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水钢HRB400钢筋的抗震性能与生产工艺研究

作　者: 廖洪军
导　师: 盛光敏
学　校: 重庆大学
专　业: 材料学
关键词: HRB400钢筋抗震性能微合金化控制轧制控制冷却
分类号: TG335.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文研究了水钢提供的Φ20mm和试制Φ28mm两种规格的20MnSiV,HRB400钢筋的抗震性能。对试验钢筋的应变时效敏感性、韧脆转变温度、可焊性、强度与韧性的配合进行了系统的测试和研究。在用Gleeble-1500D热模拟试验的基础上,结合工厂实际情况,在水钢二轧厂进行了抗震钢筋的轧制试验。在精轧前和终轧后安装了冷却器,降低精轧和终轧温度以及轧后冷却工艺。利用控轧控冷技术试制出了合格的抗震钢筋。结果显示:试验钢筋的强度与塑性的配合、应变时效敏感性和低温韧性等性能等较20MnSi钢筋有了较大幅度的提高;试制钢筋性能,尤其是强度、低温韧性可焊性得到提高,满足抗震要求。透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察发现,钒大量过饱和固溶在钢中,钢筋铁素体中有较少碳氮化钒析出;能谱分析表明,钢的珠光体区域钒含量较高。本文分析了轧制温度、终冷温度、冷却速度以及微合金化对钢筋组织、性能的影响。分析了低温大变形量轧制结合微合金化能够细化晶粒。理论推导结果与实际测量结果基本吻合。要使大量钒的化合物在铁素体析出,轧前加热温度应该适当增加,轧后冷却速度应该适当降低。针对试验钢筋存在的问题,建议进一步提高HRB400钢筋的冶炼工艺,优化微量合金成分以及完善控轧控冷技术。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 课题意义  9-10
  1.3 研究内容  10-13
2 高强度低合金钢的发展  13-23
  2.1 微合金钢发展  13
  2.2 晶粒细化钢的产生  13-14
    2.2.1 晶粒细化的基本理论  13-14
  2.3 控制轧制的发展及原理  14-17
    2.3.1 控制轧制原理  15-16
    2.3.2 控制轧制组织与性能的关系  16-17
  2.4 轧制生产基本工序及其对产品质量的影响  17-19
    2.4.1 原料的加热  17-18
    2.4.2 轧制  18-19
  2.5 控制冷却的发展  19-23
    2.5.1 控制冷却的目的  19
    2.5.2 控制冷却原理  19-23
3 抗震设计用钢现状与发展  23-31
  3.1 国外抗震设计用钢发展与现状  23
  3.2 国内抗震钢筋发展与现状  23-24
  3.3 高抗震钢的特点  24
  3.4 高强度抗震钢筋在地震中受力特点  24-25
  3.5 高抗震钢的性能特点  25-29
  3.6 抗震钢的成分特点  29-31
4 试验材料及方法  31-43
  4.1 材料的成分及显微结构分析  31-32
    4.1.1 材料成分  31-32
    4.1.2 金相分析  32
    4.1.3 扫描电镜观察  32
    4.1.4 透射电镜观察  32
  4.2 抗震性能分析  32-35
    4.2.1 钢筋的拉伸试验  32-33
    4.2.2 应变时效  33-34
    4.2.3 钢筋的焊接及其弯曲试验  34
    4.2.4 冲击试验  34-35
  4.3 热模拟轧制试验  35-38
    4.3.1 材料的选取及成分  35
    4.3.2 Gleeble 热模拟试验  35-38
  4.4 工厂控轧控冷试验  38-43
    4.4.1 轧线布置及主要参数  38-39
    4.4.2 试验参数  39-43
5 试验结果  43-59
  5.1 钢筋的抗震性能结果分析  43-48
    5.1.1 钢筋的强度塑性配合  43-44
    5.1.2 时效性能结果  44
    5.1.3 冲击试验结果  44-46
    5.1.4 焊接试验结果  46-48
  5.2 热模拟轧制试验  48-55
    5.2.1 压缩试验  48-51
    5.2.2 热拉伸试验  51-55
  5.3 工厂试制试验结果  55-59
    5.3.1 钢筋的氧氮分析  55-56
    5.3.2 钢筋的拉伸试验结果  56
    5.3.3 钢筋的冲击试验结果  56-58
    5.3.4 钢筋焊接试验结果  58-59
6 结果分析与讨论  59-83
  6.1 钢筋的强度塑性配合  59-62
    6.1.1 钢筋强度与塑性  59
    6.1.2 钢筋的组织  59-62
  6.2 钢筋的应变时效敏感性  62-64
    6.2.1 应变时效时效现象及机理  62-63
    6.2.2 应变时效对钢的韧性影响  63
    6.2.3 影响应变时效因素  63-64
  6.3 钢筋的低温韧脆转变  64-68
    6.3.1 低温脆断机制及判据  64-65
    6.3.2 断口形貌分析  65-67
    6.3.4 影响冲击韧性的其它原因  67-68
  6.4 钢筋的焊接性能  68-69
    6.4.1 合金元素对焊缝组织的影响  68-69
  6.5 钢筋的控制轧制  69-74
    6.5.1 钢坯的加热制度  69-70
    6.5.2 控制轧制过程钢的变形行为  70-73
    6.5.2 热变形抗力  73-74
  6.6 控制冷却  74-83
    6.6.1 控制轧制后的冷却方式  74-75
    6.6.2 控制冷却  75-77
    6.6.3 微合金元素钒存在状态  77-83
7 提高HRB400 钢筋抗震性能的建议  83-87
  7.1 微合金化  83-84
    7.1.1 微量合金成分调整  83-84
    7.1.2 微合金成分调整的可行性  84
  7.2 控制轧制  84-87
8 结论  87-89
致谢  89-91
参考文献  91-96
独创性声明  96
学位论文版权使用授权书  96

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