不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

980MPa级先进高强钢的发展

选用轻量化汽车材料时应综合考虑材料的性能、质量和成本。目前,先进高强钢被广泛用于汽车工业。先进高强钢有双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、淬火-配分钢、DH钢等。综述了980 MPa及以上高强钢的分类和主要钢种,汽车用高强钢的化学成分、显微组织、力学性能和使用性能,并结合实际零件的制造过程对这些高强钢的焊接和成形性能作了较深入的探讨,简述了其发展现状和研究进展。

600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能试验研究

为研究600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能,设计制作了24个钢筋连接接头试件,并进行单向拉伸试验。研究结果表明:增大钢筋锚固长度、增加套筒环肋数量、提高灌浆料强度,均可提高接头的极限荷载,减小残余变形。当钢筋锚固长度为8 d、套筒环肋数量不少于4道时,进一步增加了套筒环肋数量,对接头抗拉强度的影响较小,但仍可较明显地减小接头残余变形。对于22 mm的600 MPa级钢筋套筒灌浆连接,建议钢筋锚固长度不小于8 d,套筒每端环肋数量不少于5道,灌浆料抗压强度宜不小于80 MPa。

基于MPA算法的机械臂轨迹优化研究

为了满足机械臂高效、高精的作业要求,提出一种基于海洋捕食者算法(MPA)的时间最优轨迹规划法。以Fanuc机械臂为研究对象,在其关节空间中,采用3-5-3分段多项式,并基于MPA来获得各关节的轨迹函数。结果表明,MPA较强的全局以及局部搜索能力,与粒子群(PSO)相比,优化结果更好、收敛速度更快,运行时间平均减少约2 s,并且在优化过程中具有良好的收敛速度与精度,获得的轨迹曲线平滑、无突变,速度和加速度曲线连续,MPA更适用于机械臂的轨迹优化。

终轧温度与终冷温度对440 MPa级船体钢组织与性能的影响

围绕船体钢强度升级与高效焊接的需求,设计了低C-Nb-V复合微合金化钢,研究了不同终轧温度与不同终冷温度下440 MPa级船体钢的组织与力学性能。结果表明:在未再结晶区终轧,随着终轧温度的降低,钢的晶粒得到细化,临界区轧制使钢中大小角度晶界密度大幅提高,同时带状珠光体逐渐退化,组织由铁素体+珠光体逐渐演变为准多边形铁素体+少量珠光体,在力学性能上体现为强度逐渐提高而-40℃冲击功保持稳定。随着终冷温度的降低,晶粒细化不明显,但是钢中大、小角度晶界密度显著提高,钢的组织由铁素体+珠光体转变为准多边形铁素体+珠光体,再转变为贝氏体+针状铁素体,在力学性能上体现为强度与-40℃冲击功的一并提高。

焊接热输入对690 MPa级HSLA钢焊缝金属组织与力学性能的影响

采用自研直径4.0 mm的焊条对厚度为27 mm的690 MPa级HSLA钢进行不预热焊接,研究了焊接热输入对焊缝金属组织和性能的影响及强韧化机理.结果表明,焊接热输入由13 kJ/cm提高至19 kJ/cm对焊缝金属组织结构及其强韧性产生了显著影响,对接接头抗拉强度、硬度呈现降低趋势,焊缝金属−50℃冲击吸收能量呈现先升高后降低趋势.16 kJ/cm热输入条件下获得了良好的强韧性,对接接头抗拉强度为828 MPa,焊缝中心−50℃冲击吸收能量为71~90 J,均值为80 J.13 kJ/cm及19 kJ/cm热输入条件下焊缝金属强韧性较低,前者与焊缝金属中板条贝氏体及侧板条铁素体形成有关,后者与其中粗大的M-A组元形成相关.热输入16 kJ/cm条件下,充分形成了塑性良好的针状铁素体组织,针状铁素体和贝氏体呈交织分布,同时,细小弥散分布的M-A组元并未对其韧性产生显著的负面作用,焊缝金属获得了良好的强韧性配合.

