使用屈服碳当量Rceq作指导轧钢及炼钢生产的意义

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根据钢坯成分分批轧制是热轧带肋钢筋根据炼钢成分控制、进行原料管理和保证螺纹钢成品物理性能的重要手段之一．在一定轧制生产条件下,钢材成品强度与钢坯碳当量和产品规格有统计意义上的定量关系．

热轧钢筋中的主要合金元素C、Mn、Si、V、Cr等对其力学性能起着决定因素：

C在Fe中形成间隙固溶体起固溶强化作用不过由于其在铁中的溶解度很低（在温度为721℃时C的溶解度为0∙018％）且随着温度的下降而大大下降因而C在组织中主要以渗碳体（或珠光体）形式存在此时能产生显著的组织强化作用（相变强化）但随着C含量的增加强度硬度增加塑韧性则下降；

Mn在Fe中形成置换固溶体主要起固溶强化作用提高抗拉强度和屈服点但提高Mn含量会对钢的焊接性能产生不利影响；

Si在Fe中形成置换固溶体也有固溶强化作用提高强度但降低钢的冲击韧性和塑性适量的Si能较显著地提高钢的弹性极限、屈服强度和疲劳强度．

当然钢中的Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｎｉ、Cｒ、Cｕ等元素也会对强度起作用不过由于其含量甚微（特别是在转炉钢中）因而不能也不宜作为主要的强化元素来考虑．

碳当量公式C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15中之所以无Si元素在内是因为标准中的Ceq主要是作为评定和控制钢材焊接性能的一种参考指标而设．而对于钢材金相组织为铁素体、珠光体类的低碳、低合金钢的强化机理定量描述得比较详细的著名的Hall-PetCh公式显示以及相当多的生产厂家的生产实践证明：在热轧钢筋钢坯中的Si比Mn元素对铁素体的固溶强化作用更为显著．

V钒元素是熔炼时特意添加的合金元素。钢中加入V钒元素后：可显著提高钢材强度,细化钢的晶粒,钒的化合物具有高温稳定性，使钢的高温硬度提高。另外钒也是钢的优良脱氧剂。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。钢中加钒合金可大幅细化组织晶粒，提高强度和韧性。V合金对钢筋力学性能影响的作用效果比Mn,Si作用更高达15倍左右.

因此仅用Ceq(焊接碳当量)作为唯一的化学成分综合控制方法，做为轧钢指导生产显然不合理．

经查阅相关文献,对历年钢坯化学成份与成品力学性能进行多元数据分析,得出V合金钢坯指导生产用屈服碳当量(Rceq)的接近函数,并通过批量验证函数指导意义真实有效,现提出V合金钢坯用屈服碳当量(Rceq)作指导轧钢生产的建议:

屈服碳当量用Rceq表示,指导公式为

Rceq=Ceq+Si/5.65+2.903*V

或Rceq=C+Mn/6+(Cr+Mo)/5+(Cu+Ni)/15+Si/5.65+3.103*V

HRB400钢坯Rceq值:0.617-0.696

HRB500钢坯Rceq值:0.762-0.842

请质检，炼钢，轧钢同业人员及科研人员验证交流。

江苏省扬州市秦邮特种金属材料有限公司

轧钢分厂 技术部

郭龙 13473500058

参考资料

• 1李本伟,卢敏辉．HRB335热轧带肋钢筋屈服强度模型研究：南方金属，2006年
• 2余宗森,袁泽喜,李士琦等．钢的成分、残留元素及其性能的定量关系：北京:冶金工业出版社，2001
• 3使用屈服碳当量Rceq作指导轧钢及炼钢生产的意义 ．钢铁人社区．2023-10-07[引用日期2023-10-07]
• ４郭龙　碳素结构钢轧制力学性能与化学成分的线性关系　江苏扬州秦邮特种金属材料有限公司　2023-10
• ５王有铭,李曼云,韦 光·钢的控制轧制和控制冷却　北京:冶金工业出版社　1995.
  
