热轧H型钢翼缘和腹板力学性能对比分析

对比分析了热轧H型钢翼缘和腹板的室温拉伸性能、低温冲击性能和显微组织的差别。结果表明,腹板屈服强度、抗拉强度和低温冲击吸收功高于翼缘,尤其是低温冲击吸收功提高明显;腹板晶粒呈扁平状,但尺寸细小且分布均匀.其综合力学性能优于晶粒呈等轴状的翼缘。

铌钒微合金化对大规格耐候热轧H型钢力学性能的影响

通过试验对比了铌微合金化与钒微合金化成分对大规格耐候热轧H型钢力学性能的影响。结果表明:采用铌微合金化能够获得相对细小且均匀的显微组织,明显改善低温韧性,提升塑性指标,且对提升强度更有利。

变形工艺对GCr15钢在线球化的影响

根据离异共析原理,对GCr15钢采用先促进碳化物析出,再变形破碎的工艺,即分别采用两道次变形工艺和三道次变形工艺在Gleeble-2000型热模拟机进行变形实验,对比不同变形工艺下GCr15钢的显微组织和硬度,分析变形道次、碳化物析出区间冷却起始温度和冷却速度对组织球化的影响。结果表明:三道次变形工艺在实现GCr15钢组织球化和材料软化方面较两道次变形工艺有明显优势;对于GCr15钢,在三道次变形工艺中,把未再结晶区变形温度控制在900℃,并在900～800℃采用1℃/s的冷却速度,能够形成大量的球化组织,材料明显软化,可实现钢大部分组织在线球化。

中国重型热轧H型钢的开发和应用现状

近年来,在大高度和大跨度钢结构加工领域,重型热轧H型钢有逐步替代大尺寸焊接H型钢的趋势。本文介绍了中国重型热轧H型钢的生产设备、技术及应用现状,并简要阐述了重型热轧H型钢的发展方向。

控温轧制对钒微合金热轧H型钢力学性能的影响

通过对比试验分析了钒合金化及三种不同控温轧制条件对热轧H型钢综合力学性能的影响。结果表明,当V含量从0.02 wt%增加至0.10 wt%时,每增加0.02 wt%,屈服强度升高19~45 MPa,抗拉强度升高12~60 MPa,断后伸长率变化无规律,而-20℃冲击功总体上呈先升高再降低的趋势。当V含量控制在0.06wt%~0.08wt%且930~950℃控温轧制时,能获得综合力学性能优良的热轧H型钢。

国内外桥梁结构用钢的现状

国外已开发出屈服强度960 MPa的高强度桥梁结构用钢,以及屈服强度690MPa的耐候桥梁结构用钢产品,均已在工程中实际应用;国内开发出与HPS 70W接近的高性能桥梁结构用钢,并已实际使用,但产品在在可焊性、耐候性方面的差距较大。

海洋石油平台用热轧H型钢FCAW焊接接头组织与性能

通过对SM490YB热轧H型钢进行FCAW焊接工艺试验,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝微观组织,分析焊接工艺对焊接接头微观组织演变和力学性能的影响。结果表明,FCAW焊接接头组织基本由不同形貌的铁素体和珠光体构成。受多层多道焊影响粗晶区组织变化较大。焊接接头无软化区,各部位硬度均高于母材。焊接接头室温抗拉强度为527.0 MPa,断裂位置在母材,满足EN10225标准要求。焊接接头的-20℃冲击吸收功平均值都大于36J,冲击韧性良好。

厚壁热轧H型钢沿翼缘宽度方向低温冲击功变化规律

研究了厚壁热轧H型钢翼缘宽度方向低温冲击功及显微组织的变化规律。结果表明:从翼缘端部到翼缘根部,铁素体晶粒尺寸逐渐增大,尺寸均匀性变差,低温冲击功大幅下降。

热轧H型钢表面红锈分析

对比分析了350×175和294×200规格热轧H型钢的终轧温度和化学成分对产品表面红锈的影响。通过对比分析得出以下结论:表面红锈主要集中在翼缘端部和腹板中部;随着终轧温度升高和Si含量降低,表面红锈区域缩小。

