本發(fā)明屬于建筑工程用鋼領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)力錨具是在預(yù)應(yīng)力凝土中所用的永久性錨固裝置,是在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中,為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土內(nèi)部的錨固工具，它廣泛用于公路橋梁、鐵路橋梁、城市立交、城市輕軌、高層建筑、水利水電大壩、港口錨具碼頭、巖體護(hù)坡錨固、基礎(chǔ)加固、隧道礦頂錨頂、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架、地鐵、大型樓堂館所、倉(cāng)庫(kù)廠房、塔式建筑、重物提升、滑膜間歇推進(jìn)、橋隧頂推、大型容器及船舶、軌枕、更換橋梁支座、橋梁及建筑物加固、鋼筋工程、防磁及防腐工程(纖維錨具)、碳纖維加固、先張梁場(chǎng)施工、體外預(yù)應(yīng)力工程、斜拉索、懸索等。
預(yù)應(yīng)力錨具的使用狀態(tài)惡劣，對(duì)其質(zhì)量的要求非常高，要求其具有良好的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、抗疲勞性能，并且要求其質(zhì)量穩(wěn)定性好、安全性高。同時(shí)，由于其是用量大、使用面廣、定期更換的易損件，所以要求其制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。
目前，預(yù)應(yīng)力錨具中的擠壓套、錨環(huán)、群錨錨板、連接器墊環(huán)等一般用45鋼制造，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T699-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中45特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼的成分要求為(重量百分比):C0.42-0.50％、Si0.17-0.37％、Mn0.50-0.80％、P≤0.025％、S≤0.020％、Cr≤0.25％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％。
但是，目前預(yù)應(yīng)力錨具用45特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼主要存在2個(gè)問(wèn)題：1為了控制的夾雜物，往往鋼中P含量很低(P≤0.009％)幾乎不含S(S≤0.0003％),致使鋼材鋸切、鉆孔等機(jī)械加工很困難，而過(guò)多增加S含量又會(huì)增加夾雜物含量、降低鋼的塑性、韌性、抗疲勞性能；2熱處理時(shí)淬硬性、淬透性較差，影響錨具的耐磨性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，可用于制造預(yù)應(yīng)力錨具中的擠壓套、錨環(huán)、群錨錨板、連接器墊環(huán)等，克服了現(xiàn)有技術(shù)中45特級(jí)優(yōu)質(zhì)錨具鋼難加工、熱處理時(shí)淬硬性、淬透性較差的缺點(diǎn)。
本發(fā)明提供的一種預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.50％、Si 0.17-0.37％、Mn 0.60-0.80％、P 0.005-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.15-0.50％，Ca 0-0.005％，Als 0.015-0.035％、O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.65-0.70％、P 0.018-0.025％、S 0.005-0.0080％、Cr 0.18-0.25％，Ca 0.002-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.010-0.025％、S 0.005-0.010％、Cr 0.31-0.45％，Ca 0.001-0.005％，Als0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.22-0.28％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.0060-0.0010％、Cr 0.18-0.25％，Als 0.018-0.030％，O0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.26-0.35％，Als 0.018-0.030％，O0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含有以下重量百分比的成分：