  

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屈服碳当量
碳当量公式Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15中之所以无Si元素在内是因为标准中的Ceq主要是作为评定和控制钢材焊接性能的一种参考指标而设．而对于钢材金相组织为铁素体、珠光体类的低碳、低合金钢的强化机理定量描述得比较详细的著名的Hall-PetCh公式显示以及相当多的生产厂家的生产实践证明：在碳素结构钢中的Si、V、Ni等合金比Mn元素对铁素体的固溶强化作用更为显著．与焊接强度不同，对以屈服强度为主的力学性能影响更强。因此结合相关文献对历年碳素结构钢化学成份与成品力学性能进行多元数据分析,得出指导生产用屈服碳当量(Rceq) [1] 的接近函数,并通过批量验证函数指导意义真实有效。

中文名 屈服碳当量 [1] 外文名Rceq  所属学科冶炼、金属压延

算    法Rceq=C+Mn/6+(Cr+Mo)/5+(Cu+Ni)/15+Si/5.65+3.103*V算法（或）Rceq=Ceq+Si/5.65+2.903*V

目录

• 1
  
  

原理
碳素结构钢中主要合金元素C、Mn、Si、V、Cr、Ni等对其力学性能起着决定因素：
C在Fe中形成间隙固溶体起固溶强化作用不过由于其在铁中的溶解度很低（在温度为721℃时C的溶解度为0∙018％）且随着温度的下降而大大下降因而C在组织中主要以渗碳体（或珠光体）形式存在此时能产生显著的组织强化作用（相变强化）但随着C含量的增加强度硬度增加塑韧性则下降；
Mn在Fe中形成置换固溶体主要起固溶强化作用提高抗拉强度和屈服点但提高Mn含量会对钢的焊接性能产生不利影响；
Si在Fe中形成置换固溶体也有固溶强化作用提高强度但降低钢的冲击韧性和塑性适量的Si能较显著地提高钢的弹性极限、屈服强度和疲劳强度．
虽然钢中的Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｎｉ、Cｒ、Cｕ等元素也会对强度起作用不过由于其含量甚微（特别是在转炉钢中）因而不能也不宜作为主要的强化元素来考虑 [2-3]．
碳当量公式Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15中之所以无Si元素在内是因为标准中的Ceq主要是作为评定和控制钢材焊接性能的一种参考指标而设．而对于钢材金相组织为铁素体、珠光体类的低碳、低合金钢的强化机理定量描述得比较详细的著名的Hall-PetCh公式显示以及相当多的生产厂家的生产实践证明：在碳素结构钢中的Si比Mn元素对铁素体的固溶强化作用更为显著．
V钒元素是熔炼时特意添加的合金元素。钢中加入V钒元素后：可显著提高钢材强度,细化钢的晶粒,钒的化合物具有高温稳定性，使钢的高温硬度提高。另外钒也是钢的优良脱氧剂。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。钢中加钒合金可大幅细化组织晶粒，提高强度和韧性。V合金对力学性能影响的作用比Mn,Si作用更高达15倍左右.
因此经查阅相关文献,对历年碳素结构钢坯化学成份与成品力学性能进行多元数据分析,得出屈服碳当量(Rceq)的接近函数,并通过大量验证函数指导意义真实有效,提出屈服碳当量(Rceq) [1] 作指导轧钢，炼钢生产的实用指标。
特点：对常用碳素结构钢调控力学性能用的合金Mn、Si、V折合碳的当量，与力学性能形成正相关指标。

参考资料

• 1李本伟,卢敏辉．HRB335热轧带肋钢筋屈服强度模型研究：南方金属，2006年
• 2余宗森,袁泽喜,李士琦等．钢的成分、残留元素及其性能的定量关系：北京:冶金工业出版社，2001
• 3使用屈服碳当量Rceq作指导轧钢及炼钢生产的意义 ．钢铁人社区．2023-10-07[引用日期2023-10-07]
• ４郭龙　碳素结构钢轧制力学性能与化学成分的线性关系　江苏扬州秦邮特种金属材料有限公司　2023-10
• ５王有铭,李曼云,韦 光·钢的控制轧制和控制冷却　北京:冶金工业出版社　1995.
  
  

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