PC钢棒缺陷分析及生产工艺优化

论文摘要

预应力混凝土钢棒（简称PC钢棒）是运用于预应力混凝土的一种新型建筑材料。广泛应用于高层建筑和桥梁的管桩。PC钢棒的主要生产工艺是淬火+回火处理,但其在企业生产及使用过程中往往会出现脆断、强度不足、平直度不合格的情况,严重影响了钢棒的实际应用、增加了企业的生产成本。本文通过在常熟龙腾特钢有限公司的调查。从原材料、生产过程、成品三个方面调研导致PC钢棒生产缺陷的原因,并对存在的缺陷进行分析,提出合理的解决方法。研究结果表明: PC钢棒生产过程中产生的主要缺陷延迟断裂、热处理不均匀和平直度不合格。其中冬夏两季产品的不合格率较高,冬季出现的生产缺陷主要是脆性断裂,夏季主要是平直度不合格。出现上述生产缺陷的原因是:原材料缺陷、钢棒和感应线圈对中度差、生产参数控制不严格。原材料缺陷表现在原材料表面缺陷及内部夹杂、原材料强度过低、晶粒粗大。其中导致钢棒断裂的主要影响因素是:原材料表面缺陷、氢脆、钢中非金属夹杂以及低温脆性。解决上述缺陷的主要措施有:1)可以通过细化晶粒来实现改善PC钢棒的抗氢脆性能以及低温脆性;2)严格把关原材料质量,对原材料进行入库检验,检查其表面缺陷、化学成分以及抗拉强度;3)定期检查感应线圈和钢棒的对中性。本文尝试使用循环热处理的工艺来细化晶粒,实验结果表明:二次淬火处理不能细化PC钢棒晶粒,主要原因是PC钢棒原材料经过轧制处理,二次淬火继承了轧制后的不均匀晶粒。在两次淬火过程中加入一次回火处理,可以有效改善原材料奥氏体晶粒的遗传效应,有效地细化PC钢棒的晶粒大小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的理论意义和实用价值
• 1.2 PC 钢棒的热处理
• 1.2.1 淬火处理
• 1.2.2 回火处理
• 1.2.3 淬火钢回火时的组织转变
• 1.2.4 钢的回火脆性
• 1.3 PC 钢棒的脆性断裂
• 1.3.1 脆性断裂断口特征
• 1.3.2 脆性断裂的机理
• 1.3.3 延迟断裂
• 1.4 感应热处理技术
• 1.5 国内外研究现状及发展趋势
• 1.5.1 国内研究现状
• 1.5.2 国外研究现状
• 1.6 本课题研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验用原材料
• 2.2 热处理工艺的确定
• 2.2.1 DTA 相变点测试
• 2.2.2 淬火时间的确定
• 2.2.3 回火时间的确定
• 2.2.4 温度测量方法
• 2.2.5 循环热处理工艺
• 2.3 微观分析
• 2.3.1 金相试样的制备与分析
• 2.3.2 SEM 及EDS 分析
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 拉伸
• 2.4.2 冲击韧性
• 2.4.3 硬度
• 2.5 淬透性测定
• 第3章 PC 钢棒生产现状的分析与研究
• 3.1 原材料
• 3.1.1 原材料的化学成分
• 3.1.2 原材料的金相组织
• 3.1.3 原材料的力学性能
• 3.1.4 DTA 相变点
• 3.2 生产过程分析
• 3.2.1 感应加热过程
• 3.2.2 热处理参数分析
• 3.3 感应炉频率
• 3.3.1 感应加热基本参数
• 3.3.2 感应电源频率计算
• 3.4 成品分析
• 3.4.1 成品的金相组织
• 3.4.2 成品的力学性能
• 3.4.3 退货分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 PC 钢棒缺陷分析及对策
• 4.1 原材料缺陷
• 4.1.1 原材料表面缺陷
• 4.1.2 原材料强度过低
• 4.2 钢棒加热的不均匀的分析
• 4.2.1 钢棒加热不均匀现象
• 4.2.2 加热不均与原因的探讨
• 4.3 断裂钢棒分析
• 4.3.1 冷脆断裂导致钢棒断裂
• 4.3.2 导致冷脆的原因分析
• 4.3.3 氢脆导致钢棒的断裂
• 4.3.4 钢中夹杂导致钢棒断裂
• 4.4 本章小结
• 第5章 循环热处理工艺探讨
• 5.1 最佳热处理工艺的确定
• 5.2 不同加热设备制得材料的对比
• 5.2.1 不同加热设备制得材料的组织
• 5.2.2 不同加热设备制得材料的力学性能
• 5.3 循环热处理工艺
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要