JP7091163B2 - PC steel rod - Google Patents
PC steel rod Download PDFInfo
- Publication number
- JP7091163B2 JP7091163B2 JP2018121416A JP2018121416A JP7091163B2 JP 7091163 B2 JP7091163 B2 JP 7091163B2 JP 2018121416 A JP2018121416 A JP 2018121416A JP 2018121416 A JP2018121416 A JP 2018121416A JP 7091163 B2 JP7091163 B2 JP 7091163B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- steel rod
- concrete
- less
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は、PC鋼棒に関し、さらに詳しくは、コンクリートパイル用のPC鋼棒に関する。 The present invention relates to PC steel rods, and more particularly to PC steel rods for concrete piles.
コンクリートパイルは建築物の基礎に使用される。コンクリートパイルは垂直荷重を受ける構造物である。コンクリートパイルは地中に埋設され、建築物を支持する。埋設後のコンクリートパイルは、上述のとおり、主として垂直荷重を受ける。したがって、コンクリートパイルには、優れた強度(引張強度TS及び耐力YP)が求められる。 Concrete piles are used as the foundation of buildings. A concrete pile is a structure that receives a vertical load. The concrete pile is buried underground to support the building. The concrete pile after burial is mainly subjected to vertical load as described above. Therefore, the concrete pile is required to have excellent strength (tensile strength TS and proof stress YP).
強度を高めるために、コンクリートパイルでは、プレストレストコンクリート(PC)が採用される。プレストレストコンクリートとは、長手方向にあらかじめ圧縮応力が付与されたコンクリートである。プレストレストコンクリートは次の方法で製造される。鋼材を長手方向に引張り、緊張したままコンクリートを打設する。打設後、コンクリートを固化する。コンクリートの固化後、鋼材の緊張を解放する。緊張が解放されることにより、鋼材が弾性収縮する。これにより、コンクリートの長手方向に圧縮応力が付与され、プレストレストコンクリートが形成される。 Prestressed concrete (PC) is used in concrete piles to increase strength. Prestressed concrete is concrete to which compressive stress is applied in advance in the longitudinal direction. Prestressed concrete is manufactured by the following method. The steel material is pulled in the longitudinal direction, and the concrete is poured while being tense. After casting, the concrete is solidified. After the concrete solidifies, the tension of the steel material is released. When the tension is released, the steel material elastically contracts. As a result, compressive stress is applied in the longitudinal direction of the concrete, and prestressed concrete is formed.
このようなプレストレストコンクリートに利用される鋼材を、PC鋼棒と称する。PC鋼棒の機械特性は、JIS G 3137(2008)に規格化されている。規格化されたPC鋼棒のうち、最も高強度のD種では、引張強度TSが1420MPa以上、耐力YPが1275MPa以上、全伸びが5.0%以上と規定されている。 The steel material used for such prestressed concrete is called a PC steel rod. The mechanical properties of PC steel rods are standardized in JIS G 3137 (2008). Among the standardized PC steel rods, the highest strength class D is specified to have a tensile strength TS of 1420 MPa or more, a proof stress YP of 1275 MPa or more, and a total elongation of 5.0% or more.
ところで、コンクリートパイルは、運搬時や設置工事時において、曲げ荷重を受ける。曲げ荷重により、コンクリートパイルに割れが生じたり、折損したりするリスクが生じる。コンクリートパイル内のPC鋼棒の一様伸びが高ければ、曲げ荷重に起因した折損等を抑制できる。したがって、PC鋼棒には強度(引張強度TS、耐力YP)、全伸びとともに、十分な一様伸びも求められる。 By the way, the concrete pile receives a bending load during transportation and installation work. The bending load creates the risk of cracking or breaking the concrete pile. If the uniform elongation of the PC steel rod in the concrete pile is high, it is possible to suppress breakage due to bending load. Therefore, the PC steel rod is required to have sufficient uniform elongation as well as strength (tensile strength TS, proof stress YP) and total elongation.
これらの要求に対応するためのPC鋼棒が特開平11-158582号公報(特許文献1)、特開2003-268493号公報(特許文献2)及び特開2001-294980号公報(特許文献3)に提案されている。 PC steel rods for meeting these demands are JP-A-11-158582 (Patent Document 1), JP-A-2003-268494 (Patent Document 2), and JP-A-2001-294980 (Patent Document 3). Has been proposed to.
特許文献1に記載のPC鋼棒は、化学組成としてCを0.2~1%含有し、さらにマルテンサイト組織で炭化物の平均直径が0.1μm以下である。特許文献1のPC鋼棒は次の方法で製造される。圧延線材を異形丸棒に引き抜き後、焼入れ焼戻し処理を行う。焼入れ処理の加熱方式は例えば高周波誘導加熱であり、焼戻しは例えば600℃以上で実施する。 The PC steel rod described in Patent Document 1 contains 0.2 to 1% of C as a chemical composition, and has a martensite structure and an average diameter of carbides of 0.1 μm or less. The PC steel rod of Patent Document 1 is manufactured by the following method. After drawing the rolled wire into a deformed round bar, quenching and tempering are performed. The heating method of the quenching treatment is, for example, high frequency induction heating, and the tempering is carried out, for example, at 600 ° C. or higher.
特許文献2に記載のPC鋼棒は、C:0.15~0.29質量%、Si:0.8~2.0質量%、Mn:0.8~2.0質量%、Al:0.005~0.050質量%、Nb:0.005~0.150質量%、N:0.0030~0.0150質量%を含み、さらに、Cr:0.05~2.00質量%、Mo:0.05~1.00質量%、V:0.05~1.00質量%、の1種又は2種以上を(Cr+Mo+V)≧0.5質量%含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなるPC鋼材を熱間圧延し、冷却速度0.2℃/sec以上で冷却してマルテンサイト組織とし、350~650℃の範囲で焼戻しを行って得られた鋼材である。上記PC鋼棒では、引張強さが1420N/mm2以上、0.2%耐力が1275N/mm2以上、一様伸びが5%以上である、と特許文献2には記載されている。 The PC steel rod described in Patent Document 2 has C: 0.15 to 0.29% by mass, Si: 0.8 to 2.0% by mass, Mn: 0.8 to 2.0% by mass, and Al: 0. It contains .005 to 0.050% by mass, Nb: 0.005 to 0.150% by mass, N: 0.0030 to 0.0150% by mass, and further, Cr: 0.05 to 2.00% by mass, Mo. : 0.05 to 1.00% by mass, V: 0.05 to 1.00% by mass, one or more kinds (Cr + Mo + V) ≧ 0.5% by mass, the balance is Fe and unavoidable impurities It is a steel material obtained by hot rolling a PC steel material made of the above material, cooling it at a cooling rate of 0.2 ° C./sec or more to form a martensite structure, and tempering it in the range of 350 to 650 ° C. Patent Document 2 describes that the PC steel rod has a tensile strength of 1420 N / mm 2 or more, a 0.2% proof stress of 1275 N / mm 2 or more, and a uniform elongation of 5% or more.
特許文献3に記載のPC鋼棒の化学組成は、C、Si、Mn、P、S、Alを含有し、任意元素として、Mo、Ti、Bを含有してもよく、残部はFe及び不純物からなる。特許文献3のPC鋼棒は次の方法で製造される。上記化学組成の鋼材をオーステナイト単相域又はオーステナイトとフェライトとの二相域で熱間圧延する。熱間圧延後の鋼材に対して、高周波誘導加熱による焼入れ(高周波焼入れ)を実施する。その後、高周波誘導加熱又は直接通電加熱により鋼材を再加熱して、焼戻しを実施する。 The chemical composition of the PC steel rod described in Patent Document 3 contains C, Si, Mn, P, S, and Al, and may contain Mo, Ti, and B as optional elements, and the balance is Fe and impurities. Consists of. The PC steel rod of Patent Document 3 is manufactured by the following method. A steel material having the above chemical composition is hot-rolled in a single-phase region of austenite or in a two-phase region of austenite and ferrite. The steel material after hot rolling is hardened by induction heating (induction hardening). After that, the steel material is reheated by high frequency induction heating or direct energization heating to perform tempering.
特許文献1~特許文献3に記載のPC鋼棒はいずれも、上記JIS規格のD種に準じた引張強度TS、耐力YP及び全伸びを有し、かつ、一様伸びにも優れると記載されている。 It is described that all of the PC steel rods described in Patent Documents 1 to 3 have tensile strength TS, proof stress YP and total elongation according to the above JIS standard Class D, and are also excellent in uniform elongation. ing.
しかしながら、特許文献1に開示されたPC鋼棒では、圧延線材を高周波加熱その他の方法で再加熱して焼入れ処理(以下、オフライン焼入れと定義する)を実施するため、工程が増加し、製造コストが高くなる。 However, in the PC steel rod disclosed in Patent Document 1, the rolled wire is reheated by high-frequency heating or other method to perform quenching treatment (hereinafter referred to as offline quenching), so that the number of steps increases and the manufacturing cost increases. Will be higher.
特許文献2では、熱間圧延からの冷却工程で焼入れを実施する(以下、直接焼入れと定義する)ため、工程コストは抑制できる。しかしながら、合金元素としてNbを含有し、かつ、Cr、Mo、Vを総量で0.5%以上含有する。これらの合金元素により、上記の機械特性が得られやすくなるものの、これらの合金元素は高価である。そのため、素材のコストが高くなる。特にCrはMo、Vと比較して焼戻し後の強度維持効果が小さい。そのため、Mo、Vを含有せずにCrのみを含有する場合、Cr含有量が0.9%以上となる。この場合、原料コストが増大する。 In Patent Document 2, since quenching is carried out in the cooling process from hot rolling (hereinafter, defined as direct quenching), the process cost can be suppressed. However, it contains Nb as an alloying element and contains Cr, Mo, and V in a total amount of 0.5% or more. Although these alloying elements make it easier to obtain the above mechanical properties, these alloying elements are expensive. Therefore, the cost of the material is high. In particular, Cr has a smaller effect of maintaining strength after tempering than Mo and V. Therefore, when only Cr is contained without containing Mo and V, the Cr content is 0.9% or more. In this case, the raw material cost increases.
