HRB400E热轧带肋钢筋组织和力学性能

供稿|牟雪萍

内容导读

对某钢铁厂生产的HRB400E钢筋混凝土用热轧带肋钢筋进行显微组织观察，发现该钢筋横截面边缘出现未完全封闭的异常组织，同时横截面中心区域出现腐蚀颜色明显不均匀的“条带状”组织。探讨了按照GB/T 1499.2—2018标准进行金相组织的检验过程存在的问题，指出在平时检验工作中应注意由制样操作不当造成的宏观假象组织，提高检验的效率和准确度；同时要密切关注试样上出现的其他异常组织，及时调整工艺减少生产损失。

热轧带肋钢筋中的回火马氏体组织能提高强度，但同时极大地降低了钢筋塑性及可焊接性[1-3]。本文对HRB400E热轧带肋钢筋的宏观组织、截面维氏硬度、显微组织进行观察，探讨了按照GB/T 1499.2—2018标准进行金相组织的检验过程存在的问题，并给出建议。

实验材料与方法

截取经磨床加工后上、下两面平行的φ22 mm HRB400E热轧带肋钢筋依次经过镶嵌、砂纸磨样、粗抛光、细抛光进行制样。在体积分数为4%的硝酸酒精溶液中浸蚀，观察宏观、微观组织，并对试样截面维氏硬度进行检验(载荷为5 kg，保持时间为10 s)。

截取另一段试样，采用直读光谱仪对化学成分进行检测。钢筋化学成分如表1所示，符合GB/T 1499.2—2018标准中对HRB400E牌号钢筋的化学成分要求。

表1 HRB400E热轧带肋钢筋化学成分(质量分数，%)

结果与讨论

金相组织

图1为浸蚀后的HRB400E热轧带肋钢筋横截面金相试样。从图中可以看出，试样的外圆表面存在着明显的未封闭的组织。此外，横截面还呈现出腐蚀衬度明显不同的“条带样”组织。

图1 HRB400E热轧带肋钢筋横截面金相试样

微观组织

对试样心部的微观组织进行观察(图2)，可以看出试样心部为铁素体和珠光体均匀分布的两相组织，晶粒较细小，为热轧带肋钢筋的正常组织，部分呈树枝状分布，这可能是由于冷却速度较快导致。

图3为钢筋基圆外围未封闭异常区微观形貌。从图中可以看出试样外围呈现出明显不同的侵蚀衬度差异(图3(a))，进一步放大组织发现试样组织为晶粒细小的铁素体和珠光体，铁素体含量较多，晶粒较心部组织更为细小(图3(b))。

图2 试样心部组织

图4 显示了试样宏观下表面呈“条带状”部位的微观组织。图4(a)仅能分辨出白色的铁素体组织；图4(b)可观察到金相组织为细小的铁素体和回火马氏体，还分布有少量的贝氏体组织。这可能是穿水淬火处理时局部回火控制不好导致出现了与正常部位组织差异很大的条带状异常过热组织。这种组织的出现会导致力学性能不均匀、焊接性能较差等问题，不符合GB/T 1499.2—2018标准要求。

维氏硬度

按照GB/T 1499.2—2018标准要求，在试样横截面中心线部位、横截面基圆外围不同于内部区域衬度的不封闭环、试样表面条带状过热组织部位分别进行维氏硬度实验，每个部位各检测3个点并取平均值，结果如表2所示。

从表2可以看出，试样心部和试样外圆未封闭环的维氏硬度值较为接近，两者硬度差值为5，符合GB/T 1499.2—2018标准中差值不高于40的要求。“条带状”过热部位的硬度平均值为HV348，这可能是由于“条带状”部位为穿水淬火处理后的过热组织，此部位的组织为细小的铁素体和回火马氏体，还分布有少量的贝氏体组织，硬度较高，焊接性能较差，不符合国家标准要求。

结束语

图3 试样基圆外围未封闭异常区微观组织：(a) 低倍组织；(b) 高倍组织

图4 条状部位组织

表2 横截面维氏硬度实验结果(维氏硬度，HV)

按照GB/T 1499.2—2018标准进行热轧带肋钢筋的金相组织实验时，应关注由于制样方式不当等原因造成的基圆上出现异常组织的情况，在可能的情况下尽量采用镶嵌制样，同时须辅以维氏硬度、微观组织观察等检测手段进行检验以确认是否为回火马氏体组织。同时对试样上出现的其他不同于铁素体+珠光体的金相组织应进行关注，及时调整生产工艺减少生产损失。