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

光伏支架用420 MPa级高强度钢的研发

为了满足光伏制造行业领域对材料高强度、高耐蚀性及良好成形性能的需求,马鞍山钢铁股份有限公司基于现有生产设备及工艺特点,通过Nb、Ti微合金化的成分设计,配合合理的热轧、酸轧及热镀锌工艺,成功研发了光伏支架用420 MPa级高强度钢S420GD+Z产品。结果表明,研发的产品生产质量稳定,表面质量良好,力学性能及成型性能等均满足用户技术标准要求。

440MPa级HSLA钢焊缝低温韧性分析

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO_(2)),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、先共析铁素体和M-A组元组成,而J2焊丝的焊缝由针状铁素体和M-A组元组成;2种焊丝的焊缝中夹杂物的粒径分布、尺寸、数量和成分差异小,不是导致2种焊缝低温韧性出现显著差异的主要原因;与J1焊丝的焊缝相比,J2焊丝的焊缝中针状铁素体含量升高、M-A组元含量降低、条状和块状M-A组元占比降低,是导致其低温韧性显著优于J1焊丝的主要原因。

考虑箍筋约束的630MPa高强钢筋抗压强度发挥水平研究

在高强钢筋混凝土大偏心受压构件设计计算中纵筋抗压强度发挥水平会影响其抗压强度取值,而现行《混凝土结构设计规范》尚未对此做出明确规定。基于现行规范对630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱的受压纵筋强度发挥水平进行了理论分析;同时设计制作了8个630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱试件,开展单调等偏心距加载试验测得混凝土构件表面应变和高强纵筋应变,研究高强钢筋混凝土大偏心受压构件中受压纵筋实际强度发挥水平;对比分析理论计算结果与试验研究结果的差异及其产生原因,最终提出了采用箍筋约束混凝土本构模型分析高强钢筋混凝土大偏心受压柱受压纵筋强度发挥水平的新思路。研究结果表明:高强受压纵筋在试验中均发生屈服,抗压强度能够充分发挥;构件受压区应变分布仍符合平截面假定,现行规范公式的形式仍满足要求,但混凝土极限压应变的规范取值偏小导致理论计算得到的高强受压纵筋抗压强度发挥水平低;引入箍筋约束混凝土本构模型可较好地反映混凝土大偏心受压构件中高强受压纵筋抗压强度实际发挥水平,基于MANDER模型的高强受压纵筋应变计算值与试验实测值比值的平均值为1.044,标准差为0.148,变异系数为0.142,精度最高、预测结果最优。研究将为高强钢筋纳入现行规范理论分析体系,加快高强钢筋大规模推广应用提供参考和依据。

光伏支架用550 MPa级热镀锌高强钢的研发

为了满足光伏制造行业领域对高强度、高耐蚀性材料的需求,马鞍山钢铁股份有限公司通过采用在低含量C-Mn成分体系下添加一定量的Nb、Ti微合金元素,并基于现有的卧式退火炉生产设备特点,配合各段退火炉区域的温度工艺控制,成功研发了光伏支架用550 MPa级热镀锌高强钢产品。该产品的力学性能满足客户技术条件要求,可批量应用于光伏支架上的结构承载件。

550 MPa级别热成型钢的开发与生产实践

介绍了唐钢550 MPa级别的热成型钢的方法及过程,确定炼钢成分范围,由酸连轧机组生产冷硬钢带,冷硬钢带再通过退火涂镀工艺形成最终产品。通过对热轧板坯的出炉温度、酸洗质量、冷硬压下控制,以及涂镀的清洗、退火、光整等关键工艺参数控制,成功生产550 MPa级别的热成型钢。该产品具有较好强度和韧性,为热冲压件提供低强度区,保证了汽车的安全性能。

