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水钢HRB400抗震钢筋的开发及综合抗震性能的研究

作　者: 刘旭东
导　师: 盛光敏
学　校: 重庆大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: HRB400钢筋微合金化抗震性能控制轧制控冷
分类号: TG335.64
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文分两阶段对水钢在重庆大学抗震钢研究组指导下开发的Ф25mm不同轧后控冷制度20MnSiV和水钢自行生产的轧后空冷的20MnSiNb HRB400钢筋的综合抗震性能进行了研究。对钢筋的五项抗震性能指标,即:高应变低周疲劳性能,强度与韧性配合,应变时效敏感性,韧脆转变温度,可焊性等抗震性指标进行了系统的测试和研究。测试结果显示:轧后水冷对钢筋的应变时效敏感性和焊接性能没有影响,对材料强度、塑性及高应变低周疲劳性能影响不大,并会降低钢筋的韧性。轧后空冷的20MnSiV和20MnSiNb钢筋的抗震性能全部达到了预期目标,综合抗震性能优良。但20MnSiNb钢筋的韧性偏低,这应该是其轧制过程中温度偏高和其内部的夹杂共同造成的。用扫描电镜观察了冲击断口和疲劳断口,分析了试样发生断裂的过程和机理。本文利用疲劳试验数据拟合了Coffin-Manson公式。并发现了低周疲劳中主要能量与应变以及各能量之间的关系,并推导出循环滞回能的估算关系式。结合实际生产情况及试验结果,得到了可优化20MnSiV和20MnSiNb钢筋抗震性能的成分配比和生产工艺参数,并实现了水钢HRB400抗震钢筋的产业化生产。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-10
  1.1 引言  8
  1.2 课题意义  8-9
  1.3 研究内容  9-10
2 高强度抗震钢筋的发展及特点  10-16
  2.1 高强度抗震钢筋的发展  10-11
    2.1.1 HRB400 钢筋的发展历史及现状  10-11
    2.1.2 抗震钢筋的发展和现状  11
  2.2 高强度抗震钢筋的成分特点  11-13
    2.2.1 微合金元素的作用  12-13
    2.2.2 其他元素的作用  13
  2.3 高强度抗震钢筋的生产工艺特点  13-16
    2.3.1 控制轧制钢的发展  13-14
    2.3.2 控制轧制的机理  14-16
3 钢筋的抗震性能指标  16-20
  3.1 高应变低周疲劳性能  16-17
  3.2 强度和塑性的配合  17
  3.3 应变时效敏感性  17-18
  3.4 焊接性能  18
  3.5 韧脆转变温度  18-20
4 水钢HRB400 抗震钢筋的开发  20-30
  4.1 工业性试生产依据  20-21
  4.2 工业性生产试验  21-26
  4.3 工业性试生产  26-30
5 试验方法  30-34
  5.1 钢筋拉伸试验  30-31
  5.2 钢筋应变时效敏感性  31
  5.3 钢筋的焊接试验  31-32
  5.4 钢筋的冲击试验  32
  5.5 钢筋高应变低周疲劳试验  32-33
  5.6 金相分析  33
  5.7 扫描电镜观察  33
  5.8 透射电镜观察  33-34
6 试验结果  34-68
  6.1 第一阶段钢筋的抗震性能  34-51
    6.1.1 热轧态钢筋拉伸结果  34-35
    6.1.2 应变时效态钢筋拉伸结果  35-36
    6.1.3 闪光对焊钢筋试验拉伸结果  36-37
    6.1.4 钢筋的冲击试验结果  37-38
    6.1.5 钢筋的高应变低周疲劳试验结果  38-51
  6.2 第二阶段钢筋的抗震性能  51-68
    6.2.1 热轧态钢筋拉伸试验结果  52
    6.2.2 应变时效态钢筋拉伸试验结果  52-53
    6.2.3 闪光对焊钢筋拉伸试验结果  53
    6.2.4 钢筋的冲击试验结果  53-54
    6.2.5 钢筋的高应变低周疲劳试验结果  54-68
7 试验结果分析与讨论  68-98
  7.1 强度和塑性的配合  68-75
    7.1.1 钢筋的强度和塑性  68-70
    7.1.2 钢筋的横截面硬度  70-71
    7.1.3 金相组织观察  71-74
    7.1.4 析出物的观察  74-75
  7.2 应变时效敏感性  75-76
  7.3 可焊性  76-81
    7.3.1 焊接样宏观分析  76-77
    7.3.2 焊接接头金相及显微硬度分析  77-81
  7.4 韧脆转变温度  81-84
    7.4.1 冲击试验结果分析  81-82
    7.4.2 冲击断口分析  82-84
  7.5 高应变低周疲劳试验结果分析  84-98
    7.5.1 疲劳失效分析  84-85
    7.5.2 低周疲劳断口分析  85-89
    7.5.3 低周疲劳后材料的组织变化  89-90
    7.5.4 高应变低周疲劳中的能量关系  90-98
8 水钢HRB400 抗震钢筋的综合抗震性能分析  98-102
  8.1 高应变低周疲劳性能  98-99
  8.2 应变时效敏感性  99
  8.3 其他抗震性能指标  99-102
9 结论  102-104
致谢  104-106
参考文献  106-110
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  110

水钢HRB400抗震钢筋的开发及综合抗震性能的研究

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