thechemicalcompositionoftestingsteel

●

注：

△标准中要求的机械性能。

1．4金相组织观察

在冷弯裂纹的试样上截取金相试样．进行高、低倍显微组织观察，发现有魏氏组织，铁紊体

以针状形态由晶界伸向晶内，如图2所示。

20MnSi钢筋正常组织应为等轴状铁紊体加珠光体。

经测定，试验钢材的实际晶粒度为4～5级．魏氏组织为3级。

在低倍组织观察中．发现有较多的夹杂物，经检验，这些夹杂物为硫化物和硅酸盐，如图3

所示。

按YB25―77评定．这些夹杂物超过标准。

围220MnSi螺纹钢组织×100围320MnSi螺纹钢夹杂物×100

Fig．2ThemicrostructureOilribbedFI叠．3TheInclusionsoDribbed

steeIof2OMiisj×1O0steeIof2OMnSI×100

2横裂原因分析

钢材组织不均匀、魏氏组织、钢材的冶金缺陷以及钢材的表面缺陷都易引起结构钢冷弯裂

纹。

本文所述钢材在裂纹附近未发现有表面缺陷+所以开裂不是表面缺陷导致应力集中造成的。

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第l6卷第1期

包头锕钦学院学报1997年3月

钢材出现魏氏组织，并伴随晶粒粗大，使钢

材的塑韧性显著下降，是造成废品的主要原因。

奥氏体晶粒度、钢的含碳量和冷却速度对魏氏

组织形成有很大影响。

低、中碳钢中，奥氏体的

晶粒粗大，在较低的冷速下就可形成魏氏组织，

：

如图4所示。

釜●

图4中，G为网状铁素体，为魏氏组织铁

馨

素体，为等轴状铁素体，P为珠光体，B为贝童●'

氏体。

从图4可见，当奥氏体晶粒度适中时，只●

有当碳含量在狭窄的范围内，并当冷却速度相

当快时约大于140C／s，才会形成魏氏组织；

而当奥氏体晶粒粗大时，碳含量在较宽的范围

内，并当冷却速度较低时，就可形成魏氏组织。

所以，控制终轧温度，不使奥氏体晶粒粗大，则C‘'

可避免轧后空冷时产生魏氏组织。

田4亚共斩橱中先共斩赣蠢停，扈

另外，在钢材冶炼过程中，产生较多的非金与垮却毫魔和鼍耆■的关

属夹杂物，不仅削弱了基体的连续性，而且易造IFI窖-4Illfluem~04'eoolltqlr_te¨d~llrbOlm

成冷弯时应力集中，构成裂纹源，也是造成废品conhntonformstlonrtrrit~of

的重要因素。

此外，化学成份不合格，Sj含量超hyl~CUteCloidIee|

过标准，c和Mn含量偏高，固溶强化作用比较a1200C毫火，2h，■轻曩大

大，使钢材的塑韧性下降，也可造成出现冷弯裂bAC3+10C鼍史．10rain．■轻■小

纹。

3防止冷弯裂纹的措施

1提高钢的冶金质量，使冶金缺陷在规定范围之内

2炼钢时严格控制化学成分，使C、Si、Mn的含量符合标准。

3控制好终轧温度，防止出现魏氏组织。

4结论

1~25mm的20MnSi螺纹钢筋产生冷弯裂纹的原因是冶金质量较低、出现魏氏组织使

钢的塑韧性降低所致。

2提高钢材的冶金质量，控制成分、终轧温度，避免出现魏氏组织，使钢材既具有较高的

强度又具有较好的塑韧性，就可以防止产生冷弯裂纹。

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Vo1．16№．1．一

Mar．1997米国璃等20MnSi铜螺纹铜箭裂纹产生原因研究

参考文献

I刘云旭．金属热处理原理．北京机碱工业出版社，1981．

2胡世炎．破断故障金相分析．北京t国防工业出版社，1986．

3章守华．台金钢．北京冶金工业出版社。

1981．

●

REAS0NSF0RCRACKF0RMAT10N0NRIBBED

STEEL0F2OMnSi

MiGuorniLiWenxue

AbalractThestructure，inclusions，mechanicalpropertiesandcompositionforcrackon

cold―bendribbedsteelsof2OMnSihavebeenstudied．TheresultsshoWthatthemainreason

forcrackoncold―bendribbdesteelof2OMnSiisWidmannstattenstructureandrelatively

highinclusions．Thepreventionmeasuresareputforwardthusprovidingbaseforactualpro-

duction．

KeyrdsribbedsteeI，structure，crack

ReceivedJan．8，l997