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.

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。

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.

不同试验方法对630MPa级高强钢筋粘结-锚固影响研究

为研究高强钢筋与混凝土粘结性能采用拉拔试验和梁式试验,制作了15根630MPa级高强钢筋中心拉拔试件和15根梁式试件,考虑锚固长度、钢筋直径两个影响因素,从破环形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。结果表明:在相同条件下,拉拔试件破坏形态与梁式试件类似;粘结滑移曲线变化规律相近;高强钢筋与混凝土的平均粘结强度随锚固长度和钢筋直径的增大而减小;拉拔试验测得的粘结锚固强度要高于梁式试验测得的粘结锚固强度;梁式试验比拉拔试验在极限荷载时的滑移量小,梁式试件受力更符合实际受力情况,但梁式试件制作难度比较大;比较梁式试验和中心拉拔试验所得粘结强度,给出两种试件粘结强度的关系。

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征,采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布,同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控,探究了疲劳过程中的变形行为,通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律,对疲劳极限进行了快速评定。结果表明,700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处,其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似,均分为3个阶段:初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同,并随着应力幅值增加,温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。

热输入对船用440 MPa级低合金高强度钢焊缝组织及性能的影响

研制了一种Mn-Si-Ni-Cr系实心焊丝,用于新型船用440 MPa级低合金高强度(HSLA)钢焊接,采用热输入11.5,16.5和21.5 kJ/cm对该钢材进行了熔化极活性气体保护电弧焊,并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等设备重点研究了热输入对焊缝组织及性能的影响.结果表明,随着热输入的增大,焊缝组织先以粒状贝氏体和板条贝氏体为主转变为以针状铁素体为主,再转变为以针状铁素体、侧板条铁素体和先共析铁素体为主,而且焊缝中M-A组元含量、直径大于1μm的夹杂物占比和夹杂物的平均直径均逐渐增大;随着热输入的增大,焊缝硬度不断减小,焊缝、熔合线和熔合线+2 mm处的冲击韧性均先增大后减小,同时焊缝的耐腐蚀性能也先增大后减小;3种焊接接头的板拉伸弯曲试样均在母材处断裂,弯曲试样均完好.

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。

1000 MPa级高强钢熔敷金属强韧化机理分析

自主设计4种不同镍含量(ω_(Ni))的Ni-Cr-Mo系焊丝,采用TIG焊制备1000 MPa级高强钢熔敷金属.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对不同镍含量的熔敷金属微观组织进行表征,通过拉伸、冲击、硬度试验对熔敷金属力学性能进行测试,探求镍含量对1000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性机理的影响规律.结果表明,不同镍含量熔敷金属组织均由板条马氏体、板条贝氏体、联合贝氏体和残余奥氏体组成;镍含量不同,微观组织不同;随着镍含量增加,柱状晶宽度增大,板条马氏体、联合贝氏体和残余奥氏体增多,板条贝氏体减少,熔敷金属强度提高,塑性降低;当ω_(Ni)为5.44%时,强韧匹配最佳,屈服强度为1005 MPa,−50℃下冲击吸收能量为95 J.创新点:阐明了1000 MPa级海工用钢熔敷金属强韧化机理,揭示镍含量对1000 MPa级熔敷金属强韧化机理的影响.

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.

热轧2100 MPa级54SiCrV6弹簧钢圆钢的生产

鉴于对弹簧钢产品的性能要求在不断提高,马钢公司通过化学成分优化和控轧控冷工艺的应用成功开发出了2100 MPa级、直径为18.6 mm、19.2 mm和21.5 mm的热轧54SiCrV6弹簧钢圆钢。经880℃油淬随后400℃回火后,圆钢的力学性能、硬度、显微组织、表面质量和非金属夹杂物含量等均达到了技术要求。采用热处理后的54SiCrV6钢圆钢制作的汽车悬架弹簧经受疲劳试验30多万次未断裂。

650MPa级汽车轮辋用热轧钢带的生产工艺改进研究

采用Nb-Ti微合金化的低碳成分设计并结合控轧控冷工艺生产了4.5 mm厚的650MPa级汽车轮辋用热轧钢带。首次工业生产的试验钢横向屈服强度和抗拉强度分别为661、712 MPa,伸长率为25.0%。分析结果表明:试验钢显微组织中铁素体晶粒大小不均,尺寸为2~10μm,珠光体呈带状分布。通过降低Mn、Ti含量和终轧温度对试验钢生产工艺进行改进,第二次工业生产的试验钢横向屈服强度和抗拉强度分别为671、716 MPa,伸长率为26.0%,铁素体晶粒大小均匀,尺寸为2~5μm,珠光体呈点状分布,车轮动态径向疲劳通过100万次测试。

合金成分对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝性能的影响

基于高强韧性匹配的成分优化设计,对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝的合金成分进行了研究。通过制备Ni, Cr, Mo不同含量的埋弧焊丝,配套碱性烧结埋弧焊剂TM.SJ601,研究了Ni, Cr, Mo含量变化对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝性能的影响,并提出了实现良好强韧性匹配的成分控制范围:随着Ni含量的增加,焊缝的低温韧性提高;Cr和Mo总量在保证强度满足要求的前提下,随着Cr含量的增加,焊缝的低温韧性下降;w(Ni)3.3%±0.15%,w(Mo)0.7%~0.9%时,焊缝具有良好的强韧性匹配;良好的强韧性与焊缝组织为针状铁素体有关。

450 MPa级别镀铝锌板的研究与开发

针对CSP产线特点,设计合理的基板化学成分,利用C、Mn的固溶强化和Nb元素的细晶强化原理,通过低温卷取、前段集中冷却和大压缩比的轧制工艺,保证热轧晶粒细小均匀,二相粒子弥散分布;进行Gleeble试验机的模拟退火试验,分析不同温度下试样的力学性能变化趋势和金相组织演变规律,确定再结晶温度范围为680~690℃;在实际生产中,制订并实施3个生产试验方案。结果表明,将退火温度控制在690~700℃,产品力学性能满足要求,晶粒刚好完成再结晶,最终成功开发出450 MPa级别镀铝锌板。

探讨600MPa级冷轧双相钢的连退工艺

双相钢以其高延性和高强度等特点,在汽车制造行业得到广泛应用。作为双相钢生产和应用过程中的主要工艺技术,连退工艺必须通过实验和研究来提升钢材的使用性能。本文通过板材成形、连续退火和热力模拟实验设备,并结合金相显微分析、常温拉伸等多种实验方法,对冷轧双相钢的性能、组织和相变进行深入研究,计算相关参数与工艺应用对钢材的影响,以促进双相钢产业的发展。

热输入对1000MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1000MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process,TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15k J/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。

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.