低温高韧性热轧H型钢产品开发

通过马钢多年来的持续努力,成功开发出满足-50℃冲击性能要求的热轧H型钢生产技术,使H型钢能够在-50℃及以下低温环境下具有良好的抗低温冲击韧性。

Q355ME耐低温角钢冲击韧性分析

采用系列冲击试验测定Q355ME耐低温角钢在-100~25℃的冲击值和脆性断面率,通过扫描电镜对冲击断口形貌进行观察。结果表明:试样钢的冲击温度在0℃以上时,冲击功基本保持不变;在0^-40℃时,冲击功呈缓慢降低的趋势;在-40^-60℃时,冲击功呈显著下降趋势;在-60^-100℃时,冲击功又呈缓慢降低趋势,采用FATT 50和ETT 50评价韧脆转变温度分别为-48℃和-57℃。在-40℃时,试验钢韧性区断口形貌为圆形等轴韧窝,在-60℃时,韧性区断口形貌为圆形韧窝和部分撕裂韧窝,材料在向脆性过渡区时有解理断面的趋势。

耐候热轧H型钢连续冷却转变规律研究

通过热模拟试验,对比研究不同合金元素与冷却速率对耐候热轧H型钢显微组织转变的影响规律。

桥梁结构用钢的现状及发展

国内钢结构用钢朝着采用热轧H型钢替代部分钢结构的方向发展,但面临热轧H型钢的规格配套及钢种匹配还不完善等问题,在相关标准及设计规范方面有待开展进一步研究。

轧后控冷对厚壁热轧H型钢力学性能的影响

对比分析了不同轧后控冷工艺对厚壁热轧H型钢产品力学性能的影响。结果表明,对于翼缘厚度为50 mm的热轧H型钢,采用轧后控冷工艺,其屈服强度可达397 MPa,抗拉强度可达543 MPa,断后伸长率为29.5%,0℃冲击功均值为132 J;实际生产中,控冷段轧件表面冷速不低于54℃/s,出控冷段时轧件表面温度不高于590℃,既能获得优良的力学性能,又能满足组产经济性的要求。

轧制温度对耐候热轧H型钢力学性能的影响

根据热轧H型钢翼缘厚度方向变形集中在万能轧制阶段的特点,将万能阶段开轧温度设定在800~1000℃,其余主要工艺参数不变。通过对热轧H型钢进行力学性能检验及显微组织对比分析,发现铁素体晶粒尺寸及外形对产品力学性能有至关重要的影响,而万能阶段开轧温度对铁素体晶粒尺寸及外形存在显著影响。当开轧温度在1000~950℃时,虽然能够实现奥氏体动态再结晶,但在轧后分别从900和850℃空冷时,再结晶晶粒长大迅速,也易出现反常长大。当开轧温度为1000℃时,铁素晶粒尺寸不一,存在明显的混晶,当温度降低至950℃时,虽然混晶情况有所改善,但依然无法消除。在温度降低至900℃时,不仅能够完成奥氏体动态再结晶,而且轧后空冷起始温度降低至800℃,再结晶晶粒长大被抑制,形成了细小且均匀的初始奥氏体组织,此时的铁素体晶粒为10~30μm的等轴状。当温度进一步降低至850~800℃时,因无法达到促进奥氏体动态再结晶的热激活能需求,仅在未再结晶区进行了变形,最终形成扁平状铁素体晶粒,长轴与短轴尺寸比例接近2∶1,长轴尺寸减小不明显,短轴尺寸进一步减小。正因为如此,随着开轧温度从1000℃降低至900℃,铁素体晶粒尺寸减小,从而增加了晶界面积,降低了应力集中程度,增大了瞬时变形的均匀分配能力,使得产品屈服强度从369 MPa升高至415 MPa,抗拉强度从508 MPa升高至546 MPa,断后伸长率从30.0%升高至31.5%,低温冲击功均值从36 J提升至99 J;当温度降低至850~800℃时,扁平状铁素体晶粒进一步增大了晶界面积,使得产品屈服强度和抗拉强度分布进一步升高至468 MPa和567 MPa,但由于长、短轴差距增大,导致塑性变形时需要协调转动而产生畸变能,断后伸长率降低至27.5%,低温冲击功均值提升至109 J,此时屈强比已达到0.83。鉴于降低开轧温度影响生产节奏,同时考虑万能轧机负荷、能耗及辊耗等经济因素,900~850℃是较为理想的开轧温度区间,此时产品不仅强度及塑性指标均保持在较高的水平,而且韧性指标大幅提升,耐候热轧H型钢的综合力学性能得到明显改善。