滨海高热环境下160 MPa级UHPC的制备与应用研究

基于广东省滨海湾大桥制备了滨海高热环境下应用的160 MPa级超高性能混凝土(UHPC),对其轴心抗拉性能与微观结构开展研究,并进行钢桥面铺装应用。结果表明:CM_(2)型掺合料可明显增大UHPC的流动度、减小水胶比,出机扩展度达到自密实状态,32℃条件下UHPC拌合物2 h扩展度基本无损失;90℃蒸汽养护后UHPC抗压强度达180 MPa,轴拉性能弹性段抗拉强度为9.6MPa,极限抗拉强度11.4 MPa,极限拉伸应变为0.35%,极限、弹性段抗拉强度比为1.9,具有明显的应变硬化特征。采用改进的生产线与专业化的施工设备可实现160 MPa级UHPC规模化制备与施工应用。

Cr含量对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的作用机制

设计开发了5种不同Cr含量的1000 MPa级高强钢埋弧焊材,采用丝极埋弧焊制备了Cr含量为0%~0.9%的熔敷金属,利用OM、SEM、TEM和CLSM等微观组织表征方法研究Cr含量对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的影响,并通过拉伸和冲击试验评估其力学性能.结果表明,1000 MPa级高强钢熔敷金属随着Cr含量提高,铁素体转变起始温度由723.3℃提高到740.2℃,贝氏体转变起始温度由470.2℃降低到458.5℃,铁素体转变温度区间扩大,高Cr熔敷金属中贝氏体转变速率较快,熔敷金属中针状铁素体和贝氏体铁素体增加,M-A组元由弥散分布逐渐呈链条状偏聚,先共析铁素体与残余奥氏体减少.熔敷金属冲击断裂形式由低Cr的韧性断裂向高Cr的准解理断裂转变,熔敷金属拉伸强度不断提高,相比于无Cr的熔敷金属,0.9%Cr的熔敷金属抗拉强度和屈服强度分别提高12.4%和17.0%,熔敷金属冲击吸收能量先提高后降低,在−40℃条件下,0.6%Cr的熔敷金属的低温韧性最高为84 J,熔敷金属Cr含量为0.6%时强韧性匹配效果最佳.

热处理温度对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织和性能的作用机制

采用丝级埋弧焊方法制备1000 MPa级高强钢熔敷金属,利用SEM、EBSD、XRD和TEM等微观分析方法研究了焊后热处理温度(500~620℃)对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的影响,并通过拉伸和冲击试验评估其力学性能.结果表明,随着热处理温度升高,1000 MPa级高强钢熔敷金属抗拉强度和屈服强度对比焊态(as welded,AW)先升高后降低,熔敷金属热处理后比AW韧性降低.1000 MPa级高强钢熔敷金属在540℃热处理时获得较好强韧匹配效果,抗拉强度1030MPa,屈服强度970 MPa,-40℃冲击韧性58 J.1000 MPa级高强钢熔敷金属在500~620℃热处理过程中M/A组元中的A逐渐分解为碳化物和铁素体,M在620℃热处理时生成逆转变奥氏体并保留至室温.碳化物对于位错具有钉扎作用,但随热处理温度升高碳化物对位错的钉扎作用减弱,位错通过滑移和攀移不断减少.熔敷金属析出的碳化物对位错的钉扎作用强于位错滑移的软化作用时,熔敷金属强度提高,碳化物对位错的钉扎作用弱于位错滑移的软化作用时基体组织软化,熔敷金属强度降低.析出的碳化物导致位错塞积,产生的应力集中区域成为裂纹源,使热处理态熔敷金属韧性低于AW.

2100 MPa级高强度悬架弹簧钢的质量要点

汽车工业是弹簧钢的最大用户,而我国有全球最大的汽车市场。随着国家节能减排、“碳达峰、碳中和”目标的提出,传统燃油车的轻量化是大势所趋,而新能源汽车必将迎来进一步的蓬勃发展。新能源汽车底盘需要具备更大的承载力,而底盘系统轻量化是传统燃油车轻量化的重要组成部分,这两方面均要求悬架弹簧需具备更高强度、更大的承载力。为了满足新能源汽车和汽车轻量化的发展要求,兴澄特钢开发了2100 MPa级高强度弹簧钢。结合实际案例研究,介绍了2100 MPa级高强度悬架弹簧钢的开发过程中非金属夹杂物、脱碳、偏析等关键质量指标对高强度钢的影响,并提出相应的控制措施。

