基于MMC模型的Q460C高强结构钢延性断裂性能研究

为研究Q460C高强结构钢的延性断裂性能,对处于不同应力状态的9个试件进行了单调加载断裂试验。采用修正加权平均(MWA)法获得了Q460C钢材直至断裂的全过程真实应力-真实应变曲线,通过编写MATLAB优化程序校准了VGM和MMC断裂预测模型的参数。借助VUMAT子程序将相关参数代入ABAQUS/Explicit求解器模拟各试件的断裂行为,评估了两种断裂模型对各试件断裂预测的相对精度。通过对已有文献中两个圆周缺口试件的断裂模拟,验证了该文校准的MMC模型参数对Q460钢断裂预测的普适性。研究结果表明:采用MMC模型进行数值模拟得到的荷载-位移响应与试验结果吻合度较好,尤其是对纯剪和剪拉试件的断裂模拟;带应力软化的MMC模型可准确且形象地再现各试件的起裂和裂缝扩展;该文校准的MMC断裂模型参数对Q460钢材断裂行为预测具有相对较好的适用性。

热轧高强结构钢折弯开裂原因分析及对策

为降低热轧高强结构钢折弯开裂率,对开裂试样做了成分和性能检测,并对开裂部位做了金相扫描和电镜分析,结果显示钢板内存在尺寸较大的硫化物夹杂和数量较多的铝酸钙夹杂是导致折弯开裂的主要原因。基于此结果,提出了炼钢工艺优化方案,取得了较好的效果。

铌对高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响

采用气电立焊和热模拟试验研究了铌对610MPa级高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响。结果表明，在100kJ／cm的大热输入条件下，铌对实际接头热影响区宽度的影响不明显，其均为7．5～8mm，但铌可加大粗晶区宽度约1．5min，同时不含铌钢粗晶区韧性均高于含铌钢。热模拟试验时在峰值温度1200℃以上，不含铌钢韧性远高于含铌钢；低于1200℃时，随峰值温度降低两者差值逐渐缩小。高的峰值温度下碳氮化铌溶解增加，固溶铌可通过对界面运动的溶质拖曳效应阻碍铁素体长大动力学，促进粗大板条贝氏体的形成：铌的添加不利于大热输入条件下高强结构钢的焊接性能。

预应变下高强结构钢低温断裂性能

为了测试高强结构钢Q420力学性能和断裂韧度,对其原材料和塑性变形材料分别进行了不同温度下的拉伸试验和断裂韧性试验.结果表明,结构钢的断裂韧性随着温度的降低显著减小,使其倾向于脆性断裂;而预应变虽然提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,但显著降低了钢材的塑性及断裂韧性,进一步增加了脆性断裂发生的可能性.同时利用有限元分析得出,预应变对延性断裂向脆性断裂转变的促进作用源于预应变引起裂纹尖端应力场的增大.在重要工程设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对结构断裂行为的影响.

Q390C高强结构钢热轧板的开发及工艺优化

在Q345C钢的基础上,通过成分设计和控轧控冷(TMCP)工艺优化,开发出一种新型高强结构钢Q390C。采用Gleeble-3500热模拟机测定了Q390C钢的CCT曲线,研究了它的高温热塑性,分析工艺对室温组织的影响规律,以及终冷温度与屈强比之间的关系。二阶段控轧控冷制工艺参数为:粗轧开轧温度1020~1150℃,二次开轧温度920~940℃,终轧温度820~850℃,终冷温度660~680℃,矫直离线后堆冷冷速1~2℃/s,最终产品厚度控制在15~30 mm。通过生产过程控制与优化,Q390C高强结构钢热轧板各项性能指标符合技术要求。

预应变对高强结构钢低温断裂韧性的影响

对高强结构钢Q420试样及具有2%预应变试样分别进行了不同温度下的拉伸试验和断裂韧性试验,测试了其力学性能和断裂韧性.试验结果表明,温度对结构钢的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧性,进一步增加了脆性断裂发生的可能性,而且压预应变对钢材断裂韧性的影响略大一些.为此,在重要工程设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对结构断裂行为的影响.

