460MPa级高强度低屈强比钢的研制.docx

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1、460MPa级高强度低屈强比钢的研制*摘要：结合钢板力学性能指标，利用Nb、V、Ti等元素微合金化,配合合理的控轧控冷工艺，开发了高强度、低屈强比Q460GJC钢。对其工业性试制钢板开展了拉伸、冲击、组织结构检验及焊接性能试验。结果表明：研制的钢种强度高、屈强比低、冲击性能优异，具有优良的综合性能，满足高层建筑用钢技术要求。关键词：高强度；低屈强比；Q460GJC;性能2005年，我国GB/T198792005建筑结构用钢板标准颁布，将建筑钢结构用钢种扩大为Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ.Q420GJ及Q460GJ系列，但目前国内主要使用的仍然是Q345GJ、Q390GJ级钢种，仅少

2、数使用到Q420GJ、Q460GJ钢。结构设计及材料生产技术的不断提高，为我国钢结构建筑向高层化、大跨距化方向发展提供了强有力的支撑，极大地推动了我国建筑钢结构材料的研制开发和升级换代，同时也对材料的强度、屈强比（抗震性能）及焊接性能提出了更高的要求。研究表明：与低强度级别钢材相比，使用高强度钢材可以减小板厚，减轻结构整体质量，降低建设成本1。而使用韧性好、屈强比低、焊接性能优良的钢种可以提升结构安全性，减少地震等因素对结构造成的冲击、破坏等。为此，为适应国内建筑钢结构行业的发展形势，进行了Q460GJC钢板的开发工作。1试验材料及过程针对GB/T198792005建筑结构用钢板标准中Q460

3、GJC钢板技术条件要求（表1）,采用以下原理进行成分、工艺设计:1）结合不同厚度规格范围钢板力学性能指标要求，通过对Nb、V、Ti等微合金化元素进行化学成分设计，在获得足够强度的基础上减轻板厚效应，控制钢板的碳当量，提高钢材的焊接性能，同时进一步降低钢板整体的合金成本。表1Q460GJC钢板技术条件板厚/_mm拉伸试验（横向）0纵向冲击功Akv/JReMPaRm/MPaA/%屈强比61646016-35460600550720170.85343550450590板厚mm拉伸试验（横向）ReHMPaRmMPaA%屈强比0C纵向冲击功AkVJ6162460163546060055072023735

4、50450-590注：ReH为上屈服强度；Rm为抗拉强度；A为延伸率。2）使用洁净化冶炼技术，适度降低P、S元素以及夹杂物含量，提高钢质的纯净度，以便钢板具有优良的使用性能。3）增加Mn等提升抗拉强度幅度相对较大的元素含量，采用合理的控制轧制以及轧后快速冷却的工艺，通过形变诱导Nb、V、Ti的碳氮化物沉淀，提高基体的强度，同时获得钢中软、硬相组织合理的析出比例，保证钢板ReH/Rm线傕f(kj5cm)埋孤端CHWS9(4)CHF1O1乎.焊CHG557(4)520-53011013028-3016-2038.3-41.681821.0-24.95.87I95焊接类型焊材牌号焊剂电流/A电压/V

5、焊速/(cm5minT)线能量/(kJ5cmT)埋弧焊CHW-S9(4)CHFIOI520530283038.341.621.024.9手工焊CHG557(4)110130162081858719.5注：环境温度22,环境湿度72%。表5接头力学性能燥接方式K,JMPa断裂位置ff1*ft-3.180a-Ot冲击功/J饵缝乂热彩病区埋弧焊571母材合格987489739498手工焊575母材合格92828488S371焊接方式Rm/MPa断裂位置侧弯d=3a,180oOC冲击功/J焊缝区热影响区埋弧焊571母材合格987489739498手工焊575母材合格928284888371注：d为弯心

6、半径；a为试样厚度；0C冲击功下对应的3个值分别为3个试样的试验冲击值。由试验结果可见：采用埋弧、手工两种方式焊接后，钢板抗拉强度、接头各区冲击性能均满足技术条件，符合与母材等强匹配的要求。3结束语D采用微合金元素进行化学成分设计，通过控制钢板轧制、冷却工艺,开发了高强度、低屈强比Q460GJC钢。2)性能检验结果显示，钢板强度高，屈强比低，冲击性能优异，焊接性能优良，各项指标均满足技术条件要求。组织结构主要为“铁素体+珠光体”，析出物以Nb、Ti的碳氮化物为主。参考文献1孙邦明,杨才富,高层建筑用钢的发展J.宽厚板,2001,7(3):1-6.2于庆波,孙莹.钢中的碳含量和显微组织对屈强比的影响J塑性工程学报，2