特許文献3に開示されたPC鋼棒では、フェライトとマルテンサイトとからなり、一様伸びを得るためにフェライトの平均面積率が20~40%と高い。しかしながら、特許文献3では、フェライト及びマルテンサイトの粒径を5μm以下と規定しており、このような組織を得るためには、直接焼入れにおいて高速な冷却を行うための特殊な圧延及び冷却プロセスを必要とする。このため、直接焼入れであるにもかかわらず、工程コストが増大する。 The PC steel rod disclosed in Patent Document 3 is composed of ferrite and martensite, and the average area ratio of ferrite is as high as 20 to 40% in order to obtain uniform elongation. However, Patent Document 3 defines the particle size of ferrite and martensite to be 5 μm or less, and in order to obtain such a structure, a special rolling and cooling process for high-speed cooling in direct quenching is required. I need. Therefore, the process cost increases in spite of the direct quenching.
また、コンクリートパイルを製造するとき、コンクリートの固化を促進するために、コンクリート打設時に熱処理が実施される。しかしながら、特許文献1~3では、コンクリート打設時の熱処理後のPC鋼棒の機械特性について着目した記載がない。 Further, when the concrete pile is manufactured, a heat treatment is performed at the time of placing the concrete in order to promote the solidification of the concrete. However, Patent Documents 1 to 3 do not describe the mechanical properties of the PC steel rod after the heat treatment at the time of placing concrete.
本発明の目的は、製造コスト及び原料コストを抑え、高い引張強度、耐力及び全伸びを有し、かつ、コンクリート打設時の熱処理後において高い一様伸びを有するPC鋼棒を提供することである。 An object of the present invention is to provide a PC steel rod which suppresses manufacturing cost and raw material cost, has high tensile strength, proof stress and total elongation, and has high uniform elongation after heat treatment at the time of placing concrete. be.
本発明によるPC鋼棒は、化学組成が、質量%で、C:0.21~0.29%、Si:0.80~1.40%、Mn:1.00~2.00%、Cr:0.20~0.60%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Ni:0~0.50%、Cu:0~0.50%、Ti:0~0.100%、Al:0~0.100%、及び、B:0~0.0060%、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、ミクロ組織において、マルテンサイトの面積率が70.0%以上であり、ベイナイトの面積率が5.0%以上であり、初析フェライト及びパーライトの総面積率が5.0%以下(0.0%を含む)であり、引張強度TSが1420MPa以上であり、耐力YPが1275MPa以上であり、全伸びが5.0%以上であり、180℃で3時間保持した後の一様伸び、又は、80℃で3時間保持した後の一様伸びが2.0%以上である。 The PC steel rod according to the present invention has a chemical composition of% by mass, C: 0.21 to 0.29%, Si: 0.80 to 1.40%, Mn: 1.00 to 2.00%, Cr. : 0.20 to 0.60%, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Ni: 0 to 0.50%, Cu: 0 to 0.50%, Ti: 0 to 0. It contains 100%, Al: 0 to 0.100%, and B: 0 to 0.0060%, and the balance consists of Fe and impurities. In the microstructure, the area ratio of martensite is 70.0% or more. The area ratio of baynite is 5.0% or more, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite is 5.0% or less (including 0.0%), and the tensile strength TS is 1420 MPa or more. The withstand strength YP is 1275 MPa or more, the total elongation is 5.0% or more, and the uniform elongation after holding at 180 ° C. for 3 hours or the uniform elongation after holding at 80 ° C. for 3 hours is 2. It is 0% or more.
本発明によるPC鋼棒は、製造コスト及び原料コストを抑え、高い引張強度、耐力及び全伸びを有し、かつ、コンクリート打設時の熱処理後において高い一様伸びを有する。 The PC steel rod according to the present invention has high tensile strength, proof stress and total elongation while suppressing manufacturing cost and raw material cost, and has high uniform elongation after heat treatment at the time of placing concrete.
本発明者らは、製造コスト及び原料コストを抑えつつ、JIS G 3137(2008)中のD種の機械特性(引張強度TSが1420MPa以上、耐力YPが1275MPa以上、全伸びが5.0%以上)を満たし、かつ、コンクリートパイルの運搬時や設置工事時(以下、運搬時等という)に曲げ荷重を受けても、コンクリートパイルの曲がり及び折損を抑制できるPC鋼棒について調査、検討を行った。ここで、耐力YPとは、0.2%塑性伸びを生じるときの公称応力を意味する。 The present inventors have a mechanical property of class D in JIS G 3137 (2008) (tensile strength TS is 1420 MPa or more, proof stress YP is 1275 MPa or more, total elongation is 5.0% or more, while suppressing manufacturing cost and raw material cost. ), And a PC steel rod that can suppress bending and breakage of the concrete pile even if it receives a bending load during transportation or installation work (hereinafter referred to as transportation, etc.) was investigated and examined. .. Here, the proof stress YP means the nominal stress when 0.2% plastic elongation occurs.
まず、製造コストの低減対策として、本発明者らは次の事項を検討した。熱間圧延後の鋼材を冷却後、再加熱して焼入れを実施するオフライン焼入れでは、焼入れ前に鋼材を再加熱する必要がある。一方、熱間圧延後の高温状態の鋼材に対して焼入れを実施する焼入れ方法を、直接焼入れと定義する。直接焼入れの場合、オフライン焼入れと異なり、常温の鋼材を再加熱する工程を省略できる。そのため、直接焼入れを採用した場合、オフライン焼入れと比較して、製造コストを低減できる。 First, as a measure for reducing the manufacturing cost, the present inventors examined the following matters. In offline quenching, in which the steel material after hot rolling is cooled and then reheated to perform quenching, it is necessary to reheat the steel material before quenching. On the other hand, the quenching method for performing quenching on a steel material in a high temperature state after hot rolling is defined as direct quenching. In the case of direct quenching, unlike offline quenching, the step of reheating the steel material at room temperature can be omitted. Therefore, when direct quenching is adopted, the manufacturing cost can be reduced as compared with offline quenching.
さらに、原料コストの低減対策として、本発明者らは次の事項を検討した。原料コストを低減するには、Cr、Mo、V及びNb等の合金元素の含有量を抑えることが有効である。しかしながら、直接焼入れを実施する場合、上記JIS規格のD種の機械特性を満たすために、ある程度の合金元素の含有は必要である。そこで、本発明者らは、直接焼入れを実施して製造されたPC鋼棒が、上記JIS規格のD種の機械特性を満たすための化学組成を検討した。その結果、PC鋼棒が、質量%で、C:0.21~0.29%、Si:0.80~1.40%、Mn:1.00~2.00%、Cr:0.20~0.60%、P:0.030%以下、S:0.030%以下を含有し、かつ、直接焼入れを含む製造工程の製造条件を適切に制御すれば、D種の機械特性を満たすことを見出した。 Further, as a measure for reducing the raw material cost, the present inventors examined the following matters. In order to reduce the raw material cost, it is effective to suppress the content of alloying elements such as Cr, Mo, V and Nb. However, when direct quenching is carried out, it is necessary to contain a certain amount of alloying elements in order to satisfy the mechanical properties of Class D of the above JIS standard. Therefore, the present inventors have investigated the chemical composition of the PC steel rod manufactured by direct quenching to satisfy the mechanical properties of Class D of the above JIS standard. As a result, the mass% of the PC steel rod was C: 0.21 to 0.29%, Si: 0.80 to 1.40%, Mn: 1.00 to 2.00%, Cr: 0.20. If it contains ~ 0.60%, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, and the manufacturing conditions of the manufacturing process including direct quenching are appropriately controlled, the mechanical properties of Class D are satisfied. I found that.
ところで、PC鋼棒が利用されるコンクリートパイルでは、上述のとおり、運搬時等にコンクリートパイルに負荷される曲げ荷重に起因した、曲がりや折損を抑制する必要がある。したがって、PC鋼棒には、コンクリートパイルが運搬時等に曲がったり折損したりするのを抑制できるように、十分な一様伸びが求められる。 By the way, in a concrete pile in which a PC steel rod is used, as described above, it is necessary to suppress bending and breakage caused by a bending load applied to the concrete pile during transportation and the like. Therefore, the PC steel rod is required to have sufficient uniform elongation so that the concrete pile can be prevented from bending or breaking during transportation or the like.
PC鋼棒を用いてコンクリートパイルを製造する場合、コンクリートの固化を促進するために、コンクリート打設時に熱処理が実施される。コンクリート打設時の熱処理には、蒸気養生と、オートクレーブ養生との2種類が存在する。 When concrete piles are manufactured using PC steel rods, heat treatment is performed at the time of concrete placement in order to promote solidification of concrete. There are two types of heat treatment during concrete placement: steam curing and autoclave curing.
蒸気養生は、次の方法で実施する。65~80℃の温度で蒸気圧が1気圧の(0.1MPa)の環境下に、PC鋼棒を配置したコンクリートを3~5時間保持する。また、オートクレーブ養生は次の方法で実施する。180~190℃の温度で蒸気圧が10~11気圧(1.0~1.1MPa)の環境下に、PC鋼棒を配置したコンクリートを3~5時間保持する。以上の養生により、コンクリートの固化を促進する。 Steam curing is carried out by the following method. The concrete on which the PC steel rods are placed is held for 3 to 5 hours in an environment where the vapor pressure is 1 atm (0.1 MPa) at a temperature of 65 to 80 ° C. In addition, autoclave curing is carried out by the following method. The concrete on which the PC steel rods are arranged is held for 3 to 5 hours in an environment where the vapor pressure is 10 to 11 atm (1.0 to 1.1 MPa) at a temperature of 180 to 190 ° C. The above curing promotes the solidification of concrete.
以上を考慮すれば、PC鋼棒に求められるのは、コンクリート打設時の熱処理前における十分な一様伸びではなく、コンクリート打設時の熱処理後における十分な一様伸びである。そこで、本発明者らは、まず初めに、運搬時等においてコンクリートパイルに曲げ荷重が負荷された場合、曲がり及び折損を抑制できるPC鋼棒の一様伸びについて調査するために、各種PC鋼棒を用いて試作評価を行った。その結果、コンクリート打設時の熱処理後のPC鋼棒の一様伸びが2.0%以上であれば、運搬時等においてコンクリートパイルの曲がり及び折損が抑制できることを見出した。 In consideration of the above, what is required of the PC steel rod is not a sufficient uniform elongation before the heat treatment at the time of concrete placing, but a sufficient uniform elongation after the heat treatment at the time of concrete placing. Therefore, the present inventors first investigate various PC steel rods in order to investigate the uniform elongation of the PC steel rods that can suppress bending and breakage when a bending load is applied to the concrete pile during transportation or the like. Was used to evaluate the prototype. As a result, it was found that if the uniform elongation of the PC steel rod after the heat treatment at the time of placing concrete is 2.0% or more, the bending and breaking of the concrete pile can be suppressed during transportation and the like.