低碳多元高强结构钢焊接接头疲劳强度试验及分析

对低碳多元高强结构钢焊接接头在应力比r=0.12下,采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法,进行了拉-拉疲劳强度试验。对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析,并对疲劳断口进行了扫描电镜观察。试验结果和分析表明:对接接头的疲劳极限σ0.12=230MPa;角接接头的疲劳极限σ0.12=130MPa;得到了两种接头型式的S-N曲线和P-S-N曲线方程。在应力水平250MPa、可靠度95%条件下,对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～18倍。疲劳断口分析认为,焊缝的焊趾和裂纹是影响高强钢疲劳强度的主要原因。

高强结构钢Q420低温断裂韧性研究

针对不同板厚的高强结构钢Q420角钢进行了不同温度下的断裂韧性试验,计算得出了试样的裂纹尖端张开位移指标。试验结果表明,温度对结构钢材的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂。总体趋势上来讲,试样厚度的增大也引起钢材断裂韧性的降低。因此,在重要工程设计、选材及安全分析时,应充分考虑温度和厚度对结构断裂行为的影响。

降低高强结构钢板网状裂纹的生产实践

随着济钢一炼钢厂产品结构不断调整,高强结构钢板已成批量生产且级别不断提高,但是高强结构钢板表面网状裂纹逐步成为影响钢板成才率的关键性因素,为了搞清楚钢板表面裂纹的产生阶段和产生原因,济钢一炼钢厂委托技术中心对裂纹钢板进行电镜扫描和能谱分析,得出裂纹是在连铸过程产生的结论。济钢一炼钢厂结合设备现状及工艺情况,对裂纹成因进行分析,并采取一系列措施,使钢板裂纹率得到有效控制。

Nb、Ti微合金元素对高强结构钢Q690D冲击韧性的影响

利用冲击试验机、光学显微镜、扫描电镜研究了Nb、Ti等微合金元素对高强结构钢Q690D冲击韧性的影响。结果显示,钢种第2相粒子粗化和混晶导致冲击功降低,将钢中Nb、Ti含量分别降低后,第2相粒子粗化和混晶现象显著改善,实验钢在-20℃下的冲击功提高至90 J以上。

高强结构钢60mm厚板冷弯成形的工艺实现

本文对公司某型号百吨铲板车车架本体立板的冷弯工艺开展深入分析,确定了冷弯方案与工艺参数,最终实现了60mm规格高强结构钢Q690D的厚板冷弯成形工艺。

HG785高强结构钢激光与CO_2气体保护焊接接头组织性能对比

采用高功率CO_2激光焊接8mm厚HG785材料,研究了其激光焊缝组织特性和机械性能,探索了高强中厚板的激光焊接适应性。结果表明:当激光功率3500W,焊接速度1.5m/min时进行双面焊接,获得了无缺陷的良好焊缝。与CO_2气体保护焊接相比,激光焊接速度快,变形小,焊缝宽度窄(最宽处2mm),热影响区小(0.4mm),焊缝晶粒细小;-20℃焊缝冲击韧性CVN=50J,最高硬度为383HV,焊缝各项性能指标满足高强结构钢的焊接要求。

高强度细晶粒结构钢焊接性影响因素综述

综述了涉及高强度细晶粒结构钢焊接性的影响因素。结果表明,高强度细晶粒结构钢焊接性主要问题是接头的冷裂纹敏感性、HAZ的软化和脆化倾向,以及再热裂纹敏感性。焊缝强度匹配对铁研试件裂纹形态的影响,涉及焊缝与母材的相变温度以及焊缝中氢的扩散方向等因素。焊接接头硬度分布中呈现的低硬度HAZ软化区与接头拉伸试件断口部位相一致,表明HAZ软化区是该接头的薄弱环节。热输入对接头力学性能的影响表现为随热输入增大,抗拉强度和屈服强度均被降低,焊缝和HAZ区的冲击吸收能量略有减小。激光焊接试样的较高疲劳寿命是激光焊接工艺特性所决定的。

