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。

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.

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。

460 MPa级高强韧海工钢板的焊接工艺研究

对460 MPa级高强韧海工钢板进行埋弧焊、垂直气电立焊试验。结果表明,460 MPa级高强韧海工钢在热输入为50、80和200 kJ/cm的条件下焊接,焊接接头的拉伸性能和冲击性能良好,满足船级社要求,说明该钢焊接性良好,适合大热输入焊接。

1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢异种接头组织性能研究

通过采用MAG熔焊方法并选择合适的高强钢焊丝,进行1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢板的异种焊接,得出了最佳焊接工艺参数,并对焊接机头进行了组织及力学性能试验。结果表明,异种焊缝组织主要由羽毛状的下贝氏体组成,在焊态焊缝组织中没有发现马氏体组织;而在1700 MPa级超高强钢的熔合线附近一侧,发现大量沿熔合线垂直生长的板条马氏体组织;力学性能测试表明,焊接接头性能满足生产使用要求,为超高强钢的应用提供了试验依据。

2 200 MPa级超高强度钢绞线用盘条工业试制

以SWRH82B化学成分为基础,设计2200 MPa级超高强钢绞线用盘条化学成分,采用280 mm×380 mm连铸坯通过二火开坯轧制成Φ14 mm盘条,优化盘条冷却速度使热轧盘条抗拉强度由1150 MPa提高到1450 MPa以上,拉拔后实现了钢绞线的强度达到2200 MPa以上的目标。工业试制结果表明:软吹时间、深真空时间是控制非金属夹杂物尺寸和钢中氧含量的关键,软吹时间、深真空时间要大于15 min;在拉速恒定的条件下,过热度35℃以下,中心宏观偏析指数可控制在1.15以下;控制适中的冷却速度可以得到理想的索氏体组织,最佳冷却速度为4.89~5.62℃/s。

1400 MPa级超高强钢SH-CCT曲线及其热影响区组织和性能

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪,结合光学显微镜(OM)和维氏硬度测试,研究不同冷却速率对1400 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)粗晶区组织转变和性能的影响规律,绘制焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),结合焊接工艺试验,采用公式法确定最佳焊接工艺参数.结果表明,1400 MPa级超高强钢马氏体临界转变冷却速率约为5℃/s,当冷却速率大于5℃/s时,热影响区粗晶区组织为单一板条马氏体,硬度值为487~509 HV5,冷却速率小于5℃/s时,粗晶区组织中出现中高温相变产物,即板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体等组织,硬度值下降为487~260 HV5,同时组织中还出现M-A组元,其含量随冷却速率降低先增加后减少,形态也由弥散颗粒状变为断续长条状或块状分布;厚度8 mm的1400 MPa级超高强钢焊接时,热输入控制在20 kJ/cm以内,粗晶区组织为板条马氏体,硬度维持在500 HV5左右,粗晶区不发生软化现象,满足工程使用要求.

组织特征对980 MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象,采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术,研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明:QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成,在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性,但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大,导致其局部成形性最差并形成准解理断裂;DP980钢由铁素体和马氏体组织组成,其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主,全局成形性居中,同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力,其局部成形性较好,断裂形式主要为韧性断裂;CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织,各相硬度差小,协调变形能力较强,局部成形性最好,断裂形式为韧性断裂。

1000 MPa级高强钢埋弧焊熔敷金属组织及性能

针对水电用1000 MPa级高强钢设计了一种埋弧焊用焊丝、焊剂。借助JMat Pro软件对熔敷金属的组织和力学性能进行模拟,并通过拉伸试验、冲击试验、OM,SEM,EDS等手段对其进行评价。研究了熔敷金属成分和焊接热输入对熔敷金属组织及力学性能的影响。试验结果表明,研制的焊材焊接工艺性优良,通过控制合金元素含量使熔敷金属力学性能远高于标准值;重点分析了Cr含量对熔敷金属组织和力学性能的影响,熔敷金属中少量的Cr元素会提高针状铁素体含量,Cr元素含量较高时,会增加贝氏体含量,使熔敷金属强度不断提高,冲击韧性先提高后降低;随着焊接热输入的升高,熔敷金属中针状铁素体含量不断减少,先共析铁素体含量提高,组织粗化,熔敷金属强韧性不断降低。

中锰钢在690 MPa级高强韧海洋平台中的应用探索

介绍了国内外690 MPa级海洋平台用钢的研究现状及发展趋势,对传统690 MPa级海洋平台用钢的成分、工艺、组织和性能进行了分析。传统690 MPa级海洋平台用钢主要存在成本高、制备工序复杂、组织均匀性差、屈强比高等诸多问题。采用低碳中锰的成分设计思路,配合合适的轧制和热处理工艺,成功开发出屈服强度690 MPa级高强韧海洋平台用中锰钢板,并详细阐述了690 MPa级高强韧海洋平台用中锰钢的强韧化机理。

980MPa级高强钢焊接接头HAZ的组织和性能

采用焊接热模拟的方法,研究一种980MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ不同区域,通过对各个区域的组织及相的分析,以及相应的拉伸及冲击试验研究了此类高强钢的组织和性能.结果表明,粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最低,为热影响区的薄弱环节.粗晶区组织为均匀粗细相间的板条贝氏体组织;在板条贝氏体上弥散析出碳化物;板条贝氏体界面上的奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因.细晶区为孪晶马氏体+少量的板条马氏体,孪晶马氏体是导致细晶区性能下降的主要原因.