以上の知見を踏まえて、本発明者らは、コンクリート打設時の熱処理を想定して、PC鋼棒に対して2つの養生のいずれかを実施した後の一様伸びが2.0%以上であれば、コンクリートパイルの曲がり及び折損を十分に抑制できると考えた。 Based on the above findings, the present inventors assume heat treatment at the time of placing concrete, and the uniform elongation after performing either of the two curings on the PC steel rod is 2.0% or more. If so, it was considered that the bending and breaking of the concrete pile could be sufficiently suppressed.
そこで、コンクリート打設熱処理(蒸気養生及びオートクレーブ養生)を模擬した次の2つのコンクリート打設模擬熱処理を実施した後のPC鋼棒の一様伸びを、コンクリート打設熱処理後の一様伸びに相当するとして、評価に用いた。
蒸気養生模擬熱処理:大気下において80℃で3時間保持
オートクレーブ養生模擬熱処理:大気下において180℃で3時間保持
具体的には、PC鋼棒に対して、上記コンクリート打設模擬熱処理(蒸気養生模擬熱処理、オートクレーブ養生模擬熱処理)のいずれかを実施した後、常温(25℃)において、JIS Z 2241(2011)に準拠した引張試験を実施して、応力-歪み曲線を作成し、作成された応力-歪み曲線から求めた一様伸びを、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びとした。
Therefore, the uniform elongation of the PC steel rod after performing the following two concrete casting simulated heat treatments simulating the concrete placing heat treatment (steam curing and autoclave curing) corresponds to the uniform elongation after the concrete placing heat treatment. It was used for evaluation.
Steam curing simulated heat treatment: Holds at 80 ° C for 3 hours in the atmosphere Autoclave curing simulated heat treatment: Holds at 180 ° C for 3 hours in the atmosphere Specifically, the concrete casting simulated heat treatment (steam curing simulated heat treatment) is applied to a PC steel rod. After performing either heat treatment or autoclave curing simulated heat treatment), a tensile test conforming to JIS Z 2241 (2011) was performed at room temperature (25 ° C) to create a stress-strain curve, and the created stress was created. -The uniform elongation obtained from the strain curve was defined as the uniform elongation after the simulated heat treatment for concrete placement.
上記コンクリート打設模擬熱処理による一様伸び評価を用いて、本発明者らは、製造コスト及び原料コストを抑え、かつ、上記D種の機械特性(引張強度TS、耐力YP、全伸び)を満たし、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%以上となるPC鋼棒について、さらに検討を行った。 Using the uniform elongation evaluation by the concrete casting simulated heat treatment, the present inventors suppress the manufacturing cost and the raw material cost, and satisfy the mechanical properties of the D type (tensile strength TS, proof stress YP, total elongation). Further studies were conducted on PC steel rods having a uniform elongation of 2.0% or more after simulated heat treatment for concrete placement.
上述のとおり、Crを0.20~0.60%含有することにより、直接焼入れを実施しても上記D種の強度(引張強度TS及び耐力YP)を満たすようにする。しかしながらこの場合、PC鋼棒のミクロ組織が実質的にマルテンサイト単相となれば、延性が低下する。そのため、全伸び及びコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが低下し、さらには、直接焼入れ後の矯直時に割れが発生する場合がある。一方、PC鋼棒のミクロ組織中で初析フェライト及びパーライトの占める割合が増加すれば、上記D種の強度(引張強度TS及び耐力YP)を満たすことができない。 As described above, by containing 0.20 to 0.60% of Cr, the strength of the above type D (tensile strength TS and proof stress YP) is satisfied even if direct quenching is performed. However, in this case, if the microstructure of the PC steel rod is substantially a martensite single phase, the ductility is lowered. Therefore, the total elongation and the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment are lowered, and further, cracks may occur at the time of straightening after direct quenching. On the other hand, if the proportions of proeutectoid ferrite and pearlite in the microstructure of the PC steel rod increase, the above-mentioned class D strengths (tensile strength TS and proof stress YP) cannot be satisfied.
そこで、本発明者らは、PC鋼棒のミクロ組織にベイナイトを含めることを考えた。ベイナイトの延性はマルテンサイトよりも高い。そのため、矯直時の割れを抑制し、一様伸びを高めることができる。さらに、ベイナイトの強度は初析フェライト及びパーライトよりも高い。したがって、PC鋼棒のミクロ組織にベイナイトを適量含めれば、上記D種の強度を満たし、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びも高めることができる。本発明者らがさらなる検討を行った結果、上記化学組成のPC鋼棒のミクロ組織が、面積率で70.0%以上のマルテンサイトと、5.0%以上のベイナイトとを含有し、初析フェライト及びパーライトの面積率が5.0%以下(0.0%を含む)であれば、上記D種の強度を満たし、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%以上となることを見出した。 Therefore, the present inventors considered including bainite in the microstructure of PC steel rods. Bainite ductility is higher than martensite. Therefore, it is possible to suppress cracking during straightening and increase uniform elongation. Moreover, the strength of bainite is higher than that of proeutectoid ferrite and pearlite. Therefore, if an appropriate amount of bainite is contained in the microstructure of the PC steel rod, the strength of the above D type can be satisfied and the uniform elongation after the simulated heat treatment for concrete placement can be enhanced. As a result of further studies by the present inventors, the microstructure of the PC steel rod having the above chemical composition contains martensite having an area ratio of 70.0% or more and bainite having an area ratio of 5.0% or more. If the area ratio of the ferrite and pearlite is 5.0% or less (including 0.0%), the strength of the above D type is satisfied, and the uniform elongation after the concrete casting simulated heat treatment is 2.0%. I found that it was the above.
以上の知見に基づいて完成した本発明によるPC鋼棒は、化学組成が、質量%で、C:0.21~0.29%、Si:0.80~1.40%、Mn:1.00~2.00%、Cr:0.20~0.60%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Ni:0~0.50%、Cu:0~0.50%、Ti:0~0.100%、Al:0~0.100%、及び、B:0~0.0060%、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、ミクロ組織において、マルテンサイトの面積率が70.0%以上であり、ベイナイトの面積率が5.0%以上であり、初析フェライト及びパーライトの総面積率が5.0%以下(0.0%を含む)であり、引張強度TSが1420MPa以上であり、耐力YPが1275MPa以上であり、全伸びが5.0%以上であり、180℃で3時間保持した後の一様伸び、又は、80℃で3時間保持した後の一様伸びが2.0%以上である。 The PC steel rod according to the present invention completed based on the above findings has a chemical composition of 0.21 to 0.29% by mass, C: 0.21 to 0.29%, Si: 0.80 to 1.40%, Mn: 1. 00 to 2.00%, Cr: 0.20 to 0.60%, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Ni: 0 to 0.50%, Cu: 0 to 0.50 %, Ti: 0 to 0.100%, Al: 0 to 0.100%, and B: 0 to 0.0060%, and the balance consists of Fe and impurities. The area ratio is 70.0% or more, the area ratio of baynite is 5.0% or more, and the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite is 5.0% or less (including 0.0%). The tensile strength TS is 1420 MPa or more, the proof stress YP is 1275 MPa or more, the total elongation is 5.0% or more, and uniform elongation after holding at 180 ° C. for 3 hours or holding at 80 ° C. for 3 hours. The subsequent uniform elongation is 2.0% or more.
上記化学組成は、Ni:0.10~0.50%、Cu:0.05~0.50%、Ti:0.005~0.100%、Al:0.005~0.100%、及び、B:0.0010~0.0060%、からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。 The chemical composition is Ni: 0.10 to 0.50%, Cu: 0.05 to 0.50%, Ti: 0.005 to 0.100%, Al: 0.005 to 0.100%, and , B: One or more selected from the group consisting of 0.0010 to 0.0060%.
以下、本発明によるPC鋼棒について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 Hereinafter, the PC steel rod according to the present invention will be described in detail. Unless otherwise specified, "%" for an element means mass%.
[化学組成]
本発明によるPC鋼棒の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the PC steel rod according to the present invention contains the following elements.
C:0.21~0.29%
炭素(C)は、鋼の強度を高める。C含有量が0.21%未満であれば、JIS G 3137(2008)中のD種に準拠した引張強度TS及び耐力YPが得られない。一方、C含有量が0.29%を超えれば、焼入れ後の強度が高くなりすぎる。この場合、上記JIS規格中のD種に準じた全伸びを満たすことができない。したがって、C含有量は0.21~0.29%である。C含有量の好ましい下限は、0.22%であり、さらに好ましくは0.23%である。C含有量の好ましい上限は0.28%であり、さらに好ましくは0.27%である。
C: 0.21 to 0.29%
Carbon (C) increases the strength of steel. If the C content is less than 0.21%, the tensile strength TS and the proof stress YP conforming to the D type in JIS G 3137 (2008) cannot be obtained. On the other hand, if the C content exceeds 0.29%, the strength after quenching becomes too high. In this case, it is not possible to satisfy the total elongation according to the D type in the above JIS standard. Therefore, the C content is 0.21 to 0.29%. The lower limit of the C content is preferably 0.22%, more preferably 0.23%. The preferred upper limit of the C content is 0.28%, more preferably 0.27%.
Si:0.80~1.40%
シリコン(Si)は、鋼の焼戻し軟化を抑制する。Siの含有により、高温での焼戻しを実施しても高い耐力YPを維持しつつ、全伸びを高めることができる。Si含有量が0.80%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Si含有量が1.40%を越えれば、鋼の延性が低下して、上記JIS規格のD種に準拠した全伸び及び/又はコンクリート打設模擬熱処理後の十分な一様伸びが得られない。したがって、Si含有量は0.80~1.40%である。Si含有量の好ましい下限は0.90%であり、さらに好ましくは1.00%である。Si含有量の好ましい上限は1.20%である。
Si: 0.80 to 1.40%
Silicon (Si) suppresses temper softening of steel. Due to the inclusion of Si, it is possible to increase the total elongation while maintaining a high proof stress YP even when tempering at a high temperature is performed. If the Si content is less than 0.80%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Si content exceeds 1.40%, the ductility of the steel is lowered, and sufficient uniform elongation after total elongation and / or concrete casting simulated heat treatment according to the above JIS standard Class D can be obtained. I can't. Therefore, the Si content is 0.80 to 1.40%. The lower limit of the Si content is preferably 0.90%, more preferably 1.00%. The preferred upper limit of the Si content is 1.20%.
