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Q345大H型钢抗层状撕裂性能及机理的研究

李虎  
【摘要】:抗层状撕裂钢又称为“Z向钢”属于低合金高强度结构钢的一种,此钢材一般是在某一级低合金高强度结构钢的基础上,经过了特殊的冶练方法和各种工艺处理的钢材,而厚度方向(z向)的截面收缩率一般都可以到15%以上。钢结构建筑因其强度高、重量轻、施工时间短等特点正成为未来建筑业的发展趋势。由于我国所产的H型钢抗层状撕裂能力较差,因此高层钢结构建筑所用H型钢多采用抗层状撕裂钢板焊接而成。相比于整体成型H型钢来说,不仅使建筑成本提升很多,而且由于焊接所带来的焊接缺陷也不可避免的影响了钢材在服役阶段的性能。因此研究H型钢的抗层状撕裂能力及其机理对于提高H型钢使用范围和经济效益具有重要的意义。 本课题通过将Q345B和Q345EL在成分、性能、组织、夹杂物、二相粒子等方面进行一系列的对比分析,最终得出影响大H型钢Z向性能的因素。首先通过光学显微镜观察大H型钢各个位置的金相组织同时测定其Z向性能,然后利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)、衍射图样分析等手段研究钢中夹杂物及二相粒子对于材料z向性能的影响。 经过研究发现,含有最多夹杂物的腹板与翼缘连接的圆角处反而拥有最好的Z向性能,其原因在于该位置带状组织并不明显和成型时所处的三向压应力状态。未经过钢包精炼,含有较多夹杂物的Q345B钢的Z向性能远超过经过钢包精炼,含有很少夹杂物的Q345EL钢,且Q345B钢Z向断面收缩率数值超过了国家35%的最高标准,其原因主要在于Q345EL中Nb、B、Ni的存在阻碍了位错在材料内部的运动。含有Nb、B的析出相粒子是引起Q345EL钢Z向性能下降的主要因素,而Ni只是起到了部分作用。


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