一种抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝制备工艺

【目的】为解决目前国内抗拉强度1000 MPa级别焊丝在制备过程中盘条退火不均匀、拉拔过程中焊丝易脆断、生产成本较高等问题。【方法】提出了使用辊模拉拔+模具拉拔的混合拉拔工艺制备抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝。将混合拉拔工艺制备焊丝与传统模具拉拔制备焊丝进行对比试验,研究焊丝拉拔工艺对盘条抗拉强度、屈服强度的影响;分析退火工艺对盘条O,N含量、盘条组织的影响;通过对比焊丝电解前后焊丝表面质量,研究退火工艺、超声波电解清洗对焊丝表面质量的影响;通过对比焊接飞溅率、熔深、熔宽等参数,研究焊丝镀铜前后焊接工艺性。【结果】试验结果表明,通过合理控制道次减面率和拉拔前进速度,更易实现在较大减面率下的焊丝稳定制备过程,盘条经过1050℃连续退火可以有效消除盘条残余应力,极大地降低了拉拔断丝概率。盘条微观组织以马氏体为主并带有少量贝氏体、渗碳体,组织结构均匀的盘条更易制备性能稳定的焊丝。焊丝经超声波电解清洗、吹干涂油最终获得混合拉拔+无镀铜涂油的制备工艺。【结论】通过辊模拉拔+模具拉拔的混合拉拔工艺制备了抗拉强度1000 MPa级高强钢焊丝,且O,N含量≤0.005%,组织均匀稳定,有效保证盘条抗拉强度、屈服强度、表面质量均匀稳定,焊接工艺性优良。

2250热轧产线800 MPa级汽车厢体钢的开发

介绍了某钢厂2250热轧产线800 MPa级汽车厢体钢的开发过程及关键技术。通过优化合金设计、调整热轧工艺参数及特殊的两段冷却控制,成功研制出满足汽车厢体结构强度要求的800MPa级高强度钢。详细阐述了合金元素的选择依据及其对钢材性能的影响,分析了热轧过程中温度、冷却模式及冷却速度对组织演变和力学性能的作用机制。研究结果表明,所开发的高强度钢具有良好的强度、韧性及成型性,能够满足汽车轻量化与安全性的双重需求。

650 MPa级高强抗震钢筋锚固试验研究

650 MPa级高强抗震钢筋是一种新型的超高强钢筋混凝土用钢,相比目前常见的HRB400、HRB500钢筋,它具有结构安全储备能力高,更加绿色化、轻量化,综合成本低等优点,但我国现行《混凝土结构设计规范》对500 MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定。本文为了推广650 MPa级高强抗震钢筋在混凝土结构工程中的应用,通过650 MPa级高强抗震钢筋锚固性能试验,研究了650 MPa级高强抗震钢筋不同钢筋锚固长度、不同钢筋锚固类型(直锚、弯锚)、不同混凝土强度等级、不同保护层厚度、不同钢筋直径等参数下的锚固性能,并探讨现行国家标准《混凝土结构设计规范》中关于钢筋锚固的相关设计要求对650 MPa级高强钢筋的适用性,为加速650 MPa级高强抗震钢筋的工程应用和推广提供参考和依据。

农用收割机滚筒用440MPa冷轧钢带的研发与制备

针对农用收割机滚筒制造用钢提出的母材均质化、高强度、易成型的质量提级需求,采用低碳、低硅、高锰,加铌、钛的微合金化成分设计,配合控轧控冷及罩式退火工艺,成功研制开发了农用收割机滚筒用440MPa冷轧钢带。所得冷轧退火钢带组织以铁素体+点状(部分球状)渗碳体为主,屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa,断后伸长率≥27%,钢带综合性能较好,保证强韧性的基础上,兼顾较好的折弯成型及焊接性,实现了低成本、高性能农用车制造专用钢带的批量制备,满足农用收割机滚筒制造加工要求。