本發明涉及金屬材料加工與成型技術領域，具體涉及一種預應力鋼筋及其加工方法。
背景技術：
預應力鋼筋是一種高效、節能的新型建筑金屬材料，開發和推廣使用最早見于上世紀八、九十年代的日本，它以熱軋盤條為原料，采用“拉拔減徑→刻痕→淬火→回火”工藝生產，產品具有高強韌性、低松弛性、良好的可焊性、良好的鐓鍛性、良好的混凝土粘結性等特點，廣泛應用于各類建筑工程的高預應力構件中，如：高強度預應力混凝土離心管樁、電桿、高架橋墩、鐵路軌枕高預應力構件中。由于強度和性能的提高，可以顯著減少鋼材使用量，提高鋼材使用效率，有利于創建節約型社會。隨著預應力鋼筋的市場需求量上升、鋼筋生產線的增多，鋼筋的加工質量越來越成為預應力鋼筋的生產的限制性關鍵環節，現有技術中由于鋼筋加工方法的原因導致預應力鋼筋出現一些問題，如鋼筋在拉拔減徑過程中頻繁斷裂，鋼筋強度波動大、伸長率偏低，鋼筋在使用過程中發生滯后斷裂等等。
技術實現要素：
鑒于上述現有技術中的缺陷，本發明要解決的技術問題是，提供一種預應力鋼筋的化學組分及其加工方法，要求加工出的預應力鋼筋強度高，延伸率高，且具有良好的抗滯后斷裂特性。
鑒于上述要解決的技術問題，本發明提供如下的技術解決方案：一種預應力鋼筋，包括如下重量份的化學成分：碳0.34-0.44%、硅0.42-0.52%、錳0.73-0.75%、鉻0.70-0.74%、鉬0.30-0.31%、鎢0.37-0.57%、銅≤0.21%、磷≤0.026%、硫≤0.014%、鑭系稀土0.13-0.15%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
優選的，包括如下重量份的化學成分：碳0.38%、硅0.45%、錳0.72%、鉻0.73%、鉬0.31%、鎢0.45%、銅0.15%、磷0.015%、硫0.013%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
優選的，包括如下重量份的化學成分：碳0.41%、硅0.43%、錳0.74%、鉻0.72%、鉬0.30%、鎢0.50%、銅0.13%、磷0.017%、硫0.011%、鑭系稀土0.14%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
優選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭16-20%、鈰22-24%、鐠24-27%、釹16-18%、鏑13-16%，其余鑭系元素4-5%，鑭系稀土各組分之和為100%。
進一步優選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭18%、鈰23%、鐠25%、釹17%、鏑13%，其余鑭系元素4%。
進一步優選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭17%、鈰24%、鐠24%、釹16%、鏑14%，其余鑭系元素5%。
本發明還提供一種加工上述預應力鋼筋的方法，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到965-988℃，保持加熱溫度時長4-6分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為205-218℃/s，淬火冷卻時間位10-27s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下13-23℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到525-575℃，保溫10-20s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫，首先用水冷方法以2-3℃/s的冷卻速度冷卻至357-367℃，然后空冷至283-303℃，再用水冷方法以2-3℃/s的冷卻速度冷卻至233-243℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
優選的，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到976℃，保持加熱溫度時長5分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為209℃/s，淬火冷卻時間17s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下17℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到545℃，保溫15s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明采用特殊的配方，使鋼筋具有較好的力學特性的基礎；加上本發明采用嚴格控制加工條件的加工工藝，在傳統的“拉拔減徑→刻痕→淬火→回火”工藝基礎上，加強溫度時間條件的控制，尤其在回火后的冷卻步驟中，以水冷和空冷方式交替使用。最終加工出的鋼筋的本身強度超過了2000mpa，延伸率大于8%，且具有較好的延性和抗滯后斷裂特性，將這種鋼筋應用在預應力鋼筋混凝土構件中，在張拉鋼筋時能夠大大降低鋼筋的斷筋率，延長了預應力鋼筋的使用壽命，節省了成本。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明的技術方案。這些實施例僅用于說明本發明的最優方案而不用于限制本發明的保護范圍。
實施例1，
一種預應力鋼筋及其加工方法，包括如下重量份的化學成分：碳0.38%、硅0.45%、錳0.72%、鉻0.73%、鉬0.31%、鎢0.45%、銅0.15%、磷0.015%、硫0.013%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
其中鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭18%、鈰23%、鐠25%、釹17%、鏑13%，其余鑭系元素4%。
上述預應鋼筋的加工方法，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到965℃，保持加熱溫度時長6分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為205℃/s，淬火冷卻時間位10s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下13℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到525℃，保溫10s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至357℃，然后空冷至283℃，再用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至233℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
實施例2，
一種預應力鋼筋，包括如下重量份的化學成分：碳0.41%、硅0.43%、錳0.74%、鉻0.72%、鉬0.30%、鎢0.50%、銅0.13%、磷0.017%、硫0.011%、鑭系稀土0.14%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
其中鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭17%、鈰24%、鐠24%、釹16%、鏑14%，其余鑭系元素5%。
上述預應鋼筋的加工方法，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到988℃，保持加熱溫度時長4分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為218℃/s，淬火冷卻時間位27s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下23℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到575℃，保溫20s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以3℃/s的冷卻速度冷卻至367℃，然后空冷至303℃，再用水冷方法以3℃/s的冷卻速度冷卻至243℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
實施例3，
一種預應力鋼筋，包括如下重量份的化學成分：碳0.34%、硅0.42%、錳0.73%、鉻0.70%、鉬0.30%、鎢0.37%、銅0.21%、磷0.026%、硫0.014%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
其中鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭16%、鈰24%、鐠25%、釹16%、鏑15%，其余鑭系元素4%。
上述預應鋼筋的加工方法，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到976℃，保持加熱溫度時長5分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為209℃/s，淬火冷卻時間17s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下17℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到545℃，保溫15s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
實施例4，
一種預應力鋼筋，包括如下重量份的化學成分：碳0.44%、硅0.52%、錳0.75%、鉻0.74%、鉬0.31%、鎢0.57%、銅0.15%、磷0.015%、硫≤0.011%、鑭系稀土0.15%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。
其中鑭系稀土包括如下重量份化學成分：鑭20%、鈰22%、鐠24%、釹16%、鏑13%，其余鑭系元素5%，鑭系稀土各組分之和為100%。
上述預應鋼筋的加工方法，包括如下步驟：
（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；
（2）將軋好的鋼筋送入感應加熱爐加熱到972℃，保持加熱溫度時長5分鐘；
（3）將感應加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為212℃/s，淬火冷卻時間位22s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉換起始溫度以下21℃；
（4）將淬火后的鋼筋經過回火加熱到540℃，保溫16s；
（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫，首先用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至294℃，再用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預應力鋼筋。
將上述實施例制備的預應力鋼筋進行力學實驗，其中對比實驗例為采用現有加工工藝制作的預應力鋼筋。實驗結果如下：
實驗結果表明，本發明加工制作的預應力鋼筋與現有技術的預應力鋼筋相比，在抗壓強度、延伸率及張拉斷筋率上都有明顯的優勢，尤其是實施例1和實施例2中的制作的預應力鋼筋的優勢更加明顯，因此實施例1和實施例2中的預應力鋼筋的化學成分配比及加工工藝是比較優選的方案。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。