Mn:1.00~2.00%
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mn含有量が1.00%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Mn含有量が2.00%を超えれば、偏析が生じやすく、また、粗大なMnSが生成する。粗大なMnSは、PC鋼棒の靱性及び疲労強度を低下する。したがって、Mn含有量は1.00~2.00%である。Mn含有量の好ましい下限は1.20%であり、さらに好ましくは1.40%である。Mn含有量の好ましい上限は1.80%である。
Mn: 1.00 to 2.00%
Manganese (Mn) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. If the Mn content is less than 1.00%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.00%, segregation is likely to occur and coarse MnS is generated. Coarse MnS reduces the toughness and fatigue strength of PC steel bars. Therefore, the Mn content is 1.00 to 2.00%. The preferred lower limit of the Mn content is 1.20%, more preferably 1.40%. The preferred upper limit of the Mn content is 1.80%.
Cr:0.20~0.60%
クロム(Cr)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Crはさらに、焼戻し時の硬さを高める。Crはさらに、全伸び及びコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びを高める。Cr含有量が0.20%未満であれば、上記効果が得られない。一方、Cr含有量が0.60%を超えれば、素材のコストが高くなる。Cr含有量が0.60%を超えればさらに、焼入れ後の鋼の強度が高くなりすぎ、PC鋼棒の全伸び及び/又はコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが低下する。したがって、Cr含有量は0.20~0.60%である。Cr含有量の好ましい下限は0.30%であり、さらに好ましくは0.40%である。Cr含有量の好ましい上限は0.55%である。
Cr: 0.20 to 0.60%
Chromium (Cr) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. Cr further increases the hardness during tempering. Cr further enhances the total elongation and the uniform elongation after the concrete casting simulated heat treatment. If the Cr content is less than 0.20%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.60%, the cost of the material increases. If the Cr content exceeds 0.60%, the strength of the steel after quenching becomes too high, and the total elongation of the PC steel rod and / or the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment is lowered. Therefore, the Cr content is 0.20 to 0.60%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.30%, more preferably 0.40%. The preferred upper limit of the Cr content is 0.55%.
P:0.030%以下
リン(P)は不純物である。Pは鋼を脆化する。特に、旧オーステナイト粒界に偏析したPは、鋼の衝撃値を低下し、さらに、水素の侵入による遅れ破壊を引き起こす。したがって、P含有量は0.030%以下である。P含有量の好ましい上限は0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
P: 0.030% or less Phosphorus (P) is an impurity. P embrittles the steel. In particular, P segregated at the old austenite grain boundaries lowers the impact value of the steel and further causes delayed fracture due to the intrusion of hydrogen. Therefore, the P content is 0.030% or less. The preferred upper limit of the P content is less than 0.030%, more preferably 0.015%. It is preferable that the P content is as low as possible.
S:0.030%以下
硫黄(S)は不純物である。Sは鋼を脆化する。Sはさらに、Mnと結合してMnSを形成する。粗大なMnSは破壊起点となるため、鋼の破壊特性が低下する。MnSはさらに、腐食の起点となり得る。そのため、鋼の耐食性が低下する。したがって、S含有量は0.030%以下である。S含有量の好ましい上限は0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%である。S含有量は低い方が好ましい。
S: 0.030% or less Sulfur (S) is an impurity. S embrittles the steel. S further combines with Mn to form MnS. Since the coarse MnS serves as a fracture starting point, the fracture characteristics of the steel deteriorate. MnS can also be a source of corrosion. Therefore, the corrosion resistance of the steel is lowered. Therefore, the S content is 0.030% or less. The preferred upper limit of the S content is less than 0.030%, more preferably 0.015%. The lower the S content, the better.
本発明によるPC鋼棒の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、本発明のPC鋼棒を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本発明のPC鋼棒に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The balance of the chemical composition of the PC steel rod according to the present invention consists of Fe and impurities. Here, the impurities are mixed from ore, scrap, manufacturing environment, etc. as a raw material when the PC steel rod of the present invention is industrially manufactured, and have an adverse effect on the PC steel rod of the present invention. It means what is allowed within the range that does not give.
[任意元素について]
上述のPC鋼棒の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ni及びCuからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。Ni及びCuはいずれも任意元素であり、鋼の耐食性及び靱性を高める。
[About arbitrary elements]
The chemical composition of the above-mentioned PC steel rod may further contain one or more selected from the group consisting of Ni and Cu instead of a part of Fe. Both Ni and Cu are optional elements and enhance the corrosion resistance and toughness of steel.
Ni:0~0.50%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼の耐食性と靭性とを高める。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が0.50%を超えれば、上記効果が飽和する。Ni含有量が0.50%を超えればさらに、原料コストが高くなり、かつ、製造性も低下する。したがって、Ni含有量は0~0.50%である。上記効果をより有効に得るためのNi含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Ni含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Ni: 0 to 0.50%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni enhances the corrosion resistance and toughness of steel. If even a small amount of Ni is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ni content exceeds 0.50%, the above effect is saturated. If the Ni content exceeds 0.50%, the raw material cost is further increased and the manufacturability is also lowered. Therefore, the Ni content is 0 to 0.50%. The preferable lower limit of the Ni content for more effectively obtaining the above effect is 0.10%, and more preferably 0.15%. The preferred upper limit of the Ni content is 0.40%, more preferably 0.25%.
Cu:0~0.50%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、CuはNiと同様に鋼の耐食性と靭性とを高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が0.50%を超えれば、上記効果が飽和する。Cu含有量が0.50%を超えればさらに、原料コストが高くなり、かつ、製造性も低下する。したがって、Cu含有量は0~0.50%である。上記効果をより有効に得るためのCu含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Cu含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Cu: 0 to 0.50%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. When contained, Cu enhances the corrosion resistance and toughness of steel, similar to Ni. If even a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Cu content exceeds 0.50%, the above effect is saturated. If the Cu content exceeds 0.50%, the raw material cost is further increased and the manufacturability is also lowered. Therefore, the Cu content is 0 to 0.50%. The preferable lower limit of the Cu content for more effectively obtaining the above effect is 0.05%, and more preferably 0.10%. The preferred upper limit of the Cu content is 0.30%, more preferably 0.20%.
上述のPC鋼棒の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Tiを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned PC steel rod may further contain Ti instead of a part of Fe.
Ti:0~0.100%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、TiはC又はNと結合してTi炭化物、Ti窒化物等の析出粒子を形成する。これらの析出粒子は、オーステナイト中においてピン止め粒子として機能し、オーステナイト粒を微細化する。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.100%を超えれば、上記析出粒子が粗大化して、破壊起点となる。この場合、PC鋼棒の延性及び靱性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.100%である。上記効果をより有効に得るためのTi含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Ti: 0 to 0.100%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When contained, Ti combines with C or N to form precipitated particles of Ti carbides, Ti nitrides and the like. These precipitated particles function as pinning particles in austenite and refine the austenite particles. If even a small amount of Ti is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ti content exceeds 0.100%, the precipitated particles are coarsened and serve as a fracture starting point. In this case, the ductility and toughness of the PC steel rod are reduced. Therefore, the Ti content is 0 to 0.100%. The preferable lower limit of the Ti content for more effectively obtaining the above effect is 0.005%, and more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.070%, more preferably 0.040%.
上述のPC鋼棒の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Alを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned PC steel rod may further contain Al instead of a part of Fe.
Al:0~0.100%
アルミニウム(Al)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Alは鋼を脱酸する。Alが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Al含有量が0.100%を超えれば、酸化物系介在物が粗大化して破壊起点となる。この場合、PC鋼棒の延性及び靱性が低下する。したがって、Al含有量は0~0.100%である。上記効果をより有効に得るためのAl含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Al含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Al: 0 to 0.100%
Aluminum (Al) is an optional element and may not be contained. When contained, Al deoxidizes the steel. If Al is contained even in a small amount, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Al content exceeds 0.100%, the oxide-based inclusions become coarse and become a fracture starting point. In this case, the ductility and toughness of the PC steel rod are reduced. Therefore, the Al content is 0 to 0.100%. The preferable lower limit of the Al content for more effectively obtaining the above effect is 0.005%, and more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the Al content is 0.070%, more preferably 0.040%.
上述のPC鋼棒の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Bを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned PC steel rod may further contain B instead of a part of Fe.
B:0~0.0060%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは鋼の焼入れ性を高め、PC鋼棒の引張強度TS及び耐力YPを高める。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が0.0060%を超えれば、粗大な析出物(Fe23(CB)やBN等)を形成して、PC鋼棒の延性及び靱性を低下する。したがって、B含有量は0~0.0060%である。上記効果をより有効に得るためのB含有量の好ましい下限は0.0010%であり、さらに好ましくは0.0015%である。B含有量の好ましい上限は0.0050%であり、さらに好ましくは0.0040%である。
B: 0 to 0.0060%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. When contained, B enhances the hardenability of steel and enhances the tensile strength TS and proof stress YP of the PC steel rod. If B is contained even in a small amount, the above effect can be obtained to some extent. However, if the B content exceeds 0.0060%, coarse precipitates (Fe 23 (CB), BN, etc.) are formed, and the ductility and toughness of the PC steel rod are lowered. Therefore, the B content is 0 to 0.0060%. The preferable lower limit of the B content for more effectively obtaining the above effect is 0.0010%, and more preferably 0.0015%. The preferred upper limit of the B content is 0.0050%, more preferably 0.0040%.
[ミクロ組織]
本発明のPC鋼棒のミクロ組織において、マルテンサイトの面積率は70.0%以上であり、ベイナイトの面積率は5.0%以上である。初析フェライト及びパーライトの総面積率は5.0%以下(0.0%を含む)である。初析フェライト及びパーライトの総面積率は0.0%であってもよい。つまり、本発明のPC鋼棒のミクロ組織(マトリクス)が、マルテンサイトとベイナイトとからなっていてもよい。
[Micro organization]
In the microstructure of the PC steel rod of the present invention, the area ratio of martensite is 70.0% or more, and the area ratio of bainite is 5.0% or more. The total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite is 5.0% or less (including 0.0%). The total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite may be 0.0%. That is, the microstructure (matrix) of the PC steel rod of the present invention may be composed of martensite and bainite.
マルテンサイトの面積率が70.0%未満であれば、上記JIS規格のD種に準拠した引張強度TS及び耐力YPが得られない。また、初析フェライト及びパーライトの総面積が5.0%よりも高ければ、上記JIS規格のD種に準拠した引張強度TS及び耐力YPが得られない。 If the area ratio of martensite is less than 70.0%, the tensile strength TS and the proof stress YP conforming to the above JIS standard Class D cannot be obtained. Further, if the total area of the proeutectoid ferrite and pearlite is higher than 5.0%, the tensile strength TS and the proof stress YP conforming to the JIS standard D type cannot be obtained.
