影响螺纹钢力学性能因素的分析

影响螺纹钢力学性能因素的分析

龙舒华

玉林市建设工程质量检测中心 广西 玉林 537000

摘要：在中型建筑构件中，螺纹钢是必用的钢材，在建筑行业中应用极为广泛。提升螺纹钢力学性能，有助于建筑质量的提高。所以，应该重视对影响螺纹钢力学性能因素的分析，从而制造出力学性能较强的螺纹钢。本文对为提高螺纹钢的质量，对影响螺纹钢力学性能的因素进行了分析。

关键词：螺纹钢；力学性能；影响因素

引言：螺纹钢性能对建筑工程的质量有着重要的影响。对于螺纹钢而言，其性能受到多方面因素的影响，如化学成分、冶炼方式、温度以及工艺等。螺纹钢的性能是各个厂家提高竞争力的重要因素。近些年来，生产厂家对螺纹钢的性能进行了深入的研究，这在很大程度上提高了钢材的力学性能。在生产螺纹钢时，应该对各种影响因素进行控制，否则会导致螺纹钢的性能无法达到相应的标准。目前，我国螺纹钢的性能有了一定的提高，但是随着我国社会的发展进步，冶金产品性能必须进一步提升，才能够满足现代化社会的需要。因此，加大螺纹钢性能影响因素的分析至关重要。

一、螺纹钢的性能要求

螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称，是建筑行业的重要材料，对建筑工程的质量有着关键性的影响。根据橫肋分类，我国的螺纹钢主要有三种形状：螺旋形、月牙形以及人字形，如下图一所示。在螺纹钢性能方面，主要有如下要求：

（一）使用性能要求

提高螺纹钢的质量，有助于建筑工程安全性的提升，在其使用性能上主要表现在五个方面。一是低温性能，当钢筋的温度发生改变时，无论是钢筋的拉伸性，还是冲击韧性都会有所改变，尤其会焊接接头产生严重影响，让钢筋混凝土稳定性大大降低。二是耐腐蚀性，如果钢筋受到水的侵袭，极易导致钢筋腐蚀。对于一些水中的建筑，比如桥等就应该加强钢筋的耐腐蚀性，否则会严重影响到建筑物的质量，甚至引发安全事故。三是应力松弛度，指的是当钢筋在一段时间内没有受到力的作用时，松弛的程度。四是疲劳强度，无论是钢筋的研发阶段，还是钢筋的制定阶段都要着重考虑钢筋的疲劳强度。影响其疲劳强度的因素主要有环境和组织不均匀两种。五是耐久性，如果钢筋内部原子脱溶，就会导致钢筋的耐久性降低。

（二）强度性能

对于螺纹钢而言，强度是其最基本的性能，受力钢筋的性能与其高度有一定的关系，随着有效高度增高，性能也会变好。但是也有一定的限度，强度过高也会存在一定的问题。需要结合钢筋的用途以及材质，来改进钢筋的强度。除了强度以外，延性也属于钢筋的基本性能，是其截面的塑性转动能力。延性可以通过断口拼接来测量，但是具有一定的误差，难以显示钢筋的真正延性。一般情况，钢筋的材质会对其延性产生关键性影响。

图一 螺纹钢的三种形状

上图一依次为螺旋形螺纹钢、月牙形螺纹钢，人字形螺纹钢。

二、影响螺纹钢力学性能因素分析

（一）化学成分影响

化学成分会对螺纹钢的力学性能产生重要的影响，以下五种元素是影响其性能的主要成分。

（1）碳

碳是螺纹钢的重要组成元素。如果增加螺纹钢中的碳元素含量，会明显的加强螺纹钢的强度，但是对于螺纹钢的低温冲击韧性、塑性以及耐腐蚀性等都有着不良耳朵影响，会在一定程度上导致这些性能降低。所以，在冶炼的过程中，应该合理的控制碳的含量，让其符合相应的标准，一般在0.22%左右为宜。

