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1、低碳锚杆用钢的研究锚杆是锚固在岩体内，维持围岩岩体稳定的杆状结构物。与其他支护相比，其属于一种主动形式[1],具有工艺简单、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。煤巷锚杆的性能要求是杆体材料要有高的强度和高的承载能力，以控制巷道围岩岩体的变形，同时还要求有一定的塑性，以允许巷道围岩有一个卸压和应力重新分布的过程，即适应围岩的变形。控制围岩变形与适应围岩变形是相辅相成缺一不可的。特别是在松软、破碎、膨胀性围岩和采动影响条件下，巷道围岩的强度低，变形量大，此时锚杆杆体的塑性显得尤为重要。随着煤炭资源的不断开采，矿井的开采深度不断
2、增加。可以预计，高强度高塑性锚杆的需求将越来越大。因此，我们希望能够在保持bSOOMpa的前提下，使煤巷锚杆具有更高的塑性(525%)。通常，高强度钢的强度和塑性往往是矛盾的。提高强度时，塑性下降；塑性好的钢，强度则不髙。从目前的研究和发展来看，相变诱发塑性(TransformationInducedPlasticity),简称TRIP[2-5],是一种能够同时提高钢的强度和塑性的有效强韧化方法。1试验方法为获得价格低廉的锚杆用钢，进过分析，我们以工业废钢为原料，再添加适量的Si、Mn合金元素，从而获得我们所需的TRIP钢成分。试验用钢的化学
3、成分见。试验用钢釆用100kg中频炉熔炼，浇铸成50mm300mm的钢锭，铸锭后解锻成18mm棒料，最终经退火后加工成1050mm标准短试样。试验中使用CSS-44300型电子万能试验机进行拉伸试验；用0LYMPUS金相显微镜观察分析试验用钢的组织;用D/Max-3B型X射线衍射仪对残余奥氏体的含量进行测量。热处理工艺试验在4kW箱式炉和自制碱浴炉中进行。热处理工艺为：试样在810°C加热保温50min,340°C、380°C.420°C、460°C等温一定的时间。2试验结果及讨论2.1不同等温温度对Si-Mn系TRIP钢拉伸性能的影响试验在
4、810°C加热，340°C、380°C、420°C、460°C等温lh,其力学性能试验结果见。从可以看出，不同温度等温lh,各试样的延伸率均达到20%以上，其中在340°C等温时，延伸率最高，达到26%,但它的抗拉强度最低，低于800MPa；而在380°C等温时，它的延伸率达到了25%,抗拉强度达到了最髙的850Mpa,同时综合性能b5在该条件下也达到了最高，为21250MPa%；在4609等温时，抗拉强度、延伸率及其综合性能都是最低的。在380°C等温的微观组织图。由可以看出，在810°C加热保温50min,380°C等温lh后，得到的最终
5、的铁素体+贝氏体+残余奥氏体的三相组织。试样在拉伸时，发生TRIP效应，使得试样能够在保证强度的同时提髙了塑性，使得该试样的强度和延伸率达到了良好的匹配。2.2不同等温时间对Si-Mn系TRIP钢拉伸性能的影响从2.1可以看出，在380°C等温时，所设计的TRIP钢具有最佳的b5综合性能，故研究了此温度等温时，等温时间对其强塑性配合的影响。试验在810°C加热,380°C等温10min、20niin、40inin、60min、90min>120min,其力学性能试验结果。从可以看出，随着等温时间的增加，抗拉强度逐渐提高，在等温40min和60
6、min时，基本不变，随后继续升高；延伸率在等温20min时达到峰值，然后又随等温时间的增加而逐渐降低。在等温20min~60min时，抗拉强度保持在840MPa~850MPa之间，在保温120min时，抗拉强度达到最髙的900MPa,而延伸率变为最低的20%；在等温20min时，抗拉强度为844MPa,但延伸率最好，达到最高的31%。从综合性能来看，保温20min时达到顶峰，为26164MPa%,在60min和90min时，基本保持不变。总体看来，b5随等温时间增加先提高然后逐渐降低。等温20min的微观组织图。采用该热处理工艺，810°C正
7、好处于奥氏体和铁素体两相区之间，由于Si是铁素体形成元素，稳定铁素体，净化奥氏体，加快了多边形铁素体的转变，使奥氏体中的碳含量得到提高。当试样在38(rc等温时，随着等温时间的延长，碳向未转变的奥氏体中扩散，奥氏体中的碳浓度得到提高，奥氏体也就越稳定，但等温时间延长的同时，贝氏体转变量也就越多，残余奥氏体量减少，TRIP效应逐渐降低[8]oMn元素除了对钢起到固溶强化的作用还能降低Ms点，提髙残余奥氏体的稳定性[9]。试样通过亚温加热和380°C等温两段热处理,确保了残余奥氏体大量稳定的存在，最后得到了贝氏体、铁素体、残余奥氏体的三相组织。当
8、其在Ms温度以上塑性变形时，该组织必然会产生TRIP效应而对塑性有所贡献，使伸长率大幅度提高。3本试验材料力学性能与其他材料力学性能对比本试验中，810°C加热保温
