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热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析
抽ｌｍｌ ｏｆ№删ｃａｌ ｓ吣ｌｇｔｌｌ规械绣度２【】０３，２５（２）：１９０～１９５ＨＩｍ３３５／４００钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 表面纵向裂纹成因分析。ＡＮＡＩⅣＳｌＳ ｏＦ １田匮ＣＡＵＳＥ ＯＦＴＨＥ ＩＩｏＴ．ＲｏＬＬＥＤＬ１０ＮＧＩＴＵＤ矾ＡＩ．ＣＲＡＣＫＢＡＲ ＳＩ ｆＲＦＡＣＥｏＮＲⅢＢＥＤ杨玉学“１李年１陈金雷２ （１．西安交通大学材料科学研究中心金属材料强度国家重点实验室，西安７１００４９） （２．新兴铸管集团有限责任公司，邯郸０５６００１）ＹＡＮＧ Ｙｕｘｕｅ１（１．‰ｒ击＆ｎ灯胁＾砌ｅ廊ｂＬｌ Ｎｉａｎ１ＣＨＥＮ ＪｉｎＩｅｉ２ｓｃ函，拼，尉７ⅡｎＪ砌ｎ昭‰沁瑚渺，艇’Ⅱｎ７１００４９，吼抚ｄ）（２．爿ｉ础垤肪肥如２脚ｅ Ｄｎ即ｃｏ．删，胁，“出ｎ０５６００ｌ，曲打ｍ）摘要采用金相检验、扫描电镜及其能谱分析等方法对ＨＲＢ３３５，４００热轧带肋钢筋（以下简称螺纹钢筋）的表面 纵向裂纹进行综合分析，发现产生表面纵向裂纹的主要原因是亚表层的夹杂物造成的，并讨论了不同类型夹杂物对 钢筋纵向裂纹的影响；如果轧坯表层存在大量的轧制温度下难于变形（ｙ＜０．５）的夹杂物（如（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ），由于月牙 肋处的应力集中和变形集中，在高温轧制过程中，很容易在夹杂物聚集的表层产生表面纵向裂纹；如果轧坯表层存在 一层高温易于变形（ｙ＞０．５）而低温不能与钢一起变形的夹杂物（如锰硅酸盐），那么高温轧制时这种夹杂物形成连 续的带状，冷弯时由于夹杂物与钢不能协调变形，极易在月牙肋应力集中处形成表面纵向裂纹；如果轧坯表层夹杂物 在高温和低温与钢的相对塑性相差都很大（如氧化铝等），则对高温和低温的表面纵向裂纹均有影响；ｙ值越低，这种 情况出现的可能性就越大。另外，夹杂物（如硫化锰和锰硅酸盐）与钢的热膨胀系数不同对冷弯裂纹也有一定影响。在此基础上提出相应的改进措施。关键词Ⅲ暇ｎｓ舢钢热轧带肋钢筋金相检验表面纵向裂纹夹杂物中图分类号ＴＵ５１１．３２１Ｆｌｌｌ．１８ ｔｌｌｅ ｌ册ｇｉｔＩｌｄｉｒＩａｌＡ陋ｈ僦１＿Ｉｌｅ卸ａｌｙ８ｉｓｔ】ｆｅ础ｋ ｏｎ岫１１罅ｆ０Ｕｅｄｄｂｂｅｄ ｍｂａｒ ｓｕ出ｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｒｌｃ枷ｅｄ伽Ｉｂｙｍｅａｌｌｓ０ｆ蒯ｌｏ一ｄ增ｏｕ时弘ｐｋ既趼ｌｉ｜１日ｔｉｏｎ，踮“ｎｇ ｅｌｅｃ呦ｌＩｌｉｃｍｓｃｏｐｅｌａｙ盯㈣ｔｌ】册，“ｅｆＩｈｔａｎｄ Ｅ工ｌＡＸ．ｎ ｗａｓｆｏｕｎｄｔｌｌａｔⅡ１ｅ ｃ舢Ｉｓｅ ０ｆ ｄｄ＆ｔｉ８ｂｙｌ幽ｏｆｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｏｎ０ｆ ｖａｒｉｏ峙ｋｊｎｄ ０ｆｉｎｃｌｕ卣ｏＩ】ｓ ０ｎⅡ１ｅｌｏｎ―ｔＬ】｛ｉｎ出ｃｒａｃｋｉｓ ｄｉｓｃＩｌｓ８ｅｄ．Ⅱｔ｜ｌｅｒｅ ａ陀ｌｄｂ ｏｆｉｎｃｌｕ目ｏｒｌ８ ｂｋｅ（（Ｆｅ，№）Ｏ）ｌｌｌｏｓｅ蹴叫ｍ出岫ｉｓｌｅｓｓｔｌｌａｌｌ她ｍａｔｒｉｘ（ｙ＜０ ５）ａｔ ｈ讪咖ｒ煳ｔｕｒｅｉｎ她ｏｕｔｅｒ崎盯０ｆ ａｒｄ ｄｄｈＴ删ｉｏｎ ｏｆ ｃｍ８ｃ帆ｌ而ｂ ｉｓ ｃｅｍｒａｌｉ日甜““ｇ ｍ［【油ｇ，ｄ珉ｌ伽西ｔｕｔｌｉ血ｃｒ北ｋ眦ｌＩｌｅ ｈｏｏｒｏＩｌｏｄ ｄｂｂｅｄ ｍｋ”ｉｓ ｅ鹅ｉｅｒ ｔｏ ｃｒｅ砒ｅ．