ベイナイトの面積率が5.0%未満であれば、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満となり、十分な一様伸びが得られない。さらに、後述の製造工程において直接焼入れを実施したとき、ミクロ組織中のマルテンサイトの面積率が過剰に高くなりすぎ、矯直工程において、鋼材に割れが発生したり、鋼材が破断したりする場合がある。 If the area ratio of bainite is less than 5.0%, the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment is less than 2.0%, and sufficient uniform elongation cannot be obtained. Further, when direct quenching is carried out in the manufacturing process described later, the area ratio of martensite in the microstructure becomes excessively high, and the steel material cracks or breaks in the straightening process. There is.
PC鋼棒のミクロ組織において、マルテンサイト面積率が70.0%以上、ベイナイト面積率が5.0%以上であり、初析フェライト及びパーライトの総面積率が5.0%以下(0.0%を含む)であれば、上記JIS規格のD種の機械特性を満たし、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%以上となる。 In the microstructure of PC steel rods, the martensite area ratio is 70.0% or more, the bainite area ratio is 5.0% or more, and the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite is 5.0% or less (0.0). If it is (including%), the mechanical properties of Class D of the above JIS standard are satisfied, and the uniform elongation after the simulated heat treatment for placing concrete is 2.0% or more.
上記ミクロ組織において、ベイナイトの面積率の好ましい下限は10.0%である。ベイナイトの面積率の好ましい上限は25.0%である。初析フェライト及びパーライトの総面積の好ましい上限は2.0%である。 In the above microstructure, the preferable lower limit of the area ratio of bainite is 10.0%. The preferred upper limit of the area ratio of bainite is 25.0%. The preferred upper limit of the total area of proeutectoid ferrite and pearlite is 2.0%.
[ミクロ組織中の各相の面積率の測定方法]
ミクロ組織中の各相(マルテンサイト、ベイナイト、初析フェライト、パーライト)の面積率は次の方法で測定できる。
[Measurement method of area ratio of each phase in microstructure]
The area ratio of each phase (martensite, bainite, proeutectoid ferrite, pearlite) in the microstructure can be measured by the following method.
PC鋼棒の長手方向に垂直な断面において、R/2位置(PC鋼棒の中心と表面とを結ぶ線分(半径)を二等分する位置)を含むサンプルを採取する。サンプルのうち、R/2位置を含む表面(観察面という)を機械研磨する。機械研磨された観察面を3%ナイタール(質量%で3%硝酸を含有するエタノール溶液)でエッチングする。エッチングされた観察面のうち、任意の5視野(各視野の面積は100μm×80μm)に対して、1000倍の光学顕微鏡で観察する。 A sample including the R / 2 position (the position that bisects the line segment (radius) connecting the center and the surface of the PC steel rod) is taken in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the PC steel rod. Of the sample, the surface including the R / 2 position (referred to as the observation surface) is mechanically polished. The mechanically polished observation surface is etched with 3% nital (an ethanol solution containing 3% nitric acid by mass). Of the etched observation surfaces, an arbitrary 5 visual fields (the area of each visual field is 100 μm × 80 μm) are observed with a 1000 times optical microscope.
光学顕微鏡での各視野に対し、各相(マルテンサイト、ベイナイト、初析フェライト、パーライト)を同定し、各視野における各相の総面積(μm2)を求める。各相の同定は炭化物の有無や炭化物形態、組織形態を基に判定可能である。5視野全てにおけるマルテンサイトの総面積(μm2)、ベイナイトの総面積(μm2)、初析フェライトの総面積(μm2)、及び、パーライトの総面積(μm2)を求める。得られた各相の総面積の、5視野の総面積に対する比を各相の面積率(%)と定義する。 Each phase (martensite, bainite, proeutectoid ferrite, pearlite) is identified for each field of view with an optical microscope, and the total area (μm 2 ) of each phase in each field is determined. Identification of each phase can be made based on the presence or absence of carbides, carbide morphology, and tissue morphology. The total area of martensite (μm 2 ), the total area of bainite (μm 2 ), the total area of proeutectoid ferrite (μm 2 ), and the total area of pearlite (μm 2 ) in all five fields are determined. The ratio of the total area of each obtained phase to the total area of the five visual fields is defined as the area ratio (%) of each phase.
[機械特性]
[引張強度TS、耐力YP及び全伸び]
本発明によるPC鋼棒は、上記化学組成及びミクロ組織を有し、さらに、次の機械特性を有する。
引張強度TS:1420MPa以上
耐力YP:1275MPa以上
全伸び:5.0%以上
[Mechanical characteristics]
[Tensile strength TS, proof stress YP and total elongation]
The PC steel rod according to the present invention has the above chemical composition and microstructure, and further has the following mechanical properties.
Tensile strength TS: 1420 MPa or more Strength YP: 1275 MPa or more Total elongation: 5.0% or more
これらの機械特性はいずれも、JIS G 3137(2008)に規定された、D種の機械特性を満たす。 All of these mechanical properties satisfy the mechanical properties of Class D specified in JIS G 3137 (2008).
[コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸び]
本発明によるPC鋼棒はさらに、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%以上である。コンクリート打設模擬熱処理は、下記に定義されたオートクレーブ養生模擬熱処理、及び蒸気養生模擬熱処理のうちのいずれかである。
[Uniform elongation after simulated heat treatment for concrete placement]
Further, the PC steel rod according to the present invention has a uniform elongation of 2.0% or more after the simulated heat treatment for placing concrete. The concrete casting simulated heat treatment is one of the autoclave curing simulated heat treatment and the steam curing simulated heat treatment defined below.
オートクレーブ養生模擬熱処理は次の方法で実施する。大気中において温度180℃の環境下にPC鋼棒を3時間配置する。 The autoclave curing simulated heat treatment is carried out by the following method. The PC steel rod is placed in the atmosphere at a temperature of 180 ° C. for 3 hours.
蒸気養生模擬熱処理は、次の方法で実施する。大気中において温度80℃の環境下にPC鋼棒を3時間配置する。 The steam curing simulated heat treatment is carried out by the following method. The PC steel rod is placed in the atmosphere at a temperature of 80 ° C. for 3 hours.
コンクリート打設模擬熱処理は、上記オートクレーブ養生模擬熱処理又は蒸気養生模擬熱処理のいずれでもよい。コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びは次の方法により求める。コンクリート打設模擬熱処理後のPC鋼棒の横断面(PC鋼棒の長手方向に垂直な断面)のR/2位置を中心軸に持ち、PC鋼棒の長手方向と平行な引張試験片を作製する。作製された引張試験片に対して、常温(25℃)、大気中にて、JIS Z 2241(2011) 付属書Dに規定の2号試験片に準拠した引張試験を実施して、応力-歪み曲線を得る。なお、PC鋼棒にインデント等が付与されており横断面が丸形状でない場合、PC鋼棒の規格としての公称径を用いて応力を計算する。得られた応力-歪み曲線から、一様伸び(%)を求める。 The concrete casting simulated heat treatment may be either the autoclave curing simulated heat treatment or the steam curing simulated heat treatment. The uniform elongation after the simulated heat treatment for concrete placement is obtained by the following method. A tensile test piece parallel to the longitudinal direction of the PC steel rod is prepared with the R / 2 position of the cross section of the PC steel rod (cross section perpendicular to the longitudinal direction of the PC steel rod) after the simulated heat treatment for concrete placement as the central axis. do. The prepared tensile test piece was subjected to a tensile test in accordance with JIS Z 2241 (2011) Annex D-specified No. 2 test piece at room temperature (25 ° C) and in the atmosphere, and stress-strain. Get a curve. If the PC steel rod is indented and the cross section is not round, the stress is calculated using the nominal diameter of the PC steel rod as a standard. From the obtained stress-strain curve, the uniform elongation (%) is obtained.
[製造方法]
本発明によるPC鋼棒の製造方法の一例を説明する。なお、以降で説明する製造方法は、本発明のPC鋼棒の製造方法の一例である。そのため、他の製造方法によっても、上記化学組成、ミクロ組織、及び、機械特性を有するPC鋼棒が製造される場合がある。
[Production method]
An example of the method for manufacturing a PC steel rod according to the present invention will be described. The manufacturing method described below is an example of the manufacturing method for the PC steel rod of the present invention. Therefore, PC steel rods having the above chemical composition, microstructure, and mechanical properties may be manufactured by other manufacturing methods.
本発明のPC鋼棒の製造方法の一例は、熱間圧延工程と、矯直工程と、焼戻し工程とを含む。以下、各工程について説明する。 An example of the method for manufacturing a PC steel rod of the present invention includes a hot rolling step, a straightening step, and a tempering step. Hereinafter, each step will be described.
[熱間圧延工程]
上述の化学組成を有する素材を準備する。素材はたとえば、鋳片(ブルーム、スラブ又はビレット)、又は、鋼塊である。素材は次の方法により製造される。上記化学組成の溶鋼を製造する。溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する。又は、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。以上の工程により、素材を準備する。
[Hot rolling process]
A material having the above-mentioned chemical composition is prepared. The material is, for example, a slab (bloom, slab or billet) or an ingot of steel. The material is manufactured by the following method. A molten steel having the above chemical composition is produced. A slab is manufactured by a continuous casting method using molten steel. Alternatively, the ingot is manufactured by the ingot method using molten steel. The material is prepared by the above process.