后热温度对1000MPa级高强钢焊缝组织与性能的影响

采用GHS90高强焊丝为填充材料对1 000 MPa级工程机械用高强钢进行熔化极活性气体保护(Metal active gas,MAG)焊,并对接头进行250℃、480℃、600℃保温2 h的焊后热处理。通过拉伸试验、显微硬度测试、光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫面电镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)及电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)观察不同热处理温度后的焊缝微观组织及力学性能进行对比研究。结果表明,随后热温度从250℃升高到600℃,接头抗拉强度从1 014.5 MPa降低到934.5 MPa;焊缝平均冲击吸收能量从66 J降低到24 J;随后热温度升高,焊缝板条组织粗化,碳化物析出长大且连续分布是导致焊缝韧性降低的原因之一;同时焊缝有效晶粒尺寸变大和大角度晶界密度降低也是导致其韧性降低的原因。

980MPa级高强钢焊接接头HAZ冲击性能的分析

采用焊接热模拟方法,对NiCrMoV系980MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ单次及多次热循环进行了热模拟试验.在室温和-50℃下研究了该钢焊接接头HAZ不同区域的冲击性能.结果表明,在室温和-50℃粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最差,为焊接接头的薄弱环节;二次粗晶区循环改善其性能,二次细晶区循环降低其性能;粗晶区晶粒比较粗大主要为低碳板条贝氏体组织;断口上表现为大而深的韧窝的融合,且韧窝之间融合较紧密;细晶区晶粒细小主要为孪晶马氏体,断口上表现为小而浅韧窝之间的连接,存在少数较大的韧窝.

新型1500MPa级高强钢的氢脆敏感性研究

根据钢材组织设计的思想 ,通过优化成分和工艺设计、研制出一种新的 15 0 0MPa级高强钢。采用阴极电解充氢的方法对其氢脆敏感性进行了研究 ,并与同一强度级别的 4 2CrMo高强钢进行了对比。结果表明 ,所设计的 15 0 0MPa级高强钢的氢脆敏感性低于传统的 4 2CrMo高强钢。SEM断口观察显示 ,两者的断口形貌也不同 ,15 0 0MPa级高强钢为准解理断裂 ,而 4 2CrMo高强钢为沿晶断裂。断口金相表明 ,前者的裂纹主要沿着贝氏体 /马氏体 (B/M)边界扩展 ,断裂模式为板条界分离 ,后者的裂纹沿着晶界扩展。对 15 0 0MPa级高强钢进行了TEM观察 ,发现其组织为贝氏体 /马氏体复相组织 ,残留奥氏体以薄膜状存在于贝氏体内部及贝氏体条片。

700MPa低合金高强钢微观组织及强化机制研究

通过对比CSP生产的Q345B低碳钢和700MPa级低合金高强钢,研究了700 MPa级低合金高强钢的强化机理。结果表明:高强钢比Q345B具有更高的抗拉强度和屈服强度。高强钢中细晶强化、固溶强化及位错强化的强化增量分别为69、36、17 MPa。析出强化主要来自于相变时或相变后从铁素体中析出的TiC,其粒子直径小于20 nm。高强钢最终有22.3%[Ti]以TiC的形式从铁素体中析出,带来屈服强度增量为117MPa。因此。

配置500MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.

屈服强度900MPa级高强钢焊接工艺

针对煤矿机械用屈服强度900 MPa级高强钢板焊接工艺特点,研究了该钢材焊接热影响区组织转变规律、焊接冷裂纹敏感性及焊接工艺参数对焊接接头组织性能的影响。结果表明,SHT900D钢有较强的淬硬倾向,焊接过程中应采取必要的措施防止焊接冷裂纹的产生;焊接工艺参数对焊接接头组织和性能均有一定的影响,为确保焊接质量,应合理控制焊接热输入量及焊道间温度。研究成果已成功应用于高端液压支架的焊接。

700 MPa级高强集装箱用钢的研制

介绍了屈服强度700 MPa级集装箱用高强钢的成分设计思路和主要的轧制工艺参数,并分析了产品的性能、组织和析出相。试制结果表明:通卷钢板的力学性能均匀,组织由位错密度很高的块状铁素体和少量贝氏体组成,析出相主要为不同形态的铌、钛的碳氮化物,在铁素体中析出的细小的TiC第二相粒子沉淀强化作用更大。