Ｉｆ ｎ砣ｉｎｃｌ吲０ｎｓｌｊｋｅ№０?ｓｉ０２ｉｓ ｅ商ｅｒ佃ｄｅｆ０血Ⅱ１ａＩｌ ｒｍⅢｘ ａｔＩｌｉ出ｋ“１ｐｅｒａｔｕｒｅ（ｙ＞０．５）ｈＬｎ ｎ－ｏ地ｄｉＩ玎ｃ１１ｌｔ ａｔ ｒ∞ｍｔｅｍｐｅｍｔＬＩ弛，｜ｌｌｅｙｗｉｕｍｕ吨ｂ１００啪，ｂｅｃａｌｌ宕ｅｔｌｌｅ触ｆ０邢删ｎＬ町啷帅如ａｎｅｒ ｍⅡｉＩｌｇ ａｔ｝ｉ曲ｔｅｍｐｅｍ【ｕ陀，蚰ｄｍｃｈ商岫ｈｋｅ她ｑ０ｎ吐屺０ＩＩ【ｅｒ ｈｙｅｒｌｏｃａｕｓｅｔｈｅｌｏ嚼ｔ曲１ａｌｃｍｃｋｏｎｒｉｂｂｅｄ飑ｂａｒ ｓＬｌＩｆｊｃｅ ｗｈ蛳ｃｏｌｄ ｂｅｎｄｉｌｌｇａｔⅡｄｍｏｆｈ讲?ｍｕｅｄ曲ｂｅｄｒｅｂａｒｉｓ ｎ协ｒｅｄ曲ｃｕｈｔ０ ｄｄ撕ｎ小粕ｔ．１ｅｍｄｈｉｘｄｂｂｅｄ ｒｅｈａｒ ｓＬⅡｂｃｅ；ｄｌｅｂ０山｝ｌｉ曲ａＩｌｄ０ｆＨｍｌｔｅｒｒｌｐｅ碍【ｕｒｅ ｔｈｅｙ”ｍ【ｍｒｌｄｕｃｅｆｊ瑚１ａ‰０ｆ ｔｈｅ １０ｎ舀ｍｄｉｒｌａＩ ｃｍｃｋ∞Ⅱ砖｝科－ｒｏｕｅｄｏｆ吐屺１０ｌ】ｇｉｔ础ｒｄｌ倒旧ｖ出ｕｅ耳ｉｓ，ｄ”ｇ。阻时ｐｎｌｂａｋＥｔｙＭｎ０‘ｓｉ０２ⅢｌｄｎｍｌｒｉｘｗｉＵｗｅｒｅａｌｓｏ舳ｔ ｏｎｈ枷ｏｎ ０ｆｔｈｅｌｏｎ西ｔＩ｜出ｒＩａｌ㈣ｋ ｏｎｔｈｅ ｈｏｌ―ｍｌｌｅｄ订ｂ｝州ｒｅｈ盯ｓｌⅡ｛缸ｅｓ“ｇｇｅｍｅｄｆｏｒｏｆ ｆ０Ⅱｎｄ曲ｎｃｒａｃｋ ｉｓ．Ｉｎ ａｄｄｉｌｉｔｏｎ，ｄｉｌ缸聊ｃｅｂｅｎ㈣ｔｈｅｄｅｆｏｒ揣ｂ一ｉｎｃｌＩｌｓｉｏｎ ｉｎｃｈｌｄｉ”ｇ ＭＴＩｓ ａｎｄ Ｂａｓｅｄｏｎｄｂ。帅?砌ｂ，ｓｏｎ】ｅⅡ１ｅ酷ｕｒｅｓｔｅｃ｝１１１ｉｃ出ｉｍｐｍｖｅｍｅｍ．１Ｌ眄ｗｏｆｄ皿髓∞５，４∞ｓｔｅｅｌ；Ｈ睡ｒ胡ｌｅｄ ｍｂ耐ｂ盯；Ｍ曲山０９ｍｐ¨ｃ旺帅血ａ蜘ｎ；１１ｌｅ ｌ佃ｇ如ｌｄｉ珊ｌ ｃｒａ出佃ｔｈｅ ｒ曲盯目ｌｒ自ｃｅ：Ｉｎｄ心。璐‰ＰＤ“ｄ叫：Ｍ～Ｇ ｎ脯船，Ｂ，ｎ以：眦删衅＠ｚ２６３．删，凡ｘ：＋８６－２９－３２３７９１０标完全达标的情况下，有时在外观检验时发现表面存 在纵向裂纹，且多数位于热轧钢筋月牙面上，裂纹数目 从一条到相互平行的数条不等；裂纹深度及长短不一， 有的裂纹只轻微伤及月牙肋，而严重的裂纹甚至已深Ｍ皿ｕ吕ｃｄｐｔ ｒ扰ｅｉｖｅｄ ２００１１２２９，油船ｉｓｅｄ ｆｏ咖２００２０３１１．引言ＨＲＢ３３５／４００热轧螺纹钢筋在工业和民用建筑中 被广泛使用。近年来发现，该产品在力学性能各项指‘２００１１２２９收到初稿，２００２０３ｌｌ收到修改稿。 ＊睾杨玉学，男，１９６９年１１月生，河北武安市人，汉旗。现为西安交通大学材料学院在职硕士研究生，主要从事钢材和管材的过程质量控制研究。万 　 方数据第２５卷第２期杨玉学等：｝Ⅱ也３３５，４００钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析１９１入圆柱基体约１ ｍｍ；有的裂纹长度只有一个月牙肋的 宽度，严重的则长达３００ ｍⅡ?。另外，在外观检查时未 发现裂纹的一些热轧带肋钢筋，冷弯试验时出现了表面纵向裂纹，根据国家标准（ＧＢ １４９９一１９９８钢筋混凝沿裂纹纵向剖开，在扫描电镜下对表面进行能谱分析 （图３），得出断面主要由铁的氧化物组成，进一步印证 裂纹是在高温形成的。从断面形貌可知在月牙肋与钢 筋表面相交的应力集中处容易产生二次裂纹（图４）。 研究发现，高温裂纹与高温下难于变形的夹杂物 有关。垂直于钢筋表面纵向裂纹磨制金相试样，不经 腐蚀，在扫描电镜下观察发现裂纹尖端沿夹杂物聚集 区分叉，尖端进一步放大，更加说明裂纹沿夹杂物较多的方向扩展（图５）。