準備された素材に対して熱間加工工程を実施して、PC鋼棒の中間品(以下、中間鋼材という)を製造する。熱間加工工程では通常、1又は複数回の熱間加工を実施する。各熱間加工を実施する前に、素材を加熱する。その後、素材に対して熱間加工を実施する。熱間加工はたとえば、熱間鍛造や、熱間圧延である。複数回熱間加工を実施する場合、初期の熱間加工はたとえば、分塊圧延又は熱間鍛造による粗加工工程であり、最終の熱間加工はたとえば、連続圧延機を用いた仕上げ圧延工程である。最終の熱間加工前の素材の温度はたとえば、900~1200℃である。熱間圧延機では、一対の水平ロールを有する水平スタンドと、一対の垂直ロールを有する垂直スタンドとが交互に一列に配列される。上記熱間加工工程により製造される中間鋼材は、横断面が円形状の線材である。中間鋼材の直径はたとえば、7.4mm~11.5mmである。仕上げ圧延工程で使用される連続圧延機の最終の圧延スタンド後のロール表面には、中間鋼材の表面に、コンクリートを付着させるための凹凸(インデント)を形成するための溝が形成されていてもよい。 A hot working process is carried out on the prepared material to manufacture an intermediate product of PC steel rods (hereinafter referred to as an intermediate steel material). In the hot working process, hot working is usually performed one or more times. The material is heated before performing each hot work. After that, hot working is performed on the material. Hot working is, for example, hot forging or hot rolling. When performing hot working multiple times, the initial hot working is, for example, a roughing step by slab rolling or hot forging, and the final hot working is, for example, a finish rolling step using a continuous rolling mill. be. The temperature of the material before the final hot working is, for example, 900 to 1200 ° C. In the hot rolling mill, horizontal stands having a pair of horizontal rolls and vertical stands having a pair of vertical rolls are alternately arranged in a row. The intermediate steel material produced by the hot working process is a wire rod having a circular cross section. The diameter of the intermediate steel material is, for example, 7.4 mm to 11.5 mm. Even if the roll surface of the roll surface after the final rolling stand of the continuous rolling mill used in the finish rolling process has grooves for forming irregularities (indents) for adhering concrete to the surface of the intermediate steel material. good.
熱間加工工程において、最終の圧延スタンドの下流には、ステルモア方式の冷却コンベアが配置されている。ステルモア方式のコンベア上において、中間鋼材はリング状に形成される。圧延直後にリング状に形成された中間鋼材を、高温に保持されたまま、水冷し、焼入れする。具体的には、リング状に形成された中間鋼材を水冷槽に搬送して浸漬し、焼入れする。このように、本発明では、圧延後の中間鋼材をいったん常温まで冷却後に再加熱して焼入れを実施するのではなく、圧延後の中間鋼材に対してそのまま焼入れ(直接焼入れ)を実施する。 In the hot working process, a Stealmore type cooling conveyor is arranged downstream of the final rolling stand. On the Stelmore type conveyor, the intermediate steel material is formed in a ring shape. The intermediate steel material formed in a ring shape immediately after rolling is water-cooled and quenched while being maintained at a high temperature. Specifically, the ring-shaped intermediate steel material is transported to a water-cooled tank, immersed, and quenched. As described above, in the present invention, the intermediate steel material after rolling is not once cooled to room temperature and then reheated to perform quenching, but the intermediate steel material after rolling is quenched (directly quenched) as it is.
上記圧延工程における製造条件は次のとおりである。 The manufacturing conditions in the rolling process are as follows.
巻取り温度:750~950℃
巻取り温度は中間鋼材をリング状に形成した位置での中間鋼材の温度を意味する。巻取り温度が750℃未満であれば、PC鋼棒のミクロ組織において、初析フェライト及びパーライトの面積率が大きくなり、5.0%を超える。その結果、JIS規格の上記D種の引張強度TS及び/又は耐力YPを満たすことができない。一方、巻取り温度が950℃を超えれば、PC鋼棒のミクロ組織において、実質的にマルテンサイト単相となり、ベイナイトの面積率が5.0%未満となる。その結果、全伸び及び/又は一様伸びが低くなる、又は、直接焼入れ後の矯直工程で、中間鋼材に割れが発生する。したがって、巻取り温度は750~950℃である。
Winding temperature: 750-950 ° C
The take-up temperature means the temperature of the intermediate steel material at the position where the intermediate steel material is formed in a ring shape. When the winding temperature is less than 750 ° C., the area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite increases in the microstructure of the PC steel rod and exceeds 5.0%. As a result, the JIS standard D type tensile strength TS and / or proof stress YP cannot be satisfied. On the other hand, when the winding temperature exceeds 950 ° C., the microstructure of the PC steel rod becomes substantially martensite single phase, and the area ratio of bainite becomes less than 5.0%. As a result, the total elongation and / or the uniform elongation becomes low, or cracks occur in the intermediate steel material in the straightening step after direct quenching. Therefore, the take-up temperature is 750 to 950 ° C.
搬送時間:5~40秒
搬送時間とは、中間鋼材が、巻取り温度の測定地点から水冷槽に至るまでの時間(つまり、巻取り温度の測定地点から焼入れ開始直前までに掛かる時間)である。中間鋼材は通常、巻取り温度の測定地点から、水冷槽に至るまでの間、ステルモア方式のコンベア上で搬送される。なお、搬送中の中間鋼材は空冷される。
Transport time: 5 to 40 seconds The transport time is the time from the winding temperature measurement point to the water cooling tank (that is, the time taken from the winding temperature measurement point to just before the start of quenching). .. The intermediate steel material is usually transported on a Stelmore type conveyor from the measurement point of the take-up temperature to the water cooling tank. The intermediate steel material being transported is air-cooled.
搬送時間が5秒未満であれば、すなわち、中間鋼材を直接水冷槽に落下させる場合、水冷槽でのリング形成後の形状が悪化する。一方、搬送時間が40秒を超えれば、焼入れ温度が低くなりすぎる。この場合、初析フェライト及びパーライトの面積率が大きくなり、5.0%を超える。その結果、JIS規格の上記D種の引張強度TS及び/又は耐力YPを満たすことができない。したがって、搬送時間は5~40秒である。 If the transport time is less than 5 seconds, that is, when the intermediate steel material is dropped directly into the water-cooled tank, the shape after ring formation in the water-cooled tank deteriorates. On the other hand, if the transport time exceeds 40 seconds, the quenching temperature becomes too low. In this case, the area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite becomes large and exceeds 5.0%. As a result, the JIS standard D type tensile strength TS and / or proof stress YP cannot be satisfied. Therefore, the transport time is 5 to 40 seconds.
冷却速度:2.0~10.0℃/秒
冷却速度は、中間鋼材の温度が、直接焼入れ開始直前の温度から、200℃に至るまでの冷却速度の平均値(℃/秒)を意味する。
Cooling rate: 2.0 to 10.0 ° C / sec The cooling rate means the average value (° C / sec) of the cooling rate from the temperature immediately before the start of direct quenching to 200 ° C for the temperature of the intermediate steel material. ..
冷却速度が2.0℃/秒未満であれば、PC鋼棒のミクロ組織における初析フェライト及びパーライトの総面積率が大きくなりすぎ、5.0%を超える。一方、冷却速度が10.0℃/秒を超えれば、PC鋼棒のミクロ組織が実質的にマルテンサイトのみとなり、ベイナイトの面積率が5.0%未満となる。したがって、冷却速度は2.0~10.0℃/秒である。 If the cooling rate is less than 2.0 ° C./sec, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite in the microstructure of the PC steel rod becomes too large and exceeds 5.0%. On the other hand, when the cooling rate exceeds 10.0 ° C./sec, the microstructure of the PC steel rod is substantially only martensite, and the area ratio of bainite is less than 5.0%. Therefore, the cooling rate is 2.0 to 10.0 ° C./sec.
[矯直工程]
直接焼入れ後の中間鋼材は、リング状に巻き取られている。そこで、直接焼入れ後の中間鋼材を矯直し、かつ、焼戻しを実施して、所望の機械特性(上記JIS規格のD種に準拠した引張強度TS、耐力YP及び全伸び)を得る。
[Correcting process]
The intermediate steel material after direct quenching is wound into a ring shape. Therefore, the intermediate steel material after direct quenching is rectified and tempered to obtain desired mechanical properties (tensile strength TS, proof stress YP and total elongation conforming to the above JIS standard Class D).
具体的には、直接焼入れ後、巻き取られたリング状の中間鋼材を、周知の駒矯直機を用いて矯直して、直線状にする。矯直後の中間鋼材の真直度はたとえば、15mm/2m以下である。中間鋼材の軟化を目的として、矯直前の中間鋼材に対して、100℃程度の熱処理(ベーキング)を実施し、ベーキング後の中間鋼材を矯直してもよい。同時に、中間鋼材への矯直時の疵発生防止を目的に、矯直前に潤滑皮膜処理を施しても良い。 Specifically, after direct quenching, the wound ring-shaped intermediate steel material is straightened by using a well-known piece straightening machine to form a straight line. The straightness of the intermediate steel material immediately after the correction is, for example, 15 mm / 2 m or less. For the purpose of softening the intermediate steel material, the intermediate steel material immediately before the baking may be heat-treated (baked) at about 100 ° C. to correct the intermediate steel material after baking. At the same time, a lubricating film treatment may be applied immediately before the intermediate steel material for the purpose of preventing the occurrence of flaws when the intermediate steel material is modified.
[焼戻し工程]
矯直後の中間鋼材に対して、焼戻しを実施する。焼戻しはたとえば、駒矯直機と同一ラインに配置された高周波加熱装置を用いて実施される。なお、焼戻しに用いられる高周波加熱装置の配置位置は、駒矯直機と同一ライン上でなくてもよい。
[Tempering process]
Tempering is carried out on the intermediate steel immediately after the correction. Tempering is carried out, for example, by using a high frequency heating device arranged on the same line as the piece straightening machine. The position of the high-frequency heating device used for tempering does not have to be on the same line as the piece straightening machine.
高周波加熱による焼戻しでは、好ましい加熱温度(以下、焼戻し温度という)は350~600℃である。焼戻し温度が350℃未満であれば、PC鋼棒の引張強度TS及び耐力YPが高すぎて、全伸びが低くなる。一方、焼戻し温度が600℃を超えれば、PC鋼棒の引張強度TSと耐力YPとが低くなりすぎ、上記JIS規格のD種に準拠した機械特性が得られない。したがって、焼戻し温度は350~600℃である。 In tempering by high frequency heating, a preferable heating temperature (hereinafter referred to as tempering temperature) is 350 to 600 ° C. If the tempering temperature is less than 350 ° C., the tensile strength TS and the proof stress YP of the PC steel rod are too high, and the total elongation becomes low. On the other hand, if the tempering temperature exceeds 600 ° C., the tensile strength TS and the proof stress YP of the PC steel rod become too low, and the mechanical properties conforming to the above JIS standard Class D cannot be obtained. Therefore, the tempering temperature is 350 to 600 ° C.
