混凝土鋼筋顯微結構分析金相顯微鏡
混凝土鋼筋中,鈮合金元素用來取代一部分的釩合金元素,預期保有晶粒細化與固溶強化的效果。
但是,將釩與鈮以3:1的比例下添加至鋼筋中會在拉伸試驗中發現降伏點消失的情況,
因此,將含鈮以及不含鈮鋼筋作一系列的顯微結構分析,以探討降伏點消失的原因。
將含鈮鋼筋以及不含鈮鋼筋兩種鋼材分析金相顯微組織,發現在鋼筋表面、1/2半徑處、
中心處的顯微結構并無明顯變化。此外,在含鈮鋼筋中可以發現隨著鋼筋尺寸越大(成形應變量越小),
則波來鐵越增加以及高溫肥粒鐵越減少。值得注意的是:含鈮鋼筋會產生多的費德曼肥粒鐵,
若與不含鈮鋼筋組織作比較。再者,將含鈮鋼筋中的費德曼肥粒鐵以SEM顯微鏡的分析方式,
可觀察到更細部的費德曼肥粒鐵外貌。再將費德曼肥粒鐵以及高溫肥粒鐵以TEM的分析,
可以得到兩者內部差排結構的不同,并且可以明顯發現在費德曼肥粒鐵與高溫肥粒鐵的接觸界面處有偏高的差排密度。
由一系列拉伸試驗所獲得的應力應變圖,對照所對應的顯微組織,
明白地顯示含鈮的鋼筋大約含有體積百分比5% 費德曼肥粒鐵(其差排密度約2.46±0.91)×1014 m-2 ,
此乃造成降伏點消失的主要原因。
將含鈮鋼筋施以低溫回火的熱處理(300℃,10hrs),發現原先的連續平滑的應力應變曲線會因為
回火處理的關系而轉變成不連續且有降伏點的應力應變曲線。
再以TEM顯微鏡分析費德曼肥粒鐵的差排密度,發現降為
(8.97±2.91)×1013 m-2 。此結果更肯定費德曼肥粒鐵之差排密度對降伏點現象之影響。