Ｕ小ｍｅｄ：ｌ Ｌｍｂｅｌ：ｓ０１１ｓ ｋＶ：２５ Ｏ＂Ｊｔ：０ ＦＳ：４９７Ｏ土用热轧带肋钢筋标准），“钢筋表面不得有裂纹”以及 “冷弯时钢筋受弯曲部位不得产生裂纹”。一旦发现裂 纹，全部判废，造成一定的经济损失。针对上述情况， 以下对裂纹的成因进行分析，并提出相应的改进措施。２微观分析２．１裂纹产生的原因 热轧螺纹钢筋的生产流程见图１。把采集到的样Ｔ址ｅ－胡ｊ３５０蹦Ｔｙｐｅ：ｓ０下ｗ十Ｒ船：】４】Ｔｃ：４０Ｌｓｅｃ：２７９．０ｃ０１９８０ ０８：０９：２８品磨制成横截面金相试样，观察发现有些纵向裂纹附 近有明显的脱碳层，这种脱碳层的形成与钢的高温氧 化有关，说明裂纹是在高温形成的；个别钢筋在高温已 经产生纵向微裂纹且形成了与外界接触的微通道，亦 发生了氧化脱碳现象，但外观检查时用肉眼难以发现 裂纹，不妨统称为高温裂纹；另一类裂纹是在冷弯检验 过程中形成的，称为冷弯裂纹。０ｃＦｅ．瓜ｃ．一．ＥＩｅｍｅｎｔＮＯⅡｎａｌｌｚｅｄ ＳＥＣ １－ａ｝）ｌｅ：Ｕｓｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｏ ＦｅＫ ＫＦｅ。ＡＥＤＡＸ ｚＡＦ Ｏｕａｎｔ讯ｃａｔｌｏｎ（Ｓｔａｎｄａｒｄｌｅｓｓｌｗ“％ ２６ ３６ ７３ ６４ １００ ００Ａ们々５５ ５５ ４４４５Ｘ―Ｒ眦ｉｏ ０．１２７ ５ ０．７０８５Ｚ １．１０５ｌ０ＡＦＯ．４３６ ３】．００３ ０ １ ００８ ３１９５３ ９０００ ０图Ｉ热轧带肋钢筋的生产流程图Ｆｉｇ．１ＴｏｔａＩ１００ ｏｏＰ工ＤｄＩｌｃｔｉ锕Ⅱｍｗｈ甜ｏｆ ｈｍ―ｍｌｌｅｄ ｉＭ）ｅｄｈ图３裂纹表面能谱分析ｎ￡３ ＥＤＡＸ０ｆ妇ｍｍ辄ｒｆ舵ｅＩ圭｜４两龃裂毁酎口蟛辊ｎｇ ４Ｆｒ越ｈ艚＊ｄ虻ｅｍｏｅｄ ｍ陆咖佃。驴目砷艚在扫描电镜下观察断口形貌，发现断口表面存在图２高温裂纹金相横截面Ｆｉｇ．２二次裂纹和大量的胞状夹杂物，且二次裂纹内也夹有０ｐ。““。。ｗ讪０ｆ一＊ｓ蒯ｍ ｏｆｍ叫一 ｗｉ山啪ｃｋ严ｄｕｃｅｄ ａＩｈｔ曲‘唧啪眦胞状夹杂物（图６）。能谱分析判定主要为啪及部分Ｍｒｌ０夹杂（图７）。２．２高温裂纹钢中非金属夹杂物的存在是影响热扎螺纹钢筋 性能的重要因素，其影响程度决定于夹杂物与钢基 体物理性能的差异，即各种形变温度下形变能力的 差异、二者热膨胀系数的差异以及各种温度下弹性 模量的差异，其中形变能力的差异对钢的变形能力试样１是具有严重表面纵向裂纹（便于制样）的试 样，其裂纹长３００，。。，深及圆柱基体约０．７ ｎｕｎ。垂直 于裂纹制取金相试样，用４％硝酸酒精腐蚀观察，可知 裂纹附近有高温裂纹的氧化脱碳特征（图２）。把试样万 　 方数据旰毕度（ａ）分叉裂尖（ｂ）分叉裂尖放大（ｃ）１区裂尖放大（ｄ）２区裂尖放大 （ｄ）Ｍ（ａＪＢｍｍ刚ｐｒａｃｋ邱（ｂ）ｚＤ叫捌ｎＨｐｈｄｎ盯ｏｆⅫ血砒ｅｄ ｃ啪ｋｔ谛ｎｇ．５（ｃ）ＭｍＰｈｄｏ群ｏｆ删ｌｅｌ ｚ０叫划ｒＩⅡｅ诅ｄｕ萄ｍＢ１Ｍｏ舒０ｆ日ⅢＥ２∞Ⅲｌｅｄ图５裂纹向夹杂物较多的方向扩展形貌Ｑ目ｃｋ ｄｐ出ｔｅＩ―ｓ ｔｏ曲ｍ １０ｃｍｌｏｎ ｗｈｅＩｅＵｎｔｉｔｌｅｄ：ｌ Ｌａｂｅｌ：Ｓｐｌｌｌ ５ ｋＶ：２５ ０ Ｔｉ】ｔ：０．Ｏ Ｔａｋｅ―ｏｍ３５．０ ＦＳ ２ ０７０ＬⅫ：８２。Ｄｅｔ聊ｅ：ｓ０ＴＷ＋Ｒｅｓ：１４１Ｔｃ：４０ＦｅＩＩｌ４一ＮｏＶ―１９８０１３：ｌｌ：１０。（ａ）裂纹表面形貌厦其胞状夹杂物（ｂ）裂纹表面的胞状夹杂物 （ｂ）Ｍ∞ｐｈｏｌｏ舒０ｆ瑚ｄ∞ｄｙａｎｂｅｄｏｄ ｉｎｃｌｕ蓟ｏＩ＊ｉｎ ｏ棚 ｓ｝Ｉａｐｅ ｌｎ山ｅ ｃｒａｃｋ洲矗ａｃｅ（８）Ｍ唧埘。舒０ｆ岫丘舵ｔⅡ把日Ⅱｆ∞ｅａＩｄ酬ｏｍｈ ａｎＤｅｄｅｄ０ｄｌ ｓＩｌａｐｅｍｃｈｄ吣ｍＦ唔６卜２ ００ＦｅＡ００４．