以上の製造方法では、いわゆるオフラインでの焼入れを実施せずに、直接焼入れを実施することによって、本発明のPC鋼棒を製造できる。そのため、本発明のPC鋼棒は、製造コストを抑えることができ、合金元素を多量に含有しなくても、上記JIS規格のD種に準拠した機械特性(引張強度TS、耐力YP、及び、全伸び)を有することができる。さらに、コンクリート打設模擬熱処理後においても十分な一様伸びを有する。そのため、本発明のPC鋼棒を用いてコンクリート打設熱処理を実施して製造されたコンクリートパイルを搬送等する場合においても、コンクリートパイルが曲がりにくく、破損しにくい。 In the above manufacturing method, the PC steel rod of the present invention can be manufactured by directly quenching without performing so-called offline quenching. Therefore, the PC steel rod of the present invention can suppress the manufacturing cost, and even if it does not contain a large amount of alloying elements, it has mechanical properties (tensile strength TS, proof stress YP, and strength YP, and mechanical properties conforming to the above JIS standard Class D). Can have full elongation). Furthermore, it has sufficient uniform elongation even after the simulated heat treatment for placing concrete. Therefore, even when the concrete pile manufactured by performing the concrete placing heat treatment using the PC steel rod of the present invention is transported, the concrete pile is not easily bent and is not easily damaged.
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例は、本発明の効果を確認するための一例である。したがって、本発明は、本実施例に限定されない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described. The present embodiment is an example for confirming the effect of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the present embodiment.
表1に記載の化学組成を有するブルームを製造した。 Blooms having the chemical compositions shown in Table 1 were produced.
具体的には、溶鋼を用いて、連続鋳造法により鋳片(ブルーム)を製造した。製造されたブルームに対して分塊圧延を実施して、ビレットを製造した。分塊圧延後のビレットを常温まで空冷した。 Specifically, slabs (blooms) were produced by a continuous casting method using molten steel. Billet was produced by performing slab rolling on the produced bloom. The billet after lump-rolling was air-cooled to room temperature.
ビレットを再加熱して、仕上げ圧延を実施した。仕上げ圧延には連続圧延機を使用した。仕上げ圧延後の巻取り温度(℃)、搬送時間(秒)、直接焼入れ時の冷却速度(℃/秒)は表2に示すとおりであった。 The billet was reheated and finish rolling was performed. A continuous rolling mill was used for finish rolling. The take-up temperature (° C) after finish rolling, the transport time (seconds), and the cooling rate during direct quenching (° C / sec) are as shown in Table 2.
製造されたリング状の中間鋼材に対して100℃で3時間保持するベーキングを実施した。その後、中間鋼材表面のスケールを酸洗にて除去し、表面にボンデ皮膜を施した。そして、駒矯直機を用いて中間鋼材を直線状に矯直した。矯直された中間鋼材に対して高周波加熱による焼戻しを実施した。焼戻し温度は表2に示すとおりであった。以上の工程により、PC鋼棒を製造した。 The produced ring-shaped intermediate steel material was baked at 100 ° C. for 3 hours. Then, the scale on the surface of the intermediate steel material was removed by pickling, and a bonde film was applied to the surface. Then, the intermediate steel material was straightened using a piece straightening machine. The tempered intermediate steel material was tempered by high frequency heating. The tempering temperature was as shown in Table 2. A PC steel rod was manufactured by the above steps.
[ミクロ組織観察試験]
PC鋼棒の長手方向に垂直な断面において、R/2位置を含むサンプルを採取した。サンプルのうち、R/2位置を含む表面(観察面という)を機械研磨した。機械研磨された観察面を3%ナイタール(質量%で3%硝酸を含有するエタノール溶液)でエッチングした。エッチングされた観察面のうち、任意の5視野(各視野の面積は100μm×80μm)に対して、1000倍の光学顕微鏡で観察した。各視野における相(マルテンサイト、ベイナイト、初析フェライト、パーライト)を同定し、各視野における各相の総面積(μm2)を求めた。5視野全てにおけるマルテンサイトの総面積(μm2)、ベイナイトの総面積(μm2)、初析フェライト及びパーライトの総面積(μm2)を求めた。得られた各相の総面積の、5視野の総面積に対する比を各相の面積率(%)と定義した。測定結果を表2に示す。
[Microstructure observation test]
A sample containing the R / 2 position was taken in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the PC steel rod. Of the sample, the surface including the R / 2 position (referred to as the observation surface) was mechanically polished. The mechanically polished observation surface was etched with 3% nital (an ethanol solution containing 3% nitric acid by mass). Of the etched observation surfaces, observation was performed with an optical microscope at a magnification of 1000 for any 5 visual fields (the area of each visual field is 100 μm × 80 μm). The phases (martensite, bainite, proeutectoid ferrite, pearlite) in each visual field were identified, and the total area (μm 2 ) of each phase in each visual field was determined. The total area of martensite (μm 2 ), the total area of bainite (μm 2 ), and the total area of proeutectoid ferrite and pearlite (μm 2 ) in all five fields were determined. The ratio of the total area of each obtained phase to the total area of the five visual fields was defined as the area ratio (%) of each phase. The measurement results are shown in Table 2.
[引張強度TS、耐力YP及び全伸び評価試験]
各試験番号のPC鋼棒について、JIS Z 2241(2011) 付属書Dの2号試験片に準拠して引張試験片を採取した。引張試験片において、圧延線径φ10.3mm、公称径φ10.0mmであり、標点間距離は80mm、平行部長さは150mmであった。引張試験片を用いて、JIS Z 2241(2011)に準拠して、常温(25℃)、大気中において引張試験を実施して、引張強度TS(MPa)、耐力YP(MPa)、及び、全伸び(%)を求めた。得られた結果を表2に示す。
[Tensile strength TS, proof stress YP and total elongation evaluation test]
Tensile test pieces were collected for the PC steel rods of each test number in accordance with JIS Z 2241 (2011) Annex D No. 2 test piece. In the tensile test piece, the rolled wire diameter was φ10.3 mm, the nominal diameter was φ10.0 mm, the distance between the gauge points was 80 mm, and the parallel portion length was 150 mm. Tensile tests were conducted in the air at room temperature (25 ° C) in accordance with JIS Z 2241 (2011) using tensile test pieces, and tensile strength TS (MPa), proof stress YP (MPa), and all. The growth (%) was calculated. The results obtained are shown in Table 2.
[コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸び評価試験]
各試験番号のPC鋼棒において、引張強度TS、耐力YP及び全伸び評価試験と同様の引張試験片を採取した。引張試験片に対して、各試験番号において、次のコンクリート打設模擬熱処理(養生)を実施した。
試験番号2、5~10、21~23、25、27~29、31、33:オートクレーブ養生模擬熱処理(表2中にて「O養生」と記載)
試験番号1、3、4、11、13~15、17~20:蒸気養生模擬熱処理(表2中にて「J養生」と記載)
[Uniform elongation evaluation test after simulated heat treatment for concrete placement]
Tensile strength TS, proof stress YP, and tensile test pieces similar to those in the total elongation evaluation test were collected from the PC steel rods of each test number. The following concrete placement simulated heat treatment (curing) was carried out on the tensile test pieces at each test number.
Test numbers 2, 5-10, 21-23, 25, 27-29, 31, 33: Autoclave curing simulated heat treatment (described as "O curing" in Table 2)
Test numbers 1, 3, 4, 11, 13-15, 17-20: Steam curing simulated heat treatment (described as "J curing" in Table 2)
オートクレーブ養生模擬熱処理では、大気中において、引張試験片を180℃で3時間保持した。蒸気養生模擬熱処理では、大気中において、引張試験片を80℃で3時間保持した。 In the autoclave curing simulated heat treatment, the tensile test piece was held at 180 ° C. for 3 hours in the air. In the steam curing simulated heat treatment, the tensile test piece was held at 80 ° C. for 3 hours in the atmosphere.
コンクリート打設模擬熱処理後の引張試験片を用いて、常温(25℃)、大気中において、JIS Z 2241に準拠した引張試験を実施して、応力-歪み曲線を得た。得られた応力-歪み曲線から、一様伸び(%)を求めた。得られた結果を表2に示す。 A stress-strain curve was obtained by conducting a tensile test in accordance with JIS Z 2241 at room temperature (25 ° C.) and in the air using a tensile test piece after a simulated heat treatment for placing concrete. From the obtained stress-strain curve, uniform elongation (%) was obtained. The results obtained are shown in Table 2.
[評価結果]
表2を参照して、試験番号1~10の化学組成は適切であり、製造条件も適切であった。そのため、製造されたPC鋼棒のミクロ組織において、マルテンサイトの面積率は70.0%以上であり、ベイナイトの面積率は5.0%以上であった。さらに、初析フェライト及びパーライトの総面積率は2.0%以下であった。その結果、引張強度TSは1420MPa以上、耐力YPは1275MPa以上であり、全伸びは5.0%以上であった。さらに、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びは2.0%以上であった。
[Evaluation results]
With reference to Table 2, the chemical compositions of Test Nos. 1-10 were appropriate and the production conditions were also appropriate. Therefore, in the microstructure of the manufactured PC steel rod, the area ratio of martensite was 70.0% or more, and the area ratio of bainite was 5.0% or more. Further, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite was 2.0% or less. As a result, the tensile strength TS was 1420 MPa or more, the proof stress YP was 1275 MPa or more, and the total elongation was 5.0% or more. Further, the uniform elongation after the simulated heat treatment for placing concrete was 2.0% or more.
一方、試験番号11では、C含有量が低すぎた。そのため、引張強度TSが低すぎた。 On the other hand, in test number 11, the C content was too low. Therefore, the tensile strength TS was too low.
試験番号12では、C含有量が高すぎた。そのため、ベイナイト面積率が5.0%未満であった。その結果、矯直工程において、鋼材に割れが発生した。 In test number 12, the C content was too high. Therefore, the bainite area ratio was less than 5.0%. As a result, cracks occurred in the steel material in the straightening process.
試験番号13では、Si含有量が低すぎた。その結果、引張強度TSが低すぎた。 In test number 13, the Si content was too low. As a result, the tensile strength TS was too low.
試験番号14では、Si含有量が高すぎた。その結果、全伸びが5.0%未満であった。 In test number 14, the Si content was too high. As a result, the total growth was less than 5.0%.
試験番号15では、Cr含有量が低すぎた。その結果、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満であった。 In test number 15, the Cr content was too low. As a result, the uniform elongation after the simulated heat treatment for concrete placement was less than 2.0%.
試験番号16では、Cr含有量が高すぎた。そのため、ベイナイトの面積率が5.0%未満であった。その結果、矯直工程において、鋼材に割れが発生した。 In test number 16, the Cr content was too high. Therefore, the area ratio of bainite was less than 5.0%. As a result, cracks occurred in the steel material in the straightening process.
