引言 锚杆是锚固在岩体内，维持围岩岩体稳定的

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1、引言锚杆是锚固在岩体内，维持围岩岩体稳定的引言　　　　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

2、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σb≥800Mpa的前提下，使煤巷锚杆具有更高的塑性（δ5≥25%）。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，强度则不高。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

3、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。试验用钢的化学成分见。试验用钢采用100kg中频炉熔炼，浇铸成φ50mm300mm的钢锭，铸锭后解锻成φ18mm棒料，最终经退火后加工成φ1050mm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OLYMPUS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

4、体的含量进行测量。热处理工艺试验在4kn系TRIP钢拉伸性能的影响　　试验在810℃加热，340℃、380℃、420℃、460℃等温1h，其力学性能试验结果见。　　从可以看出，不同温度等温1h，各试样的延伸率均达到20%以上，其中在340℃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℃等温时，它的延伸率达到了25%，抗拉强度达到了最高的850Mpa，同时综合性能σbδ5在该条件下也达到了最高，为21250MPa%；在460℃等温时，抗拉强度、

5、延伸率及其综合性能都是最低的。在380℃等温的微观组织图。　　由可以看出，在810℃加热保温50min，380℃等温1h后，得到的最终的铁素体+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高了塑性，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℃等温时，所设计的TRIP钢具有最佳的σbδ5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

6、的影响。试验在810℃加热，380℃等温10min、20min、40min、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60min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，抗拉强度达到最高的900MPa，而延伸率变为最低的20%；在等温20min时，抗拉强度为844

7、MPa，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，σbδ5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℃正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380℃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

8、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]。Mn元素除了对钢起到固溶强化的作用还能降低Ms点，提高残余奥氏体的稳定性[9]。试样通过亚温加热和380℃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