高強(qiáng)度橋梁用寬厚板的研制.pdf

1、交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展帶動了橋梁的建設(shè)，使橋梁用鋼的需求量劇增，同時也對橋梁鋼的強(qiáng)度、韌性、焊接性、耐候性等提出了更高的要求。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的橋梁鋼強(qiáng)度較低，焊接性能和耐候性能等不能完全滿足要求。在這種背景下，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室與首鋼總公司聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行高強(qiáng)度橋梁鋼的研制與開發(fā)。其目標(biāo)是采用微合金成分設(shè)計和控軋控冷工藝相結(jié)合的方法，生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度≥460MPa、厚度≤60mm的熱軋寬厚板，以滿足國內(nèi)對高等級橋梁用鋼

2、的需求。本文從460級橋梁鋼所要求的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、低溫韌性、焊接性及耐候性出發(fā)，進(jìn)行化學(xué)成分設(shè)計和控軋控冷工藝的制定，并在4300mm寬厚板軋機(jī)上進(jìn)行Q460q的工業(yè)試制。試制結(jié)果表明，各項性能指標(biāo)已達(dá)到新的橋梁鋼國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。論文的主要工作如下：
　　 (1)采用低碳微合金化思想進(jìn)行Q460q及Q460qNH鋼的成分設(shè)計，對于Q460q采用Nb、V、Ti的復(fù)合添加，而在Q460qNH鋼中添加Cu、Cr、Ni來提高耐候性

3、能。
　　 (2)以Q460q和Q460qNH鋼為研究對象，在Gleeble2000熱模擬機(jī)上進(jìn)行不同參數(shù)的單道次壓縮實驗，通過對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分析，研究變形過程的動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶過程。結(jié)果表明，變形溫度和應(yīng)變速率是影響奧氏體變形行為的主要因素，降低變形溫度和增大應(yīng)變速率均不利于動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，當(dāng)應(yīng)變速率超過5s-1時，變形過程很難發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。在熱模擬實驗機(jī)上進(jìn)行不同參數(shù)的雙道次壓縮實驗，通過對應(yīng)力-應(yīng)變曲線和軟化率

4、的分析，研究變形后的靜態(tài)過程，可知變形溫度對變形后高溫保溫過程中奧氏體靜態(tài)再結(jié)晶行為有很大的影響，變形溫度越高，奧氏體軟化程度高，軟化率大。在實驗基礎(chǔ)上建立了實驗鋼靜態(tài)再結(jié)晶軟化率數(shù)學(xué)模型。
　　 (3)根據(jù)熱膨脹曲線和金相觀察結(jié)果，對實驗鋼奧氏體變形條件對連續(xù)冷卻相變和顯微組織的影響進(jìn)行研究。研究表明：
　　 a)由CCT曲線可知，實驗鋼經(jīng)過奧氏體區(qū)變形后，促進(jìn)了鐵素體的析出，存在較寬的鐵素體析出區(qū)，因此，可以充分利用

5、其冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點，綜合利用細(xì)晶強(qiáng)化、貝氏體相變強(qiáng)化方式。
　　 b)奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形造成的晶界破壞和位錯交集抑制貝氏體形核長大，使得貝氏體相變開始溫度降低。同時，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形對粒狀貝氏體精細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響，粒狀貝氏體晶團(tuán)得到細(xì)化，M/A島分布趨于雜亂、弦長減小。
　　 (4)以Q460q為研究對象，在4300mm寬厚板軋機(jī)上進(jìn)行工業(yè)試制，試制鋼板的力學(xué)性能為；屈服強(qiáng)度490～540MPa，抗拉強(qiáng)度580

6、～645MPa，延伸率22.0～29.0％，-40℃沖擊功≥115J，達(dá)到了預(yù)定的研究目標(biāo)。
　　 (5)利用R＞O的正弦波對Q460q及Q460qNH鋼的疲勞S-N曲線進(jìn)行測試，通過實驗得到了Q460q及Q460qNH鋼的疲勞極限分別為492MPa和470MPa。同時，采用埋弧焊對工業(yè)試制Q460q鋼進(jìn)行焊接實驗，實驗結(jié)果表明Q460q具有良好的焊接性能，焊接接頭的強(qiáng)度不低于母材，在-40℃～20℃的實驗溫度下，Q460q的焊

7、縫和熱影響區(qū)均表現(xiàn)出較好的沖擊韌性。
　　 (6)通過干濕交替循環(huán)實驗及電化學(xué)測極化曲線實驗，可知耐候鋼SPA-H和Q460qNH鋼的腐蝕增重速度比碳鋼Q460q緩慢得多，而且隨著腐蝕時間的延長，其差別也更加明顯，其中SPA-H鋼的腐蝕增重速度要比Q460qNH更緩慢。通過觀察實驗鋼銹層斷面可以看到，腐蝕過程中耐候鋼的銹層比較明顯地分為內(nèi)外兩層，內(nèi)銹層致密，外銹層疏松、多孔，而Q460q鋼的內(nèi)外銹層區(qū)別不大，都是疏松、多孔的，對