Q460D高强钢断裂性能试验研究及断裂准则的校准

为了考察Q460D高强钢在多轴应力状态下的断裂性能,本文分别对切口圆棒试件、剪切型及拉剪型平板切口试件、平板槽口试件进行了断裂试验.随后,利用扫描式电子显微镜对各试件断口处的微观断裂机制进行了观察分析,考察了应力状态对结构钢材断裂性能的影响,并利用试验结果对Rice-Tracey延性断裂准则进行了校准.试验研究结果表明应力状态对Q460D钢的延性与微观断裂机制有显著的影响.Rice-Tracey延性断裂准则可以准确的捕捉材料因应力三轴度升高引起的延性下降趋势.

机械振动加速度对Q460D钢埋弧焊接接头组织与性能的影响

研究了振动加速度对不同焊接线能量下Q460D钢埋弧焊焊接接头组织、显微硬度和冲击性能的影响,分析了振动加速度的作用机理。结果表明,机械振动可以改善Q460D钢埋弧焊焊接接头焊缝区显微组织,使得铁素体更加细密,组织均匀性提高;不同焊接热输入下Q460D钢埋弧焊焊接接头的显微硬度峰值出现在热影响区粗晶区内,而焊缝区的硬度偏低,且振动加速度在8 m/s^2时,焊缝区和粗晶区的显微硬度相对较高;较小的焊接线能量(30.4 kJ/cm)与较高的振动加速度(12 m/s^2)以及较大的焊接线能量(35.5 kJ/cm)与较小的振动加速度(4 m/s^2)可以使得Q460D钢焊接接头具有较高的冲击功。

焊接热输入对Q460D钢对接焊缝力学性能的影响

对20 mm厚的Q460D高强度结构钢材焊缝区,及其热影响区进行不同热输入下的对接焊缝力学性能试验研究,以便获得其焊缝区及其热影响区的力学性能指标,同时对结果进行拟合分析,得到其-20℃冲击功、抗拉强度和屈服强度随热输入变化的规律。结果表明,焊接热输入对Q460D钢材焊缝力学性能影响明显,在焊接热输入为17.5~45.0 k J/cm范围内冲击功值下降明显;当焊接热输入在17.5~25.0 k J/cm的范围内,抗拉强度和屈服强度呈明显下降趋势。

Q460D高强钢及对应的ER55-G型焊材的GTN模型参数标定

分别对取自Q460D高强钢及对应的ER55-G型焊材的9个光滑圆棒试件和18个圆周平滑槽口试件进行单向拉伸试验,获得基本的力学性能参数、荷载—位移曲线和真实的应力—应变曲线.并通过对18个圆周平滑槽口试件的有限元模拟结果与试验数据进行对比,标定得到Q460D高强钢材及对应的ER55-G型焊材的GTN损伤模型参数.利用标定的GTN模型损伤参数对在Q460D高强钢及对应的ER55-G型焊材取材的圆棒试件的断裂点进行预测,验证所标定参数的准确性.并进一步分析初始微孔洞体积比f0、临界微孔洞体积比fc、最大微孔洞体积比fF和形核孔洞体积分数fN四个损伤参数对断裂预测结果的影响.

Q460D钢马氏体相变塑性的实验研究

为建立准确的低碳马氏体钢淬火过程数值计算模型,采用Gleeble3500热模拟实验机对单轴应力作用下Q460D钢马氏体相变的相变塑性进行了研究.通过分析无应力循环和外加应力的实验过程,在试样径向膨胀曲线中分离出了相变塑性应变.实验结果表明,相变塑性应变随外加应力的增加而增大,相变塑性应变与施加应力大致呈线性关系.采用Greenwood-Johnson模型得到了Q460D钢的相变塑性系数.利用所得相变塑性系数计算出膨胀曲线,并与实测膨胀曲线进行比较,计算值与实验值吻合较好,文章结果可用于Q460D钢淬火过程的数值模拟.