００６８．００ ｌＯ ００ １２ ００１４．００图６高温裂纹与夹杂物的关系Ｒｄ“衄铲帅的㈣ｌｌｉ曲ｔ蚰ｐ唧ｔＬ肝ｃ瑚ｋｒａｍ｜删ｖ ａｎｂ。ｄ―ｉｎｄｕｓｉｏｒＢＥＤＡｘ ＺＡＦ ｍｄＱＩｌａｎｄｎｃ撕ｏｎ（ｓｔａｎｄａｒｄｋｓｓｌＥＩｅｍｅｎｔＮｏ咖ａｌｌｚｅｄＳＥＣ Ｔａｂ】ｅ：ＵｓｅｒＥｌ锄ｅ呲ｏｗ“％ ２７ ０３ ０４４１ ｌＡＵ％５６Ｘ―Ｒａ“ｏ ０ Ｏ Ｏ ０ ０，０６ＺＡＦｌ影响最大。Ｋ ＫＫ Ｋ２３３ ●●Ｏ Ｏ７０ ０ １●６ ７ Ｏ ６４００２ ８６Ｓｉ０．５２ ０ ６６４２８２０ ７ ３ Ｏ１ ００ｌｌ通常形变能力的差值用夹杂物的变形性指数ｙ表 示，称为夹杂物与基体的相对塑性或者称夹杂物与基 体的相对变形率。 一般变形性指数（ｙ）定义为ｙ２ＭｎＦｃ０８ ４５２ ９００００５９”∞饥雒 ６６ｍ∞吣蛄 ２ ５钉弛吣∞ ８１．０００ ＯＴｂｔａｌ１００．００１００．００图７胞状夹杂物能谱分析Ｆｉｇ． ＥＤＡＸｏｆ“ｍｉｎｄ“…ｎ咖如ｐｅｏ夹／６差体速率，由于钢相中的压缩应力垂直于钢基体的流变方 向，锥形间隙可能被压合，若表面已氧化，不能焊合，留 下裂纹。研究结论表明，夹杂物的变形指数ｙ＝Ｏ．５― １时，由于变形协调性较好，在钢和夹杂物界面上由于 变形而产生微裂纹的可能性很小。当ｙ＝ｏ．０３～ｏ．５ 时，经常造成带有锥形的尾状孔洞。７值越低，这种情 况出现的可能性就越大。要使夹杂物对钢的加工工艺 变为无害的，一个必要条件是夹杂物参加到钢的塑性 流变中去…。 显然，亚表层区域存在大量（Ｆｅ，Ｍｎ）０夹杂物是 形成高温裂纹的内因。另一方面轧制时轴辊对热轧带 肋钢筋的轴向切应力在钢筋的表面处最大；而且，月牙 肋与钢筋表面有一定夹角，轧制时引起强烈的应力集 中；以及月牙肋的方向与钢筋轴线有一定夹角，热轧 时，月牙肋受力面不同时受力，造成极大的变形集中， 这样裂纹首先在夹杂物相对较多的月牙肋表层处形成，严重时扩展到圆柱面上。式中Ｅ＋――夹杂物的真正伸长６＃F――钢基体的真正伸长 （Ｆｅ，Ｍｈ）０夹杂物的变形指数随温度的变化如图８所示，ｙ随温度的升高而降低，在８００℃时其变形性 指数大概为Ｏ．５，而在１ ２００℃时，其变形性指数降低到 ｏ．２，且随着（Ｆｅ，Ｍｎ）０固溶体Ｍｎ含量的增加ｙ降低 趋势更大。在热轧温度ｌ１００℃时，其变形性指数只是 略高于０．２，处于非塑性变形范围，由于钢坯亚表层胞 状夹杂物（Ｆｅ，Ｍｎ）０夹杂物较多，在轧制过程中，一方 面夹杂物可能在不产生变形的情况下碎裂造成许多孔 洞，另一方面ｙ很低，（Ｆｅ，Ｍｎ）ｏ夹杂物不能与钢一样 地均匀流变，随着钢的变形在夹杂物和钢的界面产生 应力集中，导致锥形孔洞的发生，夹杂物与钢基体之 间所产生锥形孔洞的锥形顶端指向钢的流变方向，锥 形底面是夹杂物与基体的界面开裂面（图９）。这种锥形间隙的大小取决于夹杂物的塑性、轧制温度和变形万 　 方数据第２５卷笫２期杨玉学等：ＨＲＢ３３５，４００钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析％¨吡 蛇呲叫ｏ∽¨：ｃｕｇ骨Ｑ蚤兽喘Ｅ０ｕｏ赣霉州―龌揪ｏｏ∽８００ ｌ ０００ １ ２００ｌ４００ｌ６００温度１ｅｍ口ｍｔＬｌｒｅ／℃图８各种夹杂物变形性指数与温度的关系…ｎｇ ８ＲｄｍｊｍＨｌｌｉｐｂｅ“惭ｄｅ南ｎｍｂ出廿口ｐ帅ｅｎｔＭｆｄ肌ｅ轧制方向Ｒｏ Ｊ１１ｎｇ０ｆｉｎｄ岫ｉ∞ｓａｒｄ№ｎｍ町砒ｕ№（ｈｎｏｄｕ。甜ｆＩｏｍ１）聊ｅ―ｃｏｎｅ ｈｏｋ锥形孔洞ｄｅｒｅｃｕｏｎ（ｂ）裂纹扩展与夹杂物的关系，未腐蚀 图９轧制过程中锥形空洞形成币意图Ｆｉｇ熙中箭头为夹杂物聚集的地方，亦为裂纹扩展方向ｈｄｅ９ｓｃｈ郫哪ｉｃ６９。