预应力混凝土用钢棒英文全称为Steel Bar for Prestressed Concrete,故又称PC钢棒。其优点显著,主要在强度、焊接性能、镦锻性能以及与水泥的握裹力等方面表现卓著,在预应力构件中应用较多。与国外相比我国部分企业生产的PC钢棒在综合性能上均有较大的差距,部分产品的强度、屈强比、韧性等指标不达标,同时力学性能不集中、波动较大的现象比较严重。本课题针对国产PC钢棒存在的上述问题以及钢棒的断裂现象,从母材的生产以及钢棒的深加工过程着手,采用正交实验对热处理制度进行优化,分析钢棒发生断裂现象的原因并提出解决措施、研究了合金元素V在钢棒制备过程中的作用以及时效处理对钢棒屈强比的影响,并取得了以下成果。(1)优化后的热处理制度为900℃淬火、保温14min、室温水冷却+430℃回火、保温6min、空冷。(2)钢棒的墩头断裂是由于非金属夹杂物和异常组织造成的,延迟断裂是由于氢的存在和非金属夹杂物(特别是Mn S)共同作用造成的,解决钢棒的断裂问题除了要使用清洁原料,加强脱硫操作,控制夹杂物之外,还需要对钢棒的储运条件提出严格要求。(3)两种母材进行比较,30Mn Si V的抗拉强度高出30Mn Si约40MPa,而断后伸长率较低,但仍然满足国标要求。热处理后,30Mn Si V比30Mn Si的抗拉强度平均高出42MPa,屈服强度高出约78MPa,造成钢棒的屈强比升高。(4)钒在钢棒中主要起到细化晶粒的作用,并且这种提升作用随着淬火温度的升高越来越明显,同时钒的存在还可改善钢棒的抗延迟断裂性能。(5)两种时效处理均可降低钢棒的屈服强度,降低屈强比,但对钢棒的抗拉强度影响不是很大。人工时效比自然时效对钢棒的力学性能影响更大,这是由于人工时效提供的原子驱动力较大的缘故。