本发明涉及金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种预应力钢筋及其加工方法。
背景技术：
预应力钢筋是一种高效、节能的新型建筑金属材料，开发和推广使用最早见于上世纪八、九十年代的日本，它以热轧盘条为原料，采用“拉拔减径→刻痕→淬火→回火”工艺生产，产品具有高强韧性、低松弛性、良好的可焊性、良好的镦锻性、良好的混凝土粘结性等特点，广泛应用于各类建筑工程的高预应力构件中，如：高强度预应力混凝土离心管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕高预应力构件中。由于强度和性能的提高，可以显著减少钢材使用量，提高钢材使用效率，有利于创建节约型社会。随着预应力钢筋的市场需求量上升、钢筋生产线的增多，钢筋的加工质量越来越成为预应力钢筋的生产的限制性关键环节，现有技术中由于钢筋加工方法的原因导致预应力钢筋出现一些问题，如钢筋在拉拔减径过程中频繁断裂，钢筋强度波动大、伸长率偏低，钢筋在使用过程中发生滞后断裂等等。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题是，提供一种预应力钢筋的化学组分及其加工方法，要求加工出的预应力钢筋强度高，延伸率高，且具有良好的抗滞后断裂特性。
鉴于上述要解决的技术问题，本发明提供如下的技术解决方案：一种预应力钢筋，包括如下重量份的化学成分：碳0.34-0.44%、硅0.42-0.52%、锰0.73-0.75%、铬0.70-0.74%、钼0.30-0.31%、钨0.37-0.57%、铜≤0.21%、磷≤0.026%、硫≤0.014%、镧系稀土0.13-0.15%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
优选的，包括如下重量份的化学成分：碳0.38%、硅0.45%、锰0.72%、铬0.73%、钼0.31%、钨0.45%、铜0.15%、磷0.015%、硫0.013%、镧系稀土0.13%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
优选的，包括如下重量份的化学成分：碳0.41%、硅0.43%、锰0.74%、铬0.72%、钼0.30%、钨0.50%、铜0.13%、磷0.017%、硫0.011%、镧系稀土0.14%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
优选的，所述镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧16-20%、铈22-24%、镨24-27%、钕16-18%、镝13-16%，其余镧系元素4-5%，镧系稀土各组分之和为100%。
进一步优选的，所述镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧18%、铈23%、镨25%、钕17%、镝13%，其余镧系元素4%。
进一步优选的，所述镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧17%、铈24%、镨24%、钕16%、镝14%，其余镧系元素5%。
本发明还提供一种加工上述预应力钢筋的方法，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到965-988℃，保持加热温度时长4-6分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为205-218℃/s，淬火冷却时间位10-27s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下13-23℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到525-575℃，保温10-20s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温，首先用水冷方法以2-3℃/s的冷却速度冷却至357-367℃，然后空冷至283-303℃，再用水冷方法以2-3℃/s的冷却速度冷却至233-243℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
优选的，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到976℃，保持加热温度时长5分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为209℃/s，淬火冷却时间17s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下17℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到545℃，保温15s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷却速度冷却至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷却速度冷却至240℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用特殊的配方，使钢筋具有较好的力学特性的基础；加上本发明采用严格控制加工条件的加工工艺，在传统的“拉拔减径→刻痕→淬火→回火”工艺基础上，加强温度时间条件的控制，尤其在回火后的冷却步骤中，以水冷和空冷方式交替使用。最终加工出的钢筋的本身强度超过了2000mpa，延伸率大于8%，且具有较好的延性和抗滞后断裂特性，将这种钢筋应用在预应力钢筋混凝土构件中，在张拉钢筋时能够大大降低钢筋的断筋率，延长了预应力钢筋的使用寿命，节省了成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的技术方案。这些实施例仅用于说明本发明的最优方案而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1，
一种预应力钢筋及其加工方法，包括如下重量份的化学成分：碳0.38%、硅0.45%、锰0.72%、铬0.73%、钼0.31%、钨0.45%、铜0.15%、磷0.015%、硫0.013%、镧系稀土0.13%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
其中镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧18%、铈23%、镨25%、钕17%、镝13%，其余镧系元素4%。
上述预应钢筋的加工方法，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到965℃，保持加热温度时长6分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为205℃/s，淬火冷却时间位10s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下13℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到525℃，保温10s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温：首先用水冷方法以2℃/s的冷却速度冷却至357℃，然后空冷至283℃，再用水冷方法以2℃/s的冷却速度冷却至233℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
实施例2，
一种预应力钢筋，包括如下重量份的化学成分：碳0.41%、硅0.43%、锰0.74%、铬0.72%、钼0.30%、钨0.50%、铜0.13%、磷0.017%、硫0.011%、镧系稀土0.14%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
其中镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧17%、铈24%、镨24%、钕16%、镝14%，其余镧系元素5%。
上述预应钢筋的加工方法，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到988℃，保持加热温度时长4分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为218℃/s，淬火冷却时间位27s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下23℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到575℃，保温20s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温：首先用水冷方法以3℃/s的冷却速度冷却至367℃，然后空冷至303℃，再用水冷方法以3℃/s的冷却速度冷却至243℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
实施例3，
一种预应力钢筋，包括如下重量份的化学成分：碳0.34%、硅0.42%、锰0.73%、铬0.70%、钼0.30%、钨0.37%、铜0.21%、磷0.026%、硫0.014%、镧系稀土0.13%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
其中镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧16%、铈24%、镨25%、钕16%、镝15%，其余镧系元素4%。
上述预应钢筋的加工方法，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到976℃，保持加热温度时长5分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为209℃/s，淬火冷却时间17s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下17℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到545℃，保温15s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷却速度冷却至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷却速度冷却至240℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
实施例4，
一种预应力钢筋，包括如下重量份的化学成分：碳0.44%、硅0.52%、锰0.75%、铬0.74%、钼0.31%、钨0.57%、铜0.15%、磷0.015%、硫≤0.011%、镧系稀土0.15%、残余元素0-0.03%，余量为铁。
其中镧系稀土包括如下重量份化学成分：镧20%、铈22%、镨24%、钕16%、镝13%，其余镧系元素5%，镧系稀土各组分之和为100%。
上述预应钢筋的加工方法，包括如下步骤：
（1）按照重量百分比在钢厂冶炼并轧成钢筋；
（2）将轧好的钢筋送入感应加热炉加热到972℃，保持加热温度时长5分钟；
（3）将感应加热完成的钢筋直接用淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度控制为212℃/s，淬火冷却时间位22s，使钢筋温度冷却到马氏体转换起始温度以下21℃；
（4）将淬火后的钢筋经过回火加热到540℃，保温16s；
（5）将回火后的钢筋冷却至室温，首先用水冷方法以2℃/s的冷却速度冷却至360℃，然后空冷至294℃，再用水冷方法以2℃/s的冷却速度冷却至240℃，最后空冷至室温，得到预应力钢筋。
将上述实施例制备的预应力钢筋进行力学实验，其中对比实验例为采用现有加工工艺制作的预应力钢筋。实验结果如下：
实验结果表明，本发明加工制作的预应力钢筋与现有技术的预应力钢筋相比，在抗压强度、延伸率及张拉断筋率上都有明显的优势，尤其是实施例1和实施例2中的制作的预应力钢筋的优势更加明显，因此实施例1和实施例2中的预应力钢筋的化学成分配比及加工工艺是比较优选的方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。