临界淬火工艺处理高强结构钢Q690GJ的韧化机理

研究了QT(淬火+回火)和QLT(淬火+临界淬火+回火)热处理对高强结构钢Q690GJ微观组织及低温韧性的影响。通过金相、扫描电镜等方法,对低温冲击试样、无塑性转变试样进行了微观分析。结果表明:QLT工艺处理的Q690GJ钢低温韧性明显优于QT工艺。微观组织分析表明:QLT工艺处理试验钢组织为板条马氏体+残留奥氏体,临界淬火工艺形成了更多数量的、且较为稳定的残留奥氏体软相,提高了起裂前的塑性变形能力;同时形成更多取向混乱的马氏体板条束,有效阻碍了裂纹的扩展,从而提高低温韧性、降低无塑性转变温度。

大型低合金铸钢件与高强船用结构钢厚板的焊接

对大型低合金铸钢件和高强船用结构钢进行了焊接性分析,确定了主要的工艺措施和预热温度。通过合理的接头设计,选用合适的焊接方法和焊接材料,严格落实各项工艺措施,控制焊接热输入,补偿焊缝收缩,减小焊接残余应力,再通过焊后热处理,在高拘束力的条件下确保了接头的性能,获得了满意的效果。经对该焊接结构投入使用后的跟踪,证明所用焊接工艺合理,焊接接头具有较高的安全性。

高强汽车结构钢QStE500TM奥氏体再结晶行为研究与工艺优化

为在CSP生产高品质的高强汽车结构热轧带钢，利用Gleeble3500热模拟试验机研究QStE500TM奥氏体再结晶行为，研究确定了最佳的轧制工艺方案，有效避免了混晶组织带来的性能恶化问题，使带钢力学性能均匀性显著提高。

工程机械用高强度结构用钢研究进展

随着工程机械不断向着大型化和轻量化的发展,工程机械用高强高韧的高强度结构用钢近年来发展迅速,需求量大,而且不断向更高强度、更高级别、更好的综合性能发展。本文结合南京钢铁股份有限公司在工程机械用高强度结构用钢方面的研究和生产状况,着重介绍工程机械用高强钢的性能要求及其生产现状,分析该类钢的今后主要发展方向,指出降低屈强比、增加韧塑性、提高焊接性能、确保疲劳性能是该类钢在今后较长一段时间内的主要研究方向。

国外先进公司工程机械用高强钢发展现状

概述了国外先进钢铁公司JFE、新日铁住金、SSAB、蒂森克虏伯和安赛乐米塔尔开发的典型工程机械用高强结构钢和耐磨钢的性能和特点。指出了国内工程机械用钢产品与国外存在的差距以及未来发展中存在的问题。

含钛高强钢中夹杂物析出行为研究

以不同钛含量(0.032%~0.153%)的高强钢为研究对象,利用SEM、EDS等对钢中氧化物及氮化物夹杂的形貌、组成、数量及尺寸分布进行表征,结合热力学与动力学计算,对TiN的析出行为进行分析。结果表明,当钢中Ti含量较低(0.032%)时,冶炼过程会形成富含MgAl_2O_4的多边形高熔点固态夹杂,易造成水口堵塞;当Ti含量大于0.106%时,钢中形成了富含TiAl_2O_5的液态球形夹杂,可通过上浮去除,不易堵塞水口;Ca处理能将低钛钢中的夹杂改性为低熔点的铝酸钙,不仅降低了水口堵塞风险,还能还原夹杂物中的Ti,提高Ti的收得率。含钛高强钢中夹杂物平均尺寸为1~2μm,氮化物平均尺寸为1~3μm,其均随着Ti含量的增加而稍有增加。当Ti含量小于0.04%时,将钢中N含量控制在0.0018%以下,能有效减小TiN的析出尺寸;当Ti含量大于0.1%时,实际工业生产中很难阻止TiN的液析,但可通过提高钢中细小氧化物的数量,来细化TiN的尺寸。

成分对热轧高强钢耐磨性的影响研究

采用高温摩擦磨损试验机及扫描电镜研究了不同成分高强结构钢T700、T520和T610L的耐磨性。结果表明,T700的耐磨性能明显优于T520和T610L。T700含有更多Mn和Ti,可起到固溶强化的作用,增强基体的强度和硬度;Ti能抑制奥氏体的再结晶,使晶粒细化,从而增强材料强度和硬度。