眦０ｆ南邢埘呻ｄ蛳ｔｙｐｅ（ｂ）Ｉｌｄｍｉ幡邮ｋｗ蝴锄吐鲫ｗ【ｌｌ ａ１１ｄ ｍＤｄ刊ｙ目捌ｅｄ ｌｎｃｌｕｓｉｏｌｌｓ ｗｉ山咖ｄｃｈｌ岵ｎｍ ａⅡ研小ｅ日【Ｉｉｎ出ｃａｔ鹤ｋ曲神ｔ１０ｎ ０ｆｔＩｌｅ ｃｍｃｋ卵讪ｗｈｅｍＦｉｇ１０２．３低温冷弯裂纹 有的钢筋在轧制完后，宏观检验未发现裂纹，在随 后的冷弯过程中出现的纵向裂纹称为冷弯裂纹。垂直 于裂纹沿月牙肋磨制金相试样观察，在冷弯部位，易于 形成应力集中的月牙肋外表面处形成裂纹，并轴向扩 展（图１０）。图１１显示裂纹在深度方向沿夹杂物较严 重的区域扩展，并向中心及外表面扩展。 剖开裂纹，在扫描电镜下可观察到在月牙肋与圆 柱交界处的应力集中区形成裂纹及二次裂纹，断面上 钢筋亚表层存在一层均匀的白色夹杂物（图１２），对白 色夹杂物进行能谱分析判定该夹杂物为锰硅酸盐（图１３）。８ｑ１１ａｋ出Ｂ １０ｃｍｌｏｎｏｆ山ｅⅡ刚ｄｕｍ叫ｌｓ图１０裂纹形成及扩展与夹杂物的关系Ｒ￡ｌ幽“Ｐ ｋ【ｗ鲫山ｅｃｒａｃｋⅢ一ｉｎｄｕ耐０ｎｓｆ衄血“ｇ∞诅舯ｗｉｎｇ锰硅酸盐的变形性指数随温度变化如图８所示， 当￡＜８００℃时ｙ＝ｏ；￡＞１ ０００℃ｙ＝１，当在１１００℃温 度进行轧制时，由于锰硅酸盐的变形指数为ｌ，这层白 色夹杂物高温下易随钢的基体协调变形，形成一层带 状夹杂物断续分布于钢筋皮下，而不会形成裂纹。但 是当温度低于８００℃时，这种夹杂物变形性指数突变 为ｏ，在室温冷弯时，由于该夹杂物不能与钢一样地均图ｌｌ沿圆柱面制取金相横截面裂纹形貌，４％硝酸酒精腐蚀Ｆｉｇ ｌｌ０叫ｍ ｐｈ咖印ｐ１１ｎｉ―ｃ０ｆ懦ｓｅｃｄｏｌＩ咖ｃｋ，础ｅｄｗｉｔＩｌ４％ａｃｌｄ如万 　 方数据１９４机械强度２加０年（ａ）裂纹源裂纹断面形貌（ａ）１ｌｌｅ叫ｄｏ盯０ｆ啪吐沛血ｄ曲越ｅＦｉｇ．１２（ｂ）裂纹轴向沿仁ｊ色夹杂物扩展（ｈ）‰ｋ蜉ｕｗｓ出ｏ“ｇ ｍｅ妇ｃｅｏｒ ｄｌｓｔｎｂｕ¨ｏｎ图１２裂纹断面形貌 Ｍｍ讨１０１０盯０ｆ矗ａｃｔＬＩＩｅ叫出ｃｅＵｎｔｌｔｌｅｄ：１ Ｌａｂｅｌ：ｓｏｊｌｌ５ｏｒ出ｅ ｗｈｉｌｅ一∞ｌｏｒｍｃｋ㈣匀伸长，在夹杂物和钢的界面上产生应力集中而形成 裂纹（图１０），随着弯曲角度的增加，施加于该处的应力也增加，裂纹逐渐扩展并连接在一起形成了纵向裂 纹。ｋＶ：２５ ０ Ｔｌｌｔ ０ ０ Ｔａｋｅ―ｏｍ３５ ０ ＦＳ：１２０５ Ｌｓｃｃ：９３ ＳｌＤｅｔＴ押ｅ：ＳｏＴｗ＋Ｒｅｓ１４ｌＴｃ：４０９一Ｏｃｔ一１９８００７：５２：２８文献［１］研究了钢与夹杂物的热膨胀系数差异，指 出钢基体的热膨胀系数为１２．５×ｌＯ“，℃，而锰硅酸盐 的热膨胀系数为２×ｌｏ“，℃，这样冷却至室温时，锰硅 酸盐周围钢基体承受很大的拉应力，在夹杂物影响区 形成一个所谓的预破坏区，对裂纹的发生和发展起一定的作用。下面讨论裂纹沿径向扩展情况，如图１４所示裂纹 在径向亦沿夹杂物方向扩展，对夹杂物进行能谱分析，ｏ。２ ００ ３ ００ ４ ００ ＥＤＡｘ ｚＡＦ Ｅｌｅｍｅｎｔ５００ ６．００ ７ ００ ８ ００ ９ ００Ｑｕａｎｔｍ咖Ｌ叩（ｓｔａｎｄａｒｄｌｅｓｓ）Ａ“％ ６０．０ｌ ２１８２１ ５７ １６判定夹杂物为ＭＩｌｓ，查ｍｓ的热膨胀系数为１８．１１０“，℃，前面已提到钢基体的热膨胀系数为１２．５ 体脱开形成微裂纹，裂纹容易向这个方向扩展”。Ｎｏｍｌａｌｉ２ｅｄｗｔ，％ Ｘ―ＲａｔＩｏ ０．】４７ ９ ０．００９ ８Ｏ】３１ ６ ｌｘＳＥＣ １铀１ｅ：Ｕｓｅｒ Ｚ １ ０６５ Ｏ ０ ９９４ ８ｌ ０２４ ３ Ａ Ｆｘ＿三一Ｋ３８１４２ ３４ ２４ ０７０ ３６３ ６ ０４１９４１．００１４１０“，℃，那么室温时由于￣ｈ１Ｓ收缩比钢基体多而与基Ｋ Ｋｌ ００８ ５ｌ ｌ ００】１０ ５３３ ３等嚣‰３５．