試験番号17では、P含有量が高すぎた。そのため、全伸びが5.0%未満でありコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満であった。 In test number 17, the P content was too high. Therefore, the total elongation was less than 5.0%, and the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment was less than 2.0%.
試験番号18では、S含有量が高すぎた。そのため、全伸びが5.0%未満でありコンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満であった。 In test number 18, the S content was too high. Therefore, the total elongation was less than 5.0%, and the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment was less than 2.0%.
試験番号19及び21では、化学組成は適切であったものの、焼戻し温度が350℃未満であった。そのため、全伸びが5.0%未満であり、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満であった。 In Test Nos. 19 and 21, the tempering temperature was less than 350 ° C., although the chemical composition was appropriate. Therefore, the total elongation was less than 5.0%, and the uniform elongation after the concrete casting simulated heat treatment was less than 2.0%.
試験番号20及び22では、化学組成は適切であったものの、焼戻し温度が600℃を超えた。そのため、引張強度TSが1420MPa未満であり、耐力YPも1275MPa未満であった。 In test numbers 20 and 22, the tempering temperature exceeded 600 ° C., although the chemical composition was appropriate. Therefore, the tensile strength TS was less than 1420 MPa, and the proof stress YP was also less than 1275 MPa.
試験番号23及び25では、化学組成は適切であったものの、巻取り温度が低かった。そのため、初析フェライト及びパーライトの総面積率が2.0%を超えた。その結果、引張強度TSが1420MPa未満であった。 In test numbers 23 and 25, the chemical composition was appropriate, but the winding temperature was low. Therefore, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite exceeded 2.0%. As a result, the tensile strength TS was less than 1420 MPa.
試験番号24及び26では、化学組成は適切であったものの、巻取り温度が高すぎた。そのため、ベイナイトの面積率が5.0%未満であった。その結果、矯直工程において、鋼材に割れが発生した。 In test numbers 24 and 26, the chemical composition was appropriate, but the take-up temperature was too high. Therefore, the area ratio of bainite was less than 5.0%. As a result, cracks occurred in the steel material in the straightening process.
試験番号27、28及び29では、化学組成は適切であったものの、搬送時間が長すぎた。そのため、初析フェライト及びパーライトの総面積率が2.0%を超えた。その結果、試験番号27及び29では引張強度TSが1420MPa未満であり、耐力YPが1275MPa未満であった。また試験番号28では耐力YPが1275MPa未満であり、かつ、コンクリート打設模擬熱処理後の一様伸びが2.0%未満であった。 In test numbers 27, 28 and 29, the chemical composition was appropriate, but the transport time was too long. Therefore, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite exceeded 2.0%. As a result, in the test numbers 27 and 29, the tensile strength TS was less than 1420 MPa and the proof stress YP was less than 1275 MPa. Further, in Test No. 28, the proof stress YP was less than 1275 MPa, and the uniform elongation after the simulated concrete casting heat treatment was less than 2.0%.
試験番号30及び32では、化学組成は適切であったものの、冷却速度が速すぎた。そのため、ベイナイトの面積率が5.0%未満であった。その結果、矯直工程において、鋼材に割れが発生した。 In test numbers 30 and 32, the chemical composition was appropriate, but the cooling rate was too fast. Therefore, the area ratio of bainite was less than 5.0%. As a result, cracks occurred in the steel material in the straightening process.
試験番号31及び33では、化学組成は適切であったものの、冷却速度が遅すぎた。そのため、初析フェライト及びパーライトの総面積率が2.0%を超えた。その結果、引張強度TSが1420MPa未満であり、耐力YPが1275MPa未満であった。 In test numbers 31 and 33, the chemical composition was appropriate, but the cooling rate was too slow. Therefore, the total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite exceeded 2.0%. As a result, the tensile strength TS was less than 1420 MPa and the proof stress YP was less than 1275 MPa.
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-mentioned embodiment can be appropriately modified and carried out within a range not deviating from the gist thereof.
Claims (2)
C:0.21~0.29%、
Si:0.80~1.40%、
Mn:1.00~2.00%、
Cr:0.20~0.60%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Ni:0~0.50%、
Cu:0~0.50%、
Ti:0~0.100%、
Al:0~0.100%、及び、
B:0~0.0060%、
を含有し、残部はFe及び不純物からなり、
ミクロ組織において、
マルテンサイトの面積率が70.0%以上であり、
ベイナイトの面積率が5.0%以上であり、
初析フェライト及びパーライトの総面積率が5.0%以下(0.0%を含む)であり、
引張強度TSが1420MPa以上であり、
耐力YPが1275MPa以上であり、
全伸びが5.0%以上であり、
180℃で3時間保持した後の一様伸び、又は、80℃で3時間保持した後の一様伸びが2.0%以上である、PC鋼棒。 The chemical composition is by mass%,
C: 0.21 to 0.29%,
Si: 0.80 to 1.40%,
Mn: 1.00 to 2.00%,
Cr: 0.20 to 0.60%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Ni: 0 to 0.50%,
Cu: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.100%,
Al: 0 to 0.100% and
B: 0 to 0.0060%,
The balance consists of Fe and impurities.
In micro-organization
The area ratio of martensite is 70.0% or more,
The area ratio of bainite is 5.0% or more,
The total area ratio of proeutectoid ferrite and pearlite is 5.0% or less (including 0.0%).
The tensile strength TS is 1420 MPa or more, and the tensile strength TS is 1420 MPa or more.
The proof stress YP is 1275 MPa or more,
The total growth is 5.0% or more,
A PC steel rod having a uniform elongation after holding at 180 ° C. for 3 hours or a uniform elongation after holding at 80 ° C. for 3 hours at 2.0% or more.
前記化学組成は、
Ni:0.10~0.50%、
Cu:0.05~0.50%、
Ti:0.005~0.100%、
Al:0.005~0.100%、及び、
B:0.0010~0.0060%、
からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、PC鋼棒。 The PC steel rod according to claim 1.
The chemical composition is
Ni: 0.10 to 0.50%,
Cu: 0.05 to 0.50%,
Ti: 0.005 to 0.100%,
Al: 0.005 to 0.100%, and
B: 0.0010 to 0.0060%,
A PC steel rod containing one or more selected from the group consisting of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018121416A JP7091163B2 (en) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | PC steel rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018121416A JP7091163B2 (en) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | PC steel rod |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020002414A JP2020002414A (en) | 2020-01-09 |
| JP7091163B2 true JP7091163B2 (en) | 2022-06-27 |
Family
ID=69098807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018121416A Active JP7091163B2 (en) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | PC steel rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7091163B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113567242B (en) * | 2021-07-05 | 2022-02-18 | 交通运输部公路科学研究所 | A method for testing the resistance of reinforced concrete or prestressed concrete beams |
| CN115961211B (en) * | 2023-03-16 | 2023-06-06 | 江苏沙钢集团有限公司 | Corrosion-resistant steel bar and production method thereof |
| CN117385277B (en) * | 2023-09-26 | 2026-04-14 | 本钢板材股份有限公司 | Prestressed concrete sleeper reinforcement raw material hot-rolled wire rod and preparation method thereof |
| CN119082621B (en) * | 2024-08-30 | 2026-03-03 | 新余钢铁股份有限公司 | HRB500cE hot-rolled corrosion-resistant anti-seismic steel bar and preparation method thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000026919A (en) | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Kawasaki Steel Corp | Manufacturing method of PC steel bar |
| JP2020002422A (en) | 2018-06-27 | 2020-01-09 | 日本製鉄株式会社 | PC steel bar |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5940208B2 (en) * | 1978-10-23 | 1984-09-28 | 住友金属工業株式会社 | Manufacturing method of high-tensile steel wire rod |
| JPS56119728A (en) * | 1980-02-25 | 1981-09-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of high tensile wire rod |
| JPS61104024A (en) * | 1984-10-25 | 1986-05-22 | Kobe Steel Ltd | Production of high strength and high toughness wire rod |
| JPS63153220A (en) * | 1986-12-16 | 1988-06-25 | Kobe Steel Ltd | Production of wire rod for pc steel bar and steel wire having excellent scale characteristic |
| JPH10317100A (en) * | 1997-05-19 | 1998-12-02 | Nippon Steel Corp | High strength, high toughness rebar |
-
2018
- 2018-06-27 JP JP2018121416A patent/JP7091163B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000026919A (en) | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Kawasaki Steel Corp | Manufacturing method of PC steel bar |
| JP2020002422A (en) | 2018-06-27 | 2020-01-09 | 日本製鉄株式会社 | PC steel bar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020002414A (en) | 2020-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104011251B (en) | The oil well high-strength seamless steel pipe that resistance against sulfide stress cracking is excellent and manufacture method thereof | |
| JP6107437B2 (en) | Manufacturing method of low-alloy high-strength seamless steel pipe for oil wells with excellent resistance to sulfide stress corrosion cracking | |
| US10000833B2 (en) | Thick, tough, high tensile strength steel plate and production method therefor | |
| JP6226086B2 (en) | Rolled steel bar or wire rod for cold forging parts | |
| US10233520B2 (en) | Low-alloy steel pipe for an oil well | |
| US10752979B2 (en) | Low alloy oil-well steel pipe | |
| KR102090196B1 (en) | Rolled bar for cold forging | |
| US11453925B2 (en) | Seamless steel pipe and method for producing same | |
| JP7091163B2 (en) | PC steel rod | |
| JP6055343B2 (en) | Nonmagnetic steel excellent in low-temperature bending workability and method for producing the same | |
| JP2021161445A (en) | Steel wire | |
| WO2016080308A1 (en) | Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component | |
| JP6819198B2 (en) | Rolled bar for cold forged tempered products | |
| KR20210093326A (en) | hot rolled steel | |
| US20190040480A1 (en) | Seamless steel pipe and method for producing same | |
| KR101660616B1 (en) | Steel wire rod with excellent spring workability for high-strength spring, process for manufacturing same, and high-strength spring | |
| JP6315076B2 (en) | Manufacturing method of high strength stainless steel seamless steel pipe for oil well | |
| JP7238282B2 (en) | PC steel bar | |
| US11401594B2 (en) | Hot-rolled steel sheet for coiled tubing and method for manufacturing the same | |
| JP2019059980A (en) | Steel pipe for torsion beam, and method for producing steel pipe for torsion beam | |
| JP6601295B2 (en) | Steel for cold forging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210422 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220420 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220524 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220615 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7091163 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |