热轧带肋钢筋力学性能指标偏低的检验分析

程鹏

摘 要：热轧带肋钢筋因具有良好工艺性能、力学稳定性强等优点，在道路、房屋及桥梁等土建工程中获得了广泛应用。在现阶段热扎带肋钢筋生产与使用程过中，常存在钢筋力学性能指标偏低问题，给其使用及建筑质量的保证造成了严重阻碍。为保证在使用中热轧带肋钢筋能够承载足够的重量，保证相关工程的使用安全性及可靠性，必须对热轧带肋钢筋力学性能偏低的原因进行分析，同时展开合理而科学的检验，将之运用于热轧带肋钢筋的生产过程中，通过对生产工艺加以改进，避免钢筋性能指标偏低现象再发生。

关键词：热轧带肋钢筋 力学性能 指标 检验

中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-063-02

热轧带肋钢筋俗称螺纹钢，其规格牌号一般由HRB和牌号中的屈服点最小值组成。其中，H代表热轧，R代表带肋，B代表钢筋这三个词的英文单词首字母。我国现阶段常用热轧带肋钢筋包括Ⅱ级（HRB335），Ⅲ（HRB400）和Ⅳ（HRB500）三个牌号。

1 热轧带肋钢筋生产面临的问题

热轧带肋钢筋具有力学性能可靠稳定、工艺性能优良，具有良好的焊接性与加工性等优点，因此长期以来在建筑行业中被视为最重要、最常用的建筑材料。如今，我国热轧带肋钢筋的工业已极为常见，生产工艺热渐成熟，为我国建筑行业制造了大批钢筋材料。然而，在现阶段生产及使用过程中，由于各方面因素的影响，很多钢筋成品在力学性能上存在指标偏低问题，不能有效满足建筑工程对其质量及性能的要求。如我国一直口碑良好的莱钢生产的钢筋产品常以优良的外观质量及力学性能享誉国内，成品合格率一直保持在99.8%左右，但在2009年时出品的HRB400规格钢筋检验中，间断性的出现了多次延伸率指标、屈服强度偏低问题，甚至某些指标不合格，这不仅造成了资源严重浪费问题，更为严重的是，如果稍微把控不严，这样的产品进入市场后，将很可能造成不可估量的损失。为此，在遇到同样现象时，钢铁生产企业必须也对钢筋力学性能指标偏低问题加以重视，积极分析发生这一问题的原因，并通过对生产工艺合理控制与改进的手段，提高钢筋生产质量，避免钢筋性能指标偏低现象再发生。下文以建筑行业中使用最为普遍的HRB400钢筋为例，对这一问题展开分析。

2 热轧带肋钢筋的力学性能概述

钢筋的力学性能一般都是钢筋化学成分及显微组织决定的，这些力学性能指标可将钢筋塑性、强度等性能与相应使用要求的符合与否加以直接反映。在工厂中批量生产的钢筋产品中，其力学性能指标值通常呈正态分布。因此，钢筋力学性能指标可用来对其质量水平进行评价。

3 钢筋生产实例

某钢筋生产加工企业在生产HRB400钢筋过程中，对400炉钢筋性能进行检验时，在所得测量结果中，在间断性5炉次检验中，部分钢筋力学性能指标不合格，具体情况为：5炉次分别为068-1022、068-1024、069-1035、071-1069和071-1051。在5炉次中屈服强度与企业内部控制标准相比，屈服强度偏低，甚至有一炉钢筋屈服强度比国家相应标准还低上许多。5炉产品虽然抗拉强度都比国家相应标准大，但是整体水平较低，不能达到企业内部控制标准。5炉产品中有两炉延伸率指标低于国家标准，尤其是068-1024炉延伸率只有10.3%，远远低于国家标准中关于钢筋延伸率的要求（不低于16%）。

4 热轧带肋钢筋力学性能指标偏低的检验分析

该企业为对出现的钢筋力学性能指标偏低问题进行原因分析，特展开了对问题钢筋化学成分及显微组织等进行检查的工作。

4.1 对问题钢筋化学成分进行检验

对出现力学性能指标偏低的热扎带肋钢筋生产炉次中的成品进行实物成品检验，并与相应熔炼成分对应进行分析。经过对钢筋成品中C、Si、Mn、P、S、V等化学成分进行检验，发现成品中各化学物质成分及对应的熔炼成都分与国家标准要求相符，只是在个别元素间有轻微偏差存在，且这些偏差都在国家标准GB/T222中关于钢筋成品允许的化学成分偏差相关要求之内。由此可知，该企业在钢筋生产中对化学成分控制良好，钢筋力学性能指标偏低与钢筋的化学成分之间无关。

4.2 对问题钢筋的显微组织进行检验

对出现力学性能指标偏低的钢筋生产炉次中的成品展开样品的实物金相显微组织检验与观察。主要室温基体组织是珠光体和铁素体。通过对这5个炉次成品钢筋试样的金相显微组织和常规生产中正常产品的金相显微组织图案进行对比发现，069-1035、071-1069两炉的试验在检验中发现，其组织结构有明显异常情况。069-1035炉次的钢筋样品上，整个界面组织明显呈现出偏粗大现象，同时还有大量魏氏组织铁素体存在；071-1069炉次样品截面上组织分布情况极不均匀，异常明显，在部分心部微区中有粗大珠光体组织存在，同时有少许魏氏组织及大量铁素体网状存在。其他均和正常组织图案类似。

4.3 对端口及夹杂物进行检验

在068-1024炉次样品检验中未发现异常组织。然而从样品端口来看，在钢筋一侧面存在有少许夹杂物，这些夹杂物呈鱼眼型，肉眼可见，直径在0.3-0.5mm之间。通过用扫描电镜对端口进一步观察，发现在钢筋截面上有更细微的夹杂物存在，其直径约为50-300 m，这些夹杂物就是裂纹源头，导致钢筋会从夹杂物起逐渐断裂并扩展到外部。

4.4 析出物检验

在对068-1022、071-1051两炉次问题钢筋样品做金相检查中，均未发现异常组织，且均无大颗粒物质夹杂其中，但是这两炉成品钢筋抗拉强度、屈服强度均比控制标准较低。因为在生产中使用了钒元素展开微合金强化，因此工作人员对弥散析出物展开定量测定。检验结果表明，这两炉钢筋成品钒弥散质点析出率分别是38.7%与36.4%。

5 检验结果分析

（1）样品金相组织分析。069-1035、071-1069炉次样品中有明显铁素体网，且前者这一现象较为严重。这种组织会使钢筋力学性能强度指标显著降低，特别是会引发抗拉强度的降低，同时也会导致塑性指标如延伸率发生变化。在071-1069样品观察中发现，这一炉次样品在截面上具有严重不均匀现象，同时也会存在大量珠光体，这反映出钢中成分偏析现象严重。由于偏析问题的出现，富碳区奥氏体区间会具有较大温度，不仅造成微区组织粗大，且会导致整个截面上微区不同，组织会存在很大差异性。

（2）对断口及夹杂物进行分析。通过对夹杂物具体成分进行分析，发现夹杂物主要是Si、Mn等的氧化物，属于外界夹杂物。之所以会出现夹杂物现象，主要有以下几点原因：部分耐火材料由于脱落会出现在钢水中、在冶炼过程中吹氩不足使夹杂物不能上浮从而停留于钢水中、有保护渣卷渣问题出现等。

（3）对成分析出问题进行分析。元素钒可形成C、N的弥散颗粒，在奥氏体温度范围区间中，在冷却过程中从钢中析出的质点会影响金属位错运动，造成严重阻碍使金属发生强化，且强化效果和析出物量成正比，这样一来就会将金属强度显著提高。

6 解决措施

该企业在将热轧带肋钢筋力学性能指标偏低的原因探究清楚之后，有针对性的采取优化措施对生产工艺加以改进，对冶炼工序、轧制工序做出适当调整，对每个生产环节加强监督及有效控制。自改进以后，热轧带肋钢筋力学性能指标偏低问题得到了有效解决，生产出的钢筋各项性能指标均符合生产要求。

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