C 0.44-0.48％、Si 0.20-0.30％、Mn 0.64-0.75％、P 0.018-0.025％、S 0.006-0.010％、Cr 0.31-0.4 5％，Als 0.018-0.030％，O 0.0010-0.0020％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明中各合金元素作用如下：
碳是鋼中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，本發(fā)明中控制碳含量范圍是0.44-0.50％，過(guò)低則會(huì)降低強(qiáng)度和硬度，過(guò)高則會(huì)降低塑性和韌性，增加工件淬火開(kāi)裂傾向。
硅在本發(fā)明鋼中不作為主要合金元素，作為煉鋼時(shí)必要的還原劑和脫氧劑，本發(fā)明中控制硅含量范圍是0.17-0.37％。
錳和鉻也都是提高淬透性的重要元素，本發(fā)明中控制錳含量范圍是0.60-0.80％，控制鉻含量范圍是0.15-0.50％。根據(jù)鋼的用途，適量的錳和鉻對(duì)于提高淬透性是必要的，但過(guò)高的錳和鉻不僅會(huì)增加鋼的成本，而且會(huì)在顯著增加強(qiáng)度的同時(shí)，降低成品的塑、韌性，增加淬火開(kāi)裂傾向。
硫在鋼中與錳和鐵形成硫化錳夾雜，這類夾雜物能中斷基體金屬的連續(xù)性，在切削時(shí)促使斷屑形成小而短的卷曲半徑，而易于排除，減少刀具磨損，降低加工表面粗糙度，提高刀具壽命。通常鋼的被切削性隨鋼中硫含量的增多而增高。但鋼的縱向和橫向的力學(xué)性能差別大，橫向塑、韌性差，疲勞及耐蝕性能也有所降低。本發(fā)明中控制硫含量范圍是0.005-0.010％。
磷固溶于鐵素體中會(huì)提高硬度和強(qiáng)度，降低韌性，使切屑易于折斷和排除，從而獲得良好的加工表面粗糙度，但磷含量過(guò)高會(huì)顯著降低塑性，提高硬度，反而對(duì)鋼的切削性起有害作用。因此，本發(fā)明控制磷含量范圍是0.005-0.025％。
鋼中鈣與鋁、硅結(jié)合形成低熔點(diǎn)的復(fù)合氧化物(主要是CaO·Al2O3·SiO2)，高速切削時(shí)，鈣系氧化物附著于切削工具表面起潤(rùn)滑和減摩作用，從而提高刀具的使用壽命。如果同時(shí)含硫、鉛等元素，它們的復(fù)合作用會(huì)使切削效果更好。本發(fā)明控制Si0.17-0.37％、Ca 0-0.005％，Als 0.015-0.035％。
氧是鋼中的氧在鋼中一般是有害的，過(guò)高的氧會(huì)增加夾雜物的量、降低鋼的力學(xué)性能，但適量的氧會(huì)使鋼中硫化物呈紡錘形分布，改善鋼的切削性。本發(fā)明控制氧含量范圍是0.0010-0.0020％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的預(yù)應(yīng)力錨具用優(yōu)質(zhì)碳素鋼克服了現(xiàn)有45特級(jí)優(yōu)質(zhì)錨具鋼難加工、熱處理時(shí)淬硬性、淬透性較差的缺點(diǎn)?？商岣咪徢?、鉆孔等機(jī)械加工效率20％以上，從而降低生產(chǎn)成本。確保了淬火后表面硬度≥42HRC，保證了錨具質(zhì)量及其質(zhì)量的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1-7與對(duì)比例1-2的化學(xué)成分見(jiàn)表1(熔煉分析，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素)
表1
實(shí)施例1-7與對(duì)比例1-2的力學(xué)性能及機(jī)械加工時(shí)間、淬火后表面硬度見(jiàn)表2,表2中數(shù)據(jù)均為統(tǒng)計(jì)的平均值。
力學(xué)性能試驗(yàn)按GB/T699-1999推薦的熱處理工藝處理并按此標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)。
將本發(fā)明實(shí)施例1-7制備的鋼與實(shí)施例1-2制備的鋼鉆孔，鋸切圓鋼尺寸為Φ150mm，成品為7孔群錨錨板，鋸切及鉆孔分別在同一臺(tái)機(jī)床上采用同一加工參數(shù)對(duì)比進(jìn)行，按可穩(wěn)定生產(chǎn)的最大加工速度加工，具有相對(duì)比較意義。節(jié)約時(shí)間是指相對(duì)對(duì)比例1節(jié)約時(shí)間百分比。
表2
由上表2可以得到，實(shí)施例1-7分別與對(duì)比例1比較可見(jiàn)，實(shí)施例1-7可節(jié)約加工時(shí)間20％以上，且淬火后表面硬度明顯高于比例1的。
實(shí)施例1-7分別與對(duì)比例2比較可見(jiàn)，實(shí)施例1-7塑性和韌性明顯較好，且淬火后表面硬度較高，且也可明顯節(jié)約加工時(shí)間。