1、 前言

 從1994年開始國産的PC鋼棒生産線的順利投産到我國YB/T111-1997預應力混凝土用鋼棒标準的發布，我國管樁用PC鋼棒的生産得到了很大的發展，尤其是近幾年來在原料盤條的選擇、生産工藝的優化、産品性能的穩定方面積累了不少的經驗。

本文從調整PC鋼棒生産工藝入手，總結出原料盤條的化學成分，鋼棒的淬火溫度、回火溫度，冷卻方式，水冷方式和張拉力對其性能的影響，并且獲得了良好的效果。爲我公司建設更加完善的PC鋼棒生産設備建立了堅實的基礎。

2、 試驗用鋼和試驗方法

試驗用鋼的化學成分如表1，盤條爲國産高速線材軋機生産的無扭熱軋盤條。

試驗在由我公司轉讓的國内某廠PC鋼棒生産線上進行，高線盤條經機械除鏽後,經螺旋模變形20%形成螺旋槽，然後進入熱處理生産線，進行矯直、中頻與超音頻感應加熱、水冷淬火、中頻感應加熱、水冷、剪斷和松卷收線。

試樣在每盤産品的頭、尾部取樣，進行了拉伸試驗 金相檢驗和松弛試驗。

3、 試驗結果與分析

3.1、淬火加熱溫度對力學性能的影響

試驗用鋼屬于低中碳矽錳低合金鋼，從穩态熱處理的角度來看，使鋼棒實現奧氏體化的加熱溫度應該爲840～860℃，然而本生産線采用感應加熱方式，其特點是加熱速度快，加熱時間短，鋼棒表面透熱深度小，所以要求其加熱溫度應比穩态熱處理時的淬火加熱溫度要高。本試驗選擇的溫度範圍爲880～960℃，試驗結果見表2。

從表2可以看出，随着淬火溫度的提高，鋼棒的抗拉強度和屈服強度都有所提高，當淬火溫度從880℃提高到960℃時，各試驗用鋼的屈服強度增幅大于抗拉強度的增幅。而伸長率随着淬火溫度的提高都有所下降。這一結果反映出了鋼中添加了微量的合金元素V會随着淬火加熱溫度的提高，使其固溶到奧氏體中的量有所增加，在随後的冷卻相變過程中會以彌散的V（C、N）形式折出，起到彌散強化的作用，4#鋼雖然沒有微量的V加入，但是添加了微量的B，B同樣也起到了強化鋼棒的作用。

淬火溫度的高低直接影響到鋼的奧氏體化程度，當淬火溫度較低時，如本試驗中的880℃淬火，由于淬火加熱溫度偏低，鋼中的鐵素體和珠光體不可能及時地全部轉變成奧氏體，水冷後不可能得到單一的馬氏體組織，所以鋼棒的抗拉強度和屈服強度都低于産品标準的

要求。當淬火加熱溫度較高時，如本試驗中的960℃，雖然鋼中的鐵素體和珠光體可以全部奧氏體化，但會使奧氏體晶粒長成粗大，淬火後轉變成的馬氏體組織也會變得粗大，對鋼棒的伸長率有不利的影響，而對強度幾乎沒有什麽貢獻。

3.2、回火溫度對力學性能的影響

在生産線運行速度一定的條件下，回火加熱時間已經确定，因此回火加熱溫度是影響鋼棒性能的又一個重要工藝參數，本試驗選擇的回火溫度變化範圍爲360～460℃，試驗結果見表3。

從表3中可以看出，随着回火溫度的升高，鋼的抗拉強度和屈服強度都有不同程度的下降，當回火溫度從360℃升高到460℃時，各試驗用鋼的屈服強度降幅大于抗拉強度的降幅，伸長率都有一定程度的提高，沒有發現通常所說的低溫回火脆性現象發生。這是因爲1#、2#和3#鋼的矽含量較高，由于矽在鋼中以固溶體形态存在于鐵素體或奧氏體中，同時矽又能降低碳在鐵素體中的擴散速率，使回火析出的碳化物不易集聚，因而增加了鋼的回火穩定性。460℃回火時，3#鋼的伸長率值有所下降，是否是因爲3#鋼中錳含量較高，促進了磷在晶界的偏析，而使鋼具有了增加脆性的傾向還有待進一步試驗證實。

3.3、水冷方式和水冷速度的影響

本試驗采用了兩種水冷方式，一種是鋼棒穿水冷卻，一種是鋼棒在環形噴水冷卻器中連續通過進行噴水冷卻，通過調節閥門來控制冷卻水的流量。

再生産線速度一定和冷卻水槽長度一定的條件下，本試驗的水冷時間爲4秒，鋼棒淬火的冷卻速度爲200℃/S以上。鋼棒從淬火水槽出來時的溫度爲50℃，鋼棒回火後的冷卻速度爲100℃/S以上，鋼棒從回火水槽出來時的溫度接近室溫。從鋼棒成品的金相組織和力學性能可以看出，上述水冷速度是合理的，二種不同的冷卻方式都适于PC鋼棒的淬回火後的冷卻作業。從鋼棒的室溫金相照片中看到的主要由回火馬氏體加上少量鐵素體和貝氏體組成的顯微組織就可以證明這一點。

3.4、張力的影響

PC鋼棒在熱處理生産線上要始終保持在一定的張力下運行，一方面是因爲鋼棒在一定的張力下運行時，會減少鋼棒對感應加熱爐爐管壁的磨擦，保證鋼棒正常穩定運行。另一方面這一張力也會使鋼棒在加熱狀态下發生微小變形、起到形變熱處理的作用，降低鋼棒的松弛值。

我們從試驗PC鋼絲穩定化處理的工藝中得到啓發，考慮到鋼棒在加熱到900℃以上時的實際高溫抗拉強度，在生産線上巧妙的将張應力控制在鋼棒抗拉強度的6%左右，既不會使鋼棒産生縮頸，又會産生形變熱處理的效果，而使PC鋼棒的松弛植可以控制在1.0%左右，大大的低于标準中規定的2.5%。

3.5 、鋼棒的屈強比與松弛值

再生産中我們發現，當PC鋼棒的屈服強度低于标準值時，往往鋼棒的松弛值過高甚至不合格，因此在工藝和裝備設計上極力避免這一點。将檢驗過的鋼棒性能結果加以整理分析時，我們發現鋼棒的屈強比與其松弛值的大小具有下列關系。

有關它們之間的内在機理我們正在進一步研究之中，希望這一研究更有效的改進鋼棒生産工藝和生産設備。

3.5 、棒的電焊性能和镦頭性能

按照管樁廠的生産工藝要求，我們對PC鋼棒進行了點焊試驗和镦頭試驗，結果如下：

4、結論

（1） 淬火溫度和回火溫度是影響PC鋼棒性能的最重要工藝參數。

（2） 在冷卻速度達到要求的前提下，穿水冷卻和噴水冷卻的形式對PC鋼棒性能沒有影響。

（3） 生産過程中将PC鋼棒建立在一定的張力下可以達到形變熱處理的效果，有利于獲得低松弛性能。

（4） 由我公司承建的PC鋼棒生産線上生産的PC鋼棒各項技術性能指标優良，完全達到了和優于産品标準的要求。