Q460D钢板轧制工艺研究

采用控冷控轧工艺生产不同规格的Q460D中厚板,研究工艺过程对其力学性能的影响。结果表明,第一阶段轧制在奥氏体再结晶区进行,铸坯的开轧温度为1 050~1 100℃,道次压下率控制在10%以上;第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行,开轧温度≤950℃,终轧温度为860~790℃,待温后累计压下率≥50%,道次变形率≥12%;采用层流冷却方式;使钢材具有良好的强韧性能。

VN微合金化Q460D中厚板生产试制

利用VN微合金工艺进行Q460D中厚板的试制，通过对钢板化学成分、冶炼和连铸工艺、轧制及冷却工艺的合理设计，成功试制出60mm以上规格Q460D钢板，其屈服强度为460～515MPa、抗拉强度为600-650MPa、-20℃低温冲击吸收功均值为140～200J，具有较高的强度和良好的低温冲击韧性，满足QS00D的标准要求。

超轻汽车材料高强度钢Q460D力学性能研究

以高强度钢Q460D为研究对象,对其拉伸性能和压缩性能进行了分析。结果表明:随应变速率增加,真应力随之增加;随温度升高,真应力、峰值应力、极限抗拉应力、屈服应力和维氏硬度都逐渐减小,且峰值应力向应变减小的方向移动;在不同冷却速度下,极限抗拉应力、屈服应力和维氏硬度基本相同。在620℃时内部组织发生相的转变,当温度大于620℃时,随冷却速度增加,极限抗拉应力、屈服应力和维氏硬度逐渐减小;随温度升高,热导率先增加后减小再增加。在温度170℃时,热导率达到最大值42.0167W/(m·K);随着冷却速度增加,热导率逐渐减小。

Q460D大直径厚壁高强度无缝钢管的研发

Q460D多用于板材制造,用于制造无缝钢管有很大的困难。通过优化Q460D钢的化学成分,采用合适的热处理方法,成功开发出Q460D大直径厚壁高强度高韧性结构用无缝钢管,其在正火工艺条件下的屈服强度≥440MPa,抗拉强度≥550MPa;纵向伸长率≥17%;-20℃下的平均纵向冲击值≥80J,平均横向冲击值≥60J;性能满足客户要求。

汽车轴头用低合金高强度钢Q460D的开发和性能

开发的Q460D钢(/%:0.16～0.18C,0.42～0.48Si,1.40～1.46Mn,0.012～0.020P,≤0.005S,0.11～0.12V,0.020～0.050Al,0.010 2～0.013 9N)的冶金流程为≥40%铁水+废钢-50 t电弧炉-LF-VD-260mm×300mm坯连铸-轧制Φ70～100mm材。通过EAF终点控制[C]≥0.07%,[P]≤0.015%,LF精炼渣碱度≥3.0,喂Al、Ca线,控制Al 0.030%～0.05%,控制[S]≤0.005%,LF出钢前喂氮化锰线等工艺措施,钢的力学性能稳定,屈服、抗拉强度、延伸率和冲击功分别为470～504 MPa,576～695 MPa,19.0%～27.5%和32～60J,钢的成分及各项性能稳定性高,探伤合格率为93.7%,满足汽车轴头用钢高洁净度、高均质化、高性能稳定性的要求。

TMCP技术在Q460D钢板生产中的应用

依据低合金高强钢的成分设计,采用TMCP技术生产的Q460D钢板的力学性能完全满足标准要求。

天铁Q460D低合金高强度钢中板的研制开发

介绍了天铁Q460D低合金高强度钢中板的开发过程,对生产工艺参数进行实验、分析。实验结果表明,生产出的Q460D中板具有良好的冲击韧性和焊接性能。在采用控轧控冷工艺后,产品具有比较理想的金相组织和力学性能,质量稳定,能够满足用户的要求,可实现批量生产。

Q460D低合金高强度钢板的生产实践

介绍柳钢开发和生产低合金高强度Q460D钢的成分设计和生产过程。

轧制工艺对Q460D钢组织和性能的影响

结合Q460D钢的轧制特点,通过对不同的轧制工艺进行研究,探讨了不同轧制工艺对Q460D厚板力学、组织和析出相的影响。实验结果表明:再结晶区轧制能够提升厚板在厚度方向的力学性、组织和析出相的均匀性,但在未再结晶区轧制能提升厚板1/4的力学性能、细化组织和析出相,但对1/2的力学性能、组织和析出相的改善效果较小。