（2）硅

硅是螺纹钢中较难控制的一种化学成分，其会受到上下限的限制，如果超过上限，会影响到螺纹钢成品的冷弯合格率，如果低于下限，就会对钢液的流动性造成影响。在实际控制的过程中，还需要考虑碳当量，根据螺纹钢的冷却能力和碳当量的概率，来控制硅的含量。

（3）锰

螺纹钢中还应该加入锰元素，有助于钢材的固溶强化。但是也不能过多的加入锰元素，否则会产生贝氏体，这会给螺纹钢的性能带来一定的影响，让其不能满足相应的标准。螺纹钢中的锰含量一般不会超过1.5%，可以控制在1.3%左右，这样钢材会具有良好的性能。

（4）硫

螺纹钢中应该加入少量的硫，一般少于0.05%。因为硫是一种有害元素，如果加入过多的硫元素，不仅会带来一定的安全性问题，同时也会影响到钢材的疲劳强度、韧性以及塑性等。

（5）磷

在螺纹钢中加入硫元素，可以增强其抗锈性能，防止钢材腐蚀。但是，与硫元素相同，磷元素也具有一定的有害性，所以在钢材中不宜加入过多的硫元素，一般不会超过0.055%，否则就会导致冷弯性以及韧性等降低。

（二）冶金工艺的影响

冶金工艺也会对螺纹钢的力学性能造成影响，主要包括以下两个方面：

（1）冶炼炉种

对于螺纹钢的冶炼炉种，主要有三种：一是电炉钢，这种炉钢的成本较高，使用的较少。二是氧气转炉钢，三是平炉钢。这两种炉钢的质量相当，使用其中一种就可以。

（2）钢的脱氧

根据脱氧程度可以将钢分成四类：一是沸腾钢，这种钢容易生产，产量极高，同时成本合理。但是也存在一定的缺点，其韧性等较差，容易变脆。二是镇静钢，其性能非常好，但是不易生产，并且成本高昂。三是半镇静钢，其性能介于前两种钢之间。四是特殊镇静钢。这种钢首先需要用硅来完成脱氧，然后在用铝进行二次脱氧，通过这种方式可以有效地提高钢材的韧性。

（三）加热温度的影响

在螺纹钢中，含有大量的碳、硅和锰元素。这些元素会导致螺纹钢加工时变形抗力增大，钢材的抗变形能力就会降低。在加工过程中，加工人员会通过加热来增强螺纹钢的塑性。但是如果温度太高，会导致终轧温度上升，这样当进行冷却时，钢筋组织晶粒就会增长，最后大致钢筋的韧性和塑性大大降低，让螺纹钢性能难以满足规定的标准。所以，在螺纹钢加热时，必须要进行温度控制，结合不同的工艺选择合理的温度进行加热。此外，煤气压力波动异常也是加热过程中容易发生的情况，这种情况会导致钢材局部过热，进而对性能造成影响。所以，当出现波动异常时，必须立刻对加热温度进行检测调整，防止奥氏体不均匀。在实际加热是，对加热的温度和时间都应该进行控制，保证头尾温差在40摄氏度以内。

（四）轧制工艺的影响

首先，轧制速度会影响到螺纹钢的力学性能。如果轧制的速度较快，就会导致轧制的时间较短，从而导致钢筋的抗拉强度降低。造成这种情况的原因是温度高，冷却过程长，组织晶粒会逐渐增大，形成魏氏体，让其韧性和塑性降低。此外，负公差轧制也会对螺纹钢的力学性能造成影响。很多螺纹钢都是采用负公差轧制的，这种轧制方式会导致钢筋断面尺寸减少。最后。螺纹钢的性能还会受到终轧温度的影响。终轧温度应该控制在950摄氏度以下，可以保证螺纹钢的性能良好。

结束语：综上所述，螺纹钢是一种重要的建筑材料，在中型以上的建筑工程中应用较为广泛，其力学性能对建筑的质量和安全有一定影响。所以，必须对影响其性能的因素进行分析，保证钢材性能。

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