４５ Ｋ甜 ００．００２４０．３１８０．８９８ｌ０．９９９ ｌ０００ ０１００ ００３夹杂物的来源及分布从钢包取样分析夹杂物（如图１５），可以看出钢水 注人中间包时夹杂物仍然很多，说明是由吹氩不充分、 静置时间不合适和造渣不利造成的。正如文献［２］所 述，在冶金过程中，使钢液在炉内或盛钢桶中长时间停 留，似乎能改善钢的质量和减少钢中夹杂物的含量；但 是在钢液与耐火材料接触的情况下，延长钢液在炉内 的停留时间会使炉衬受到冲刷而被腐蚀，且引起炉渣 氧化和钢液中氧的含量增高．从而使钢液中夹杂物的 增加比上浮清除的还要多些。钢液在盛钢桶中长时间 停留会使盛钢桶内衬软化，以致钢液被夹杂物污染以 及氧气通过炉渣渗入钢液，从分别静置４面ｎ和２７ｍｉｎ图１３白色夹杂物能谱分析№．１３ＥＤＡＸ ｏｆｎｌｅ州ｔｅ如ｈｉⅫ的夹杂物情况（图１５）比较，可以看出钢水静置时间并 非越长越好，因此需根据各厂的实际情况（炉衬情况和 钢水成分情况）选择一个最佳停留时间。 文献［３］认为，敞口注入钢水和浇注造成钢水二次ｎｇ．１４图１４裂纹沿径向扩展情况 Ｍ０ｒｐｈｏｌｏ目０ｆ ｄ”ｃｒ解ｋ口椰吐ｄ∞ｇｄｉ蚰删ｃ出ｒｅｃｄ∞盐是钢水中的锰与硅酸盐复合的结果，文献［３］也指 出，含硅高的硅酸盐夹杂物来源于中间包硅质内衬材 料。文献［４］就中间包使用酸性和碱性两种内衬材料氧化是造成大量Ｆ∞和Ｍｎ０夹杂的主要原因：锰硅酸 万 　 方数据第２５卷第２期杨玉学等：｝Ⅱ也３３５，４００钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析ａ）钢水静置”血夹杂物情况（ａ）Ｄｉ曲曲ｍｉ帅０ｆｔｋ ｉⅡｄｌ商蚰ｓ（ｈ）钢包静置４埔ｎ夹杂物情况 （ｈ）【）ｉ曲让ｍｔｉｍ ０ｆｔｌｌｅｉＩⅪｌｕｓｌ哪舳ｎｅｄｌｉｑ曲ｄ盹１５ｓ‘ａｙｊｎ出ｅ ＴＩＩｉｎｕｔ端ｓｔｄ讲】棚ｍｅｄ Ｊｌ删ｄ自ａｙｓｍ小ｅ８ｂｅｄｃｏｎｆ血盯曲盯４ｃａｎ越Ｔｌ盯抽２７Ⅱｉｍｎ髑图１５静置时间对夹杂物的影响ｓ协ｙ＿ｄ眦ａ扦孵ｂｔｌｌｅ ｄｉ“Ｊ】Ｉｌｔ啪ｏｆ山ｅｌＩＩｃｋ岫Ｈ对连铸坯内夹杂物的数量、粒度、分布及物相进行了研 究，同炉钢水在使用碱性内衬中间包浇铸时，连铸坯内 夹杂物的数量比采用酸性内衬中间包浇铸平均降低 ４０％，采用酸性内衬中间包连铸坯内ｓｉ０２夹杂物析出 颗粒大而密集。 文献［５］对非金属夹杂物的脱除进行了研究，认为 ａ＆―４（金属一夹杂界面上的相同表面张力）值越低，则 越容易形成新的晶核。析出Ｆｅｏ和Ｍｎ０型氧化物时Ｆｉｇ１６Ｄｉｓ曲ｕｄ¨０ｆｉｎｄ“㈣ｉｎ雠ｉ㈣ｆⅫ图１６钢坯内弧面夹杂物分布ｄ山ｅ ｃ∞山ｎ１０ｕＢｃ鳅ｒ删ａｎ鲥盯“ｏ嘶ｌ应力集中和变形集中，很容易在夹杂物聚集的表层处产生纵向裂纹。２）如果轧坯表层存在一层高温易于变形而低温不 能与钢一起变形的夹杂物（如锰硅酸盐），那么高温轧 制时这种夹杂物形成连续的带状，冷弯时由于夹杂物与钢不能协调变形及月牙肋处的应力集中极易在表面４☆一女很低（约０．１８焦耳／米２），锰硅酸盐夹杂的４摊也不大于ｏ．４焦耳／米２，所以在过饱和度很低的情况 下就能析出这类夹杂。但是夹杂物变大的动力也是相 问表面张力，ａ±―女低，则金属与夹杂物间的浸润性大， 因此这种夹杂物不容易聚集长大，也不容易与钢水分 离，连铸时，由于夹杂物比钢水轻，注入弧形连铸机的 夹杂物上浮至内弧表面，随着钢液的凝固，大量的夹杂 物分布于内弧表面，为了验证这种情况，在钢坯的内弧 侧取样做金相（如图１６）。在随后的热轧过程中，这层 夹杂物保留在轧坯的表面，随着钢筋的变形导致表面 出现纵向裂纹。 但是弧形连铸机有生产成本低的优点，因此应从 减少夹杂物的数量及改善其分布着手。 ４结论 热轧钢筋表面纵向裂纹主要是由钢筋亚表层区 域存在大量的、与钢不能协调变形的夹杂物引起的。 弧形连铸时，由于钢水纯净度不够及钢水冷却过程 中内生夹杂物的析出，大量夹杂物上浮于内弧表面 而固定分布在随后的铸坯、轧坯及热轧螺纹钢筋成品中。形成纵向裂纹。 ３）如果轧坯表层夹杂物高温和低温与钢的相对塑 性相差都很大（如氧化铝等），则对高温和低温的表面 纵向裂纹均有影响。 ４）另外，夹杂物与钢的热膨胀系数不同（如硫化锰 和锰硅酸盐）对冷弯裂纹也有一定影响。ｌｈ《ｂｒｅⅫ１ＩｌｌｃｈＩｓｉ啷面ｎ耐嘣协１出 嘲１Ｉｌｇ：ＭｄａｌｌＬｌ‘盯Ｉｌｌ由ｌｇ时 Ｐ鸸ｓ，１９８８ ４５～６３．１６２（Ｉｎ ｏｄｎ鼬）（李为缪译钢中非金属夹杂ｕＷｅｉｒ血物．北京：冶金工业出版社，１９８８．耶。５３．１＆）．２ ＤＯＮＧ删“唧Ｉｎｄｕｓ时Ｐ畔∞．１９９ｌｄｕ越吣ｍｈｍ，ｕｕⅪｒＩＩＩｕａ．｝ＩＩｌ萨ｌｎｃＩ商Ⅲｂ抽ｎｅｄｒ删ｅｒｉｄｓ．Ｂ喇嘶：１９）１９（ｋ ０ｌｉＴ峭ｅ）（董履仁，刘新华钢中大型非金属夹杂物．北京：冶金工业出版社．１９９１３ ＷＡＮＧＪｉａＩⅨ血ｇ，刁｛ＡＮＣ丑ｎ，刁｛ｏＵＱｌｏ舱，Ｈ越．愉跚ｄ地吣啪ｈ蚰加一ｃｏｒｌｌＩⅧｃ埘ｒｅｃｔ“￥衄盯Ｍ吣．ｓｌｌ孤曲面Ｍｄ出．１９９８．（７）：５ｌ一５５（ｈ ｃｂｉｌｌ鼯ｅ）（王建新，张敬，周国泽，等新钢连铸坯夹杂 物的研究上海金属，１９９８，（７）：５ｌ一５５）４Ｌｊｐｉ“Ｂ，ｎＪ Ｄ丑ｎ咄ＥⅡ嘣０ｆｉ皿ｅｒ硫叮ｌ哪ｅｒ ０ｆ ｃ鹊咐萼嘲ｌ山ｌ时哺 岫｝ｍ萨吼讨１ｎｃｌ删０ｎｓ １ｋ ６ｔ１１１ｔＩｅ自ｉｓ ０ｆｓｄ血ｎ盯抽鱼。ｄ Ｑｕ出哼∞诅ｈｌ―ＷＡＮＧｄ嘣ｍｂ，１９９３．９４―９５（１ｎｃ‰）（王丽萍．付大宁．中间包内衬材质对连铸坯内大型氧化物夹杂物的影响．第六届钢质量及夹杂物学术 研讨会论文集，１９９３．９４～９５）５ＤＯＮＧｘ州崦，ｕｗｅｉｌｉ．蚓ｔｉＩ蜷０ｆ ｈＩ曲ｑ１１幽哼Ｂ埘Ｂ唧ｉＩｌｇ：Ｍ咖ｕｕ卜舒‰嘶Ｐｒ麟．１９８７１“～１４５（ｈｌｏＩｉｎｅｓｃ）（董学经．挛伟立．优质１４４―１４５）． 钢冶炼北京：冶金工业出版社．１９８７１）如果轧坯表层存在大量轧制温度下难于变形（ｙ＜Ｏ．５）的夹杂物（如（（Ｆｅ，Ｍｎ）０），由于月牙肋处的万 　 方数据HRB335/400钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分 析作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 杨玉学， 李年， 陈金雷 杨玉学,李年(西安交通大学材料科学研究中心金属材料强度国家重点实验室,西安,710049) ， 陈金雷(新兴铸管集团有限责任公司,邯郸,056001) 机械强度 JOURNAL OF MECHANICAL STRENGTH ) 2次参考文献(5条) 1.李为缪 钢中非金属夹杂物 1988 2.董履仁.刘新华 钢中大型非金属夹杂物 1991 3.王建新.张敬.周国泽 新钢连铸坯夹杂物的研究 .王丽萍.付大宁 中间包内衬材质对连铸坯内大型氧化物夹杂物的影响 1993 5.董学经.李伟立 优质钢冶炼 1987相似文献(1条) 1.学位论文 杨玉学 HRB335/400钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析和冷弯脆断研究 2002本文研究了HRB335/400钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因和HRB335/400钢筋混凝土用热轧带肋钢筋4的冷弯脆断原因.