HRB400E钢螺纹钢筋弯曲断裂的原因分析.pdf

测试与分析收稿日期:作者简介:袁月()女河北正定人工程师主要从事建筑材料的研究等工作联系电话:.钢螺纹钢筋弯曲断裂的原因分析袁 月(新兴交通建设有限公司山东 烟台)摘 要:热轧 钢螺纹钢筋在使用中发生了两起弯曲断裂 对弯曲断裂的 件螺纹钢筋进行了宏观检验、化学成分分析、硬度检测、金相检验和断口检验 结果表明:弯曲断裂的螺纹钢筋因热轧后冷却较快形成了马氏体和贝氏体硬度高、脆性大导致其在弯曲应力作用下发生脆性断裂关键词:螺纹钢弯曲断裂贝氏体马氏体中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(.):.:引言 钢常用于制作热轧螺纹钢筋/.钢筋混凝土用钢 第 部分:热轧带肋钢筋要求按规定的弯曲压头直径弯曲 无裂纹显微组织主要为铁素体和珠光体基圆无回火马氏体 螺纹钢筋弯曲断裂的原因主要是成分异常、夹杂或夹渣较多等 本文分析了 起 钢螺纹钢筋弯曲断裂的原因提出了预防措施 宏观检验 起断裂钢筋的宏观形貌如图 所示 号螺纹钢筋横向脆性断裂弯曲受力点如图 箭头所示裂纹扩展区面积较大钢筋的脆性较大 号螺纹钢筋为劈裂断口完全分离脆性更大 化学成分分析检测了弯曲断裂的 件钢筋的化学成分结果列于表 和 是炼钢带入的元素含量极少但高于残余元素含量 断裂钢筋的化学成分和碳当量均符合标准要求 硬度检测检测了两件弯曲断裂钢筋的维氏硬度试验力为 结果见表 两件钢筋的表层和心部硬度均明显高于要求值特别是 号钢筋热处理 年第 卷 第 期图 号()和 号()螺纹钢筋的断口宏观形貌 表 弯曲断裂螺纹钢筋的化学成分(质量分数)单位:编号/.表 断裂螺纹钢筋的硬度 单位:编号表层心部要求 金相检验弯曲性能正常的 钢螺纹钢筋显微组织为铁素体和珠光体 对两件断裂螺纹钢筋进行了金相检验 结果表明:号钢筋基圆断面组织异常为铁素体、贝氏体和细珠光体如图 所示 号钢筋为马氏体和少量残留奥氏体如图 所示裂纹贯穿整个截面并有多条放射状二次裂纹如图 所示 号钢筋的显微组织脆性大不符合 /.的要求 断口检验采用扫描电子显微镜对 号钢筋进行了断口检验和能谱分析结果如图 所示断口具有沿晶开裂特征除少量氧化铁和硅酸盐夹杂外无其他异常成分 号钢筋为准解理断裂图 号螺纹钢筋的显微组织图 号钢筋的显微组织图 号钢筋横截面的裂纹 结论()号螺纹钢的弯曲断裂与其显微组织异常有关该螺纹钢筋的强度、硬度偏高而塑性较差导致其在弯曲应力作用下发生脆性断裂()号螺纹钢筋有马氏体组织硬度高于 号钢筋脆性更大在较小的弯曲应力下就发生脆性断裂()预 防 钢 筋 弯 曲 断 裂 的 措 施:一 是 制 定 钢螺纹钢筋的残余元素含量内控标准特别是将钼含量控制在.以内二是生产中如因(下转第 页)热处理 年第 卷 第 期图 螺栓断口裂纹起始区()、扩展区()和瞬断区()的扫描电子显微图 分析与讨论失效螺栓化学成分符合要求表面硬度明显低于心部抗拉强度低于要求 断口有韧窝为韧性断口 可以断定裂纹是使用中形成的 螺纹根部没有加工变形可断定是先机加工再进行热处理导致表面有脱碳层且完全脱碳层极不均匀最大脱碳层深达.不符合/要求 由于脱碳层会降低硬度、耐磨性和耐疲劳性能使用中螺纹根部脱碳层最深处产生的应力值超过强度极限时产生裂纹直至断裂 结论失效 钢螺栓严重脱碳且脱碳层深度极不均匀抗拉强度偏低导致裂纹的萌生、扩展直至断裂 应改进调整调质处理工艺防止螺栓表面脱碳并适当提高回火温度有效避免心部应力裂纹的产生参考文献 赵强曹佳丽丁景焕等.钢螺栓断裂原因分析.上海金属():.牛禧张睿许先果.高强螺栓断裂原因分析.热加工工艺():./合金结构钢./.紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 李炯辉林德成.金属材料金相图谱.北京:机械工业出版社.(上接第 页)发生故障而将钢筋浸泡于水中必须完全切除浸泡于水中的钢筋图 号钢筋断口的微观形貌()及其能谱分析()参考文献 张志强李新华李克让.级螺纹钢反弯性能研究.河北冶金():.门生会.关于建筑钢材质量影响因素与检测技术探讨.中国建筑金属结构.():.孙江波翟晓毅徐斌等.棒材堆钢原因分析及控制措施.炼钢():.张珏遂.螺纹钢质量影响因素分析及改进研究.金属材料与冶金工程():.热处理 年第 卷 第 期