水钢HRB400抗震钢筋的开发及综合抗震性能的研究

论文摘要

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。

论文目录

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