Q460D中厚板钢材焊接试验研究

介绍对复合微合金化生产的Q460D钢板进行焊接性能试验及其结果。

出口Q460D-B钢板的生产实践

通过Nb-Ti微合金化和控制轧制工艺,成功轧制协议出口Q460D-B,产品屈服强度>480 MPa,抗拉强度>580 MPa,-20℃冲击功>120 J。

Q460D高强钢及其焊缝连接疲劳性能试验研究

在疲劳荷载作用下钢结构焊缝区易发生疲劳断裂,通过Q460D高强钢及其焊缝连接的疲劳性能试验研究,结合试验数据,拟合了Smax-N曲线预测其疲劳寿命,根据疲劳损伤理论分析了疲劳破坏程度,并通过断口形貌揭示了疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明：Q460D母材具有较高的疲劳抗力;对接焊缝接头Smax-N的95%保证率曲线与ANSI/AISC 360-10的疲劳设计曲线吻合较好;GB 50017—2003的设计曲线能较好预估循环次数大于40万次以上十字接头的疲劳寿命。损伤指标能够较好地表征疲劳破坏过程中构件内部状态的变化,缺口系数越大,损伤发展越快。瞬断前裂纹扩展规律与损伤发展一致,随着损伤发展疲劳条带间距逐渐变大。

Q460D高强钢及其螺栓连接疲劳性能试验研究

为研究Q460D高强度钢材螺栓连接的疲劳性能,对Q460D高强钢母材、有孔板和螺栓连接3组试件进行了疲劳试验,拟合了Smax-N曲线,并与采用我国规范GB 50017—2003和美国规范ANSI/AISC 360-10相关公式的计算结果进行了分析对比。结果表明：疲劳试验数据总体较离散,但均在95%置信区间内,拟合的Smax-N曲线能反映不同应力幅下试件的疲劳寿命,具有较高可靠度;由于Q460D钢材硬度大,塑性变形能力较差,对缺陷比较敏感;有孔板和螺栓连接试件的应力集中系数均在2以上。其中母材、有孔板的疲劳极限应力试验值分别是采用GB 50017—2003相关公式的计算结果的2.01、1.45倍,是ANSI/AISC 360-10相关公式的计算结果的2.32、1.91倍;螺栓连接试件的疲劳极限应力试验值略低于GB50017—2003相关公式计算值,是ANSI/AISC 360-10的1.07倍,表明ANSI/AISC 360-10的相关公式更适用于Q460D高强钢螺栓连接疲劳性能的评估。

Q460D高强钢的回火工艺

通过显微组织观察、室温冲击试验、硬度测试等手段方法,研究了传统回火与不同温度感应回火工艺对Q460D钢组织及性能的影响。结果表明:在250~450℃范围内,随着感应回火温度的升高,Q460D试验钢组织马氏体分解越来越完全,组织越来越均匀。450℃×20 min感应回火试样中马氏体分解完全,碳化物聚集并球化,比450℃×2 h传统回火试样组织形态更加均匀。随着感应回火温度的升高,试验钢硬度逐渐降低,冲击吸收能量逐渐升高。450℃×20 min感应回火试样硬度值为21.7 HRC,稍低于450℃×2 h传统回火试样的23.2 HRC,冲击吸收能量为194 J,高于传统回火试样的185 J。

焊后热处理对Q460D高强钢焊缝金属显微组织和性能的影响

通过拉伸试验、维氏硬度测试、显微组织和SEM观察,对不同热处理工艺后的焊缝金属的力学性能和微观组织进行对比研究。结果表明:焊态组织为先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体和索氏体组织;焊缝金属正火后晶粒粗大,塑性较差,须进行回火处理;在560~580℃的温度区间随着回火温度升高,焊缝中的针状铁素体逐渐增多,表现出好的强度和塑性,硬度变化不大;调质态焊缝金属的强度和硬度随回火温度的升高逐渐降低,而塑性随回火温度的升高而提高。