翼缘厚度80~120mm重型热轧H型钢翼缘变形渗透研究

针对翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢的开发,采用有限元模拟技术,对其变形过程进行了分析,研究了翼缘变形渗透情况。结果表明,翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢变形后,距其翼缘内侧30%ti处存在最小等效塑性应变区,即该部位变形渗透效果最差;成品翼缘厚大于100 mm时,翼缘心部与翼缘外侧总等效塑性应变均值之差约为0.10,变形渗透程度不良,在成品道次开轧前,将翼缘表面温度降至900℃左右,其变形渗透程度得到显著改善;成品翼缘厚小于100 mm时,随着中间坯翼缘厚度由95 mm减小至80 mm,其变形渗透良好,变形更加均匀。

控轧温度对含Nb热轧H型钢组织性能的影响

通常采用优化孔型的方法使型钢产品变形更加均匀,从而获得理想的显微组织,提升产品性能。但是孔型优化对于变形量分配的调整幅度有限,无法满足多数高品质钢的控轧要求。根据轧制规程设计,H型钢翼缘变形全部集中在万能轧制阶段,为此,研究了在万能轧制段控轧温度对含Nb热轧H型钢组织和性能的影响。结果表明,随着控轧温度的升高,显微组织中铁素体形状由扁平状逐渐变为等轴状,铁素体晶粒平均尺寸先减小后增大且在900℃时晶粒尺寸最小。当控轧温度控制在850~900℃区段,不仅有效提高生产效率,而且其显微组织为细小均匀的等轴状铁素体+少量珠光体,该温度下试验钢的强度指标优于其他轧制温度,低温冲击韧性也明显提高。

Q355ME耐低温角钢边宽冲击韧性分布和显微组织研究

针对Q355ME耐低温角钢整体性能均匀的要求,采用金相显微镜、扫描电子显微镜以及冲击试验研究了Q355ME耐低温角钢沿边宽不同位置的组织和性能。结果表明,从端部到根部,不同位置显微组织均为铁素体+珠光体,但铁素体体积分数和晶粒尺寸大小有明显差别。沿边宽不同位置的冲击试样低温(-40℃)冲击功为148~203J,从端部到根部呈先减小后升高的趋势。角钢端部的冲击功最大,在靠近根部1/3位置的冲击功为最小值,根部冲击功接近标准取样位置的冲击值。Q355ME耐低温角钢沿边宽不同位置冲击性能和显微组织存在差别,但性能均满足标准要求。

Nb-V、Nb-Ti对重型热轧H型钢强韧性的影响

随着大型桥梁、高层建筑、海洋石油平台等的建设需求不断增加,翼缘厚度80 mm以上的重型热轧H型钢具有可观的市场前景。受其生产设备及工艺的影响,80 mm厚重型热轧H型钢的强韧性提升难度极大,微合金成分体系设计无疑是有效的突破点之一。对Nb-V、Nb-Ti成分体系对重型热轧H型钢强韧性的影响进行了对比研究。结果表明,Nb-Ti与Nb-V微合金化试验钢晶粒尺寸相当,但Nb-Ti微合金化试验钢的铁素体体积分数比Nb-V低约8%;Nb-Ti微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度比Nb-V低30 MPa,-40℃低温冲击值比Nb-V低127 J;第二相粒子为Nb(C,N),分布均匀,随着合金元素添加量的增加,第二相析出数量增加,质点半径增大。

小规格高强度热轧H型钢孔型优化

为解决H210 mm×134 mm×6 mm×10 mm规格A572(Gr65)高强度热轧H型钢翼缘端部"龟裂"问题,借助有限元模拟软件,对其成因进行了分析。结果表明,A572(Gr65)钢高温塑性较差,当其粗轧段压下量较大且轧槽深度较浅时,粗轧中间坯腿长不足,后续道次长腿困难,导致第6、第11、第14道次孔型未充满,轧件腿端未被加工,从而出现翼缘端部"龟裂"缺陷。为此,对孔型系统进行了优化,成品翼缘端部"龟裂"缺陷得以消除。