首先,采用金相检验 ,扫描电镜及其能谱分析等方法对HRB335/400热轧带肋钢筋的表面纵向裂纹进行了综合分析,发现产生表面纵向裂纹的主要原因是钢筋（坯）中的夹杂物 造成的,特别是位于钢筋（坯）表层及亚表层的夹杂物,并讨论了不同类型夹杂物对钢筋纵向裂纹的影响.第二部分采用脆断试样和正常试样对比分析的方 法,通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对冷弯脆断的微观原因进行了探讨,得出：因加热不当,钢坯中产生了粗大的奥氏体晶粒,在随后的冷却过程中 ,形成了粗针状铁素体魏氏体、网状铁素体、上贝氏体和粒状贝氏体等异常组织,使钢脆化,导致了钢筋冷弯脆断.在此基础上,提出了相应的改进建议.引证文献(2条) 1.王厚昕.李正邦 中国热轧带肋钢筋的发展和现状[期刊论文]-中国冶金 .王厚昕.李正邦 我国热轧钢筋的发展和现状[期刊论文]-材料与冶金学报 2006(2)本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxqd.aspx 授权使用：东南大学图书馆(wfdndx)，授权号：ccd2996c-dce9--9dc 下载时间：日
楼现浇钢筋混凝土楼板裂缝出现原因展开分析,制 定出具...未采用受力更优的热轧带肋钢筋代替光圆钢 筋做板面...均较差; 混凝土板的上、 下表面将产生不规则裂缝。...混凝土常见裂缝种类及分析示意图_建筑/土木_工程科技...2. 混凝土梁裂缝种类及原因 2.1 梁侧面竖向裂缝 ...沿着水平钢筋的开裂,裂缝深度多达到钢筋表面,会使...而化学介质、气体、 氧分子及水分子等也同时侵入裂缝,破坏钢筋的钝化膜,在钢筋表面发生化学反应,引起钢筋锈蚀,影响 结构的使用寿命。纵向裂缝的出现表明钢筋锈蚀的...2 1.2 从设计角度分析现浇楼板发生裂缝的原因 ??...部位建议不用光圈钢筋,全部采用热轧带肋钢筋以增强其...(1) 、模板支撑未经计算或水平,竖向连系杆设置不...按形状分为表面裂缝、贯穿裂缝、竖向裂缝、水平 裂缝、斜裂缝、外宽内窄裂缝、...现就对于混凝土梁裂缝特征、开裂原因的分析和裂缝 处理方法总结如下。 2 钢筋...钢筋混凝土楼板裂缝的成因与处理方法 摘要: 现浇钢筋混凝土楼板裂缝问题已成为建筑质量投诉的热点。大部分裂 缝表现为:表面龟裂,纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。虽然这些...Wm--平均裂缝宽度; d --纵向受拉钢筋直径; ρte...回缩形成的, 其决定性因 素是构件表面到最近钢筋的...对配置带肋钢筋混凝土受弯构件的平均裂缝间距进行试验...现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因分析_农学_农林牧渔_专业...其次现在板钢筋强度都很高一般采用的是冷轧带肋钢筋...砂浆多的现 象,混凝土脱水干缩时,就会产生表面裂缝...钢筋混凝土电杆表面光滑,无纵向、横向裂纹,杆身平直,弯曲不大于杆长的( )。 A.1/C.1/100D.1/50正确答案及相关解析
正确答案 A
解析 暂无...混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单...由于纵向的受力钢筋被切断,而忽视 了板与墙体或板...3.4.3 楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不...
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