中碳高强度锚杆用钢的研究.pdfVIP

第四届中国热处理活动周暨第九届江苏省热处理年会论文集(2006年5月，南京) 中碳高强度锚杆用钢的研究 朱林，李付生，任耀剑，江利 (中国矿业大学材料科学与一[程学院，江苏徐州221008) 摘要：设计了中碳Si-MnTRIP高强度锚杆用钢，并对其等温淬火工艺进行了研究。研究发现：该钢860C奥氏体化， 在3400等温淬火等温3h时，得到条状贝氏体铁素体和条间膜状残留奥氏体，具有高的屈服强度(0o2---=930MPa) 和高抗拉强度(ob=1400MPa)以 良好的塑性(65_18％)配合，完全可以适合用作煤巷工作条件下超高强度锚杆材 料。 关键词：高强度锚杆；中碳硅锰TRIP钢：等温淬火 锚杆是锚固在煤、岩体内维护围岩稳定的杆状物。与其他支护相比，其属于一种主动支护形式…，具有 J。 支护工艺简单、支护效果好、材料消耗和支护成本低、运输和施工方便等优点lI’2 随着煤炭资源的不断开采，矿井的开采深度不断地增加，目前我国煤矿的煤层开采深度平均每年增加 带来的高的地应力，高的冲击地压和大的围岩流变，给煤巷的锚杆支护造成了严重的困难。可以预计，高 强度高承载能力锚杆的需求将越来越大。 因此，在保证65≥15％的前提条件下，使煤巷锚杆具有更高的强度(O。≥1000～1200MPa，Ob≥1200～ 钢的强度和塑性往往是矛盾的，提高强度，会导致塑性下降；而塑性好的钢，强度则不高。从目前研究和 Induced 发展看，相变诱发塑性，简称TRIP(Transformation 一种强韧化方法。 锚杆是在岩石蠕变条件下工作的构件，其塑性变形发生在低应变速率范围，资料pJ研究了流变应力对 变形速度的依赖关系认为锚杆用钢的选择应该：以调质的低合金钢为最佳：热轧低合金钢次之：普通低碳 钢强度降低最为明显。故我们选择以下的工艺条件。 表1试验用钢的化学成分(％wt) 1 试验方法 C Si Mn P S 本试验中低合金Si．Mn系TRIP钢的含碳量选择为中碳，试验用 O．0220．006 0．37 1．9l 2．05 钢的化学成分见表1。 硝盐浴中进行等温淬火热处理。在WE．60万能材料试验机上进行拉伸试验。等温淬火后钢中的残留奥氏体 Q、220y和311 据2ll 显微镜进行了断13和组织观察与分析。 2试验结果与分析 2．1不同等温时间对Si．Mn系TRIP钢拉伸性能的影响 从表2中可见，随着等温温度的升高，屈服强度、抗拉强度基本呈降低趋势；在340℃等温淬火时， 0．2 8％，此时抗拉强度ob为1407MPa、屈服强度o 延伸率65达到最大值1 342 等温淬火时，虽然也具有较高的抗拉强度但其延伸率 表2中碳Si-MnTRIP钢不同等温温度的拉伸试验结果 基本上不超过15％。由此可见，在本试验范围内，在 屈服强度 抗拉强度 延伸率 340℃等温淬火具有高的强度和最佳的延伸率，这表明 等温热处理工艺 o o 6 0．2，MPa b／MPa 5／％ 在此温度进行等温淬火，钢中产生较多的残留奥氏体，