一种低屈服比高强度低合金钢动态断裂行为的研究

《一种低屈服比高强度低合金钢动态断裂行为的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、内容摘要宝钢研究院结构钢研究所开发成功一种建筑用的低屈服比高强度低合金钢。为了保证低屈服比，该钢种在设计时借鉴了双相钢的组织特点，是由铁素体与马氏体构成的双相组织。为了了解该钢种在受到地震等冲击载荷时的使用潜力和变形机理，保证建筑结构的可靠性，本文以该钢种为对象，通过仪器化冲击试验，研究了温度和微观组织对其冲击韧性的影响。并通过准静态拉伸试验和冲击拉伸试验，研究了室温下，动态冲击载荷对该钢力学性能、变形行为、断裂机理的影响。研究结果对该钢种的开发与机理研究具有重要参考意义，对于完善该钢种的用户使用技术具有重要作用

2、。主要研究结果如下：试验用钢均为主要由针状铁素体和马氏体构成的双相组织，组织中还有少量残余奥氏体。A钢中的马氏体主要呈岛状分布，B钢中的马氏体则主要呈纤维状，以不同位向成束分布于铁素体基体上。A钢、B钢的晶粒尺寸相同(约2岫)，马氏体体积分数相近(分别为13．2％、14．2％)。室温下，B钢的屈服强度、抗拉强度分别为543MPa、716MPa，均比A钢的低；B钢的延伸率、断面收缩率分别为17．6％、67％，均高于A钢的。这与B钢马氏体中的碳含量(0．35％)低于A钢的(O．60％)、马氏体呈纤维状以不同位向成束分

3、布有关。随着温度降低，两组钢的冲击吸收功最下降，裂纹扩展功E降低，均表现出明显的低温脆性效应。随着温度降低，两组钢的断裂模式均由微孔聚集型的延性断裂转变为微孔聚集与准解理的混合断裂。在2012、．20"C、．4012下，B钢均比A钢具有更高的冲击吸收功日、裂纹形成功局、裂纹扩展功昂，呈现出平面应力状态的韧性启裂倾向，冲击韧性更好，低温脆性程度低于A钢。这与B钢中的马氏体呈不同位向的纤维束状分布，能够减小马氏体对周围铁素体的约束度、提高马氏体／铁素体两相间的应力传递效率、将裂纹的扩展限制在不同范围内有关。室温下，A

4、钢在冲击拉伸载荷下表现出强化效应。在准静态拉伸(10。s4)下，A钢表现出连续屈服特点，屈服和抗拉强度分别为569MPa、844MPa；在冲击拉伸(名义应变速率102一)下，屈服强度提高31．6％，抗拉强度提高8．4％，延伸率不降低。加载方式影响A钢中显微空洞的形成和长大方式。在准静态拉伸下，显微空洞可在铁素体、铁素体／马氏体相界面处、马氏体粒子处形成，主要在两相界面处形成；空洞主要通过两相界面的脱开进入铁素体而长大，马氏体粒子保持完好。在冲击拉伸下，显微空洞可在铁素体／马氏体相界面处、马氏体粒子处形成，主要在两

5、相界面处形成；两相界面处的空洞既可以向铁素体内，也可以向马氏体粒子内扩展长大，后者导致马氏体粒子的破裂。加载方式也影响A钢中的位错结构。在未变形的A钢中，马氏体岛由板条马氏体构成，铁素体中有高密度位错。在准静态拉伸下，铁素体内的位错以胞状结构为主；在冲击拉伸下，则以位错缠结为主。加载方式对A钢的断裂模式没有影响。在准静态和动态拉伸载荷下，A钢均以显微空洞长大聚集的方式发生韧性断裂。关键词：针状铁素体：马氏体：双相组织；断裂韧性；屈服比AbstractAhi曲strengthlowalloysteelwithlow

6、yield-to—strengthratio(yR)usedforconstructionwasdevelopedbyBaosteelInstitute．Takingadvantageofdual-phasesteel，themicrostructureofthissteelWasmainlycomposedofferriteandmartensite，SOastoassurethelowyieldratio．Inordertounderstandtheapplicationpotentialanddeforma

7、tionmechanismofthesteelandensBrethereliabilityoftheconstructionstructureundersuchimpactloadingasearthquake，theeffectsoftemperatureandmicrostructureontheimpacttoughnessofthissteelhavebeeninvestigatedbymeansofinstrumentedimpacttest(IIT)．Moreover,theeffectsofimp

8、acttensileloadingonthemechanicalpropeaies，deformationbehaviorandfi'acturemechanismofthesteelatroomtemperaturehavealsobeenstudied．Theresultsplayauimportantroleinguidingthefurtherdevelopmen