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高强度抗震钢筋V-Cr复合微合金化的实验研究

徐斌

  钢筋混凝土结构在目前和未来一定时期仍是主要的建筑方法,钢筋的市场需求量将随着经济的发展不断扩大,对其性能需求也会进一步提高。我国建筑用钢筋普遍采用屈服强度为335MPa的20MnSi钢筋,而国外早已采用400MPa以上级别的钢筋,德国基本采用500MPa IV级钢筋。为尽快接轨国际并节约钢材,我国也开始并加速建筑用带肋钢筋的更新换代工作,大力推广应用V、Nb、Ti、V-N微合金化技术的高强度热轧带肋钢筋的生产和应用。 国内钢铁工业规模的扩张、钢筋需求的不断扩大,以及全球资源紧张等原因引起的钒铁、铌铁等合金价格的急剧升高,使得400MPaⅢ级钢筋的微合金化生产的面临严峻挑战;随着对钢筋的强度性能要求的不断提高,企业生产成本增加、负担加重,加速了V、Nb、Ti的自然资源消耗,成为企业和社会都是不可忽视的严重问题。 本文利用V-Cr复合微合金化技术开发低成本HRB400钢筋,在实验室条件下研究不同的V-Cr微合金化成分配比对钢筋力学性能和金相组织的影响,探讨了V-Cr复合微合金化强化机理和强化方式,并用Factsage软件分析微合金元素在钢中的存在形式。V-Cr复合微合金化技术采用成本较低的铬铁合金代替部分昂贵的钒铁合金,在保证HRB400钢筋综合性能优良的前提下,降低微合金化生产成本,减少贵重金属的资源消耗。 研究结果表明:(1)含W(Cr)=0.15~0.18%的V-Cr复合微合金化,钢筋强度较高、塑性好、抗震性优良,可满足HRB400钢筋性能指标,并且生产成本较低;(2) W(V)=0.03%与Cr组成的V-Cr复合成分和相同的V含量单一微合金化成分相比,降低了强度性能,提高抗震性能。W(V)=0.01%与Cr组成复合成分,具有强化效果,屈服强度、抗拉强度和单一W(V)=0.01%微合金化相比均有所提高;(3) W(V)=0.03%与Cr组成的V-Cr复合成分和相同的V含量单一微合金化成分相比,珠光体含量降低,晶粒尺寸变化不大。W(V)=0.01%的V-Cr复合组分和单一V组分相比,可明显增加珠光体含量,减小晶粒尺寸,强化力学性能,提高抗震性能,Cr含量不断增加,晶粒尺寸变化不大;(4)V-Cr复合微合金化,钢中存在20~30nm的V、Cr碳化物析出,Cr、Fe、Mn复合形成合金渗碳体;结合Factsage热力学软件模拟计算可得V、Cr在钢中的碳化物分别以VC、Cr3C2的形式析出存在,无V-Cr复合碳化物生成,析出温度分别为1190K、770K;(5) V-Cr复合微合金化时,以析出强化、细晶强化为主要强化方式,且细化晶粒作用有限,因此,Cr含量增加较多时,虽然析出强化效果增强,固溶强化减弱,所以屈服强度变化不大。……   
[关键词]:V-Cr复合微合金化;屈服强度;金相组织;析出碳化物
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉科技大学2011年