VN微合金化500MPa级高强抗震钢筋工艺研究

论文摘要

500MPa抗震钢筋具有强度高、安全储备量大、抗震性能好、节省钢材用量、施工方便等优越性,更适用于高层、大跨度和抗震建筑结构,是一种更节约、更高效的新型建筑材料。本文以钒氮微合金化控轧控冷工艺生产的500MPa钢筋为研究对象,通过热处理试验和热模拟试验研究奥氏体晶粒尺寸随均热温度的变化情况及轧后冷速和控冷终止温度对试验钢筋组织和性能的影响。在试验研究基础上进行工业试制,分析了试制钢筋的组织和力学性能,并对试制钢筋的强化机理进行了系统研究。得出以下主要结果：随着均热温度增加,试验钢筋的奥氏体晶粒尺寸增加,当均热温度为1200℃时,奥氏体晶粒出现粗大、不均匀现象。为了保证试验钢筋中的微合金元素V能充分固溶到奥氏体中,同时奥氏体组织能达到均匀化而又不出现明显的粗大晶粒,试验钢筋的均热温度应控制在1100～1150℃。轧后冷却速度及控冷终止温度对试验钢筋组织影响的热模拟试验结果表明,随轧后冷却速度增加,试样心部铁素体组织的晶粒尺寸减小。随控冷终止温度降低,试验钢筋心部贝氏体组织含量逐渐增加。当控冷终止温度为700℃时,试验钢筋心部组织匹配较好,且其心部铁素体的晶粒尺寸最小。控冷终止温度对碳氮化钒在铁素体中的析出有重要影响,试验钢筋中碳氮化钒在铁素体中的析出动力学计算结果表明,碳氮化钒在铁素体中的最快析出温度为680℃左右。试验研究和理论分析结果表明：试验钢筋的最佳控冷终止温度范围应为680～700℃。在试验研究的基础上进行了工业试制,试制钢筋的强屈比大于国标1.25的要求,最大力下的总延伸率为17%,且其它各项力学性能均满足国标的抗震要求。试制钢筋强化机制分析结果表明,试制钢筋的强化方式主要有细晶强化、相变强化、沉淀强化和固溶强化,其中,细晶强化和相变强化对屈服强度的贡献量分别为184.4 MPa和111.6MPa,是试制钢筋的主要强化方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢筋的发展
• 1.2.1 国外钢筋的发展情况
• 1.2.2 国内钢筋的发展情况
• 1.3 高强抗震钢筋的生产工艺
• 1.3.1 超细晶技术
• 1.3.2 控制轧制技术
• 1.3.3 控制冷却技术
• 1.3.4 控轧控冷技术
• 1.3.5 微合金化技术
• 1.4 500MPa级高强抗震钢筋
• 1.4.1 500MPa级钢筋的性能要求及应用前景
• 1.4.2 500MPa级钢筋研究现状
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 相变点测试
• 2.2.2 硬度测量
• 2.2.3 热处理试验
• 2.2.4 热模拟试验
• 2.2.5 微观组织观察
• 2.2.6 物理化学相分析
• 第三章 均热温度对原始奥氏体晶粒尺寸的影响
• 3.1 引言
• 3.2 均热温度及均热时间的确定
• 3.3 试验方法
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 奥氏体晶界形貌特征
• 3.4.2 奥氏体晶粒预测模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 轧后冷却速度和控冷终止温度对钢筋组织和相变的影响
• 4.1 引言
• 4.2 冷却速度对试验钢筋组织和相变的影响
• 4.2.1 试验内容与方法
• 4.2.3 试验结果与分析
• 4.2.4 讨论
• 4.3 控冷终止温度对试验钢筋组织和相变的影响
• 4.3.1 试验内容与方法
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.3.3 碳氮化钒在铁素体中析出的动力学研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 工业试制钢筋组织性能及强化机理研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验材料及方法
• 5.2.1 试验材料及其制备
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 试制钢筋的力学性能
• 5.3.2 试制钢筋的金相组织
• 5.3.3 析出相分析
• 5.3.4 强化机制分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文