冷却方式对Q345GJ高建钢组织性能的影响

论文摘要

地震的频繁发生给人民的生命和财产带来了巨大损失,所以建筑用钢的抗震性就成了人们关注的核心问题。而低屈强比高建钢能够以更大的塑性变形吸收地震的巨大能量,延缓其最终破坏的发生,这种设计思路引导了低屈强比钢在建筑结构中的应用。针对这一课题,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室与首秦公司、天津钢铁集团公司联合攻关,进行Q390GJ以下高层建筑钢的研制与开发。本文以Q345GJ为研究对象,通过不同的工艺和方法,研究低屈强比形成的工艺条件,为工业化大生产提供优化的工艺方案。论文的主要工作如下：(1)采用单道次压缩试验,研究了变形温度、变形程度和变形速率对试验钢变形抗力的影响规律,建立了试验钢的变形抗力数学模型；同时研究了试验钢奥氏体区动态软化行为,动态再结晶激活能稳态时为QS=245.448 kJ/mol,峰态时为QP=166.994 kJ/mol.(2)采用热膨胀法测定了动态、静态以及不同加热温度条件下的CCT曲线,结合金相观察结果,给出了变形、加热温度以及冷却速度对试验钢组织的影响规律。同时研究了变形工艺参数对铁素体相变和贝氏体相变的影响。结果表明：变形促进奥氏体向铁素体的转变。变形对贝氏体的转变有双重作用：当冷却速度较低时,变形抑制贝氏体的转变；当冷却速度较高时,变形促进贝氏体的转变。(3)进行了热变形后冷却方式的模拟试验和实验室控轧控冷试验,研究了精轧温度区间、开冷温度、终冷温度、冷却速度以及热处理等工艺对试验钢组织和性能的影响。试验研究结果表明,试验钢控轧控冷最佳工艺参数为：(1)加热1200℃；(2)采用两阶段控轧,一阶段开轧温度1100～1150℃,二阶段开轧温度950℃,终轧温度850℃；(3)终轧后待温处理,开冷温度740～770℃,终冷温度600～650℃,冷速5～12℃/s。(4)分析了低屈强比形成的机理；研究了精轧温度区间、冷却速度、终冷温度、硬相含量、铁素体晶粒尺寸以及热处理工艺对屈强比的影响规律；对优化的工艺方案进行透射、扫描、EBSD等精细分析,研究待温处理对铁素体晶粒内位错密度,珠光体片层厚度以及铁素体晶界取向的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 钢结构建筑的发展
• 1.2 高层建筑用钢的屈强比
• 1.3 热处理工艺
• 1.4 钢的控制轧制与控制冷却
• 1.4.1 控轧控冷的意义和发展
• 1.4.2 控制轧制
• 1.4.3 控制冷却
• 1.5 钢中微合金元素的作用
• 1.6 本文研究背景及内容
• 1.6.1 工作背景
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 奥氏体热变形行为
• 2.1 试验方法
• 2.1.1 试验材料及装备
• 2.1.2 试验方案
• 2.2 变形抗力分析
• 2.2.1 变形温度对变形抗力的影响
• 2.2.2 变形速率对变形抗力的影响
• 2.2.3 变形程度对变形抗力的影响
• 2.3 高温变形数学模型的建立
• 2.3.1 真应力-真应变模型分析
• 2.3.2 动态再结晶模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 奥氏体连续冷却相变的研究
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验原理
• 3.1.3 试验工艺
• 3.2 试验结果
• 3.2.1 试验钢静态CCT-1200曲线及显微组织
• 3.2.2 试验钢动态CCT-1200曲线及显微组织
• 3.2.3 试验钢动态CCT-1000曲线及显微组织
• 3.3 讨论
• 3.3.1 加速冷却对未变形奥氏体组织转变的影响
• 3.3.2 加速冷却和变形对奥氏体组织转变的影响
• 3.3.3 加热温度对奥氏体组织转变的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 控轧控冷工艺的研究
• 4.1 冷却方式模拟试验
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 试验结果和分析
• 4.2 实验室热轧试验
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.2 试验结果和分析
• 4.3 讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 高建钢屈强比的研究
• 5.1 低屈强比形成分析
• 5.2 工艺参数对屈强比的影响
• 5.2.1 精轧温度区间对屈强比的影响
• 5.2.2 冷却速度对屈强比的影响
• 5.2.3 终冷温度对屈强比的影响
• 5.2.4 铁素体晶粒尺寸对屈强比的影响
• 5.2.5 硬相的含量对屈强比的影响
• 5.3 热处理工艺对屈强比的影响
• 5.4 终轧后待温对微观组织的影响
• 5.4.1 铁素体晶粒尺寸的变化
• 5.4.2 铁素体晶界取向差分析
• 5.4.3 珠光体形貌SEM分析
• 5.4.4 位错和析出的TEM分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