400mpa超级钢疲劳性能的研究

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1、长春工程学院毕业设计(论文)1前言1.1选题背景钢铁是人类赖以生存和发展的一类重要的工程材料，也是建设现代化社会必不可少的材料。纵观国内外以及未来，钢铁在21世纪乃至以后仍然是主要的工程材料。钢铁材料在人类科技进步发展史中发挥着十分巨大的作用，目前钢铁工业从二十世纪七十年代的支柱产业已发展转变为满足经济发展的基础产业地位。随着航空、航天等高新技术的迅猛发展，钢铁材料特殊的经济战略地位更加日渐突出。它成本低廉、工艺成熟、可回收性好，符合可持续发展战略。即使是在人类科技文明高度发展的今天钢铁材料的作用仍然无法被其它材料所取代，所以人们对钢铁

2、材料的研究始终抱有极大的热情，而目前这种热情似乎又有进一步的高涨。90年代末期的调查结果表明，各用钢行业在新世纪都要求一些高难度的新品种。从日本开发超级钢开始，目前世界各主要钢铁生产国正朝着“高洁净、均匀化、超细晶”的技术方向来发展新一代钢铁材料。在可预见的将来，钢铁材料将继续是工程合金中最重要的成员，无疑它也将是世界上最普通但用途最广的制造材料。通过对世界钢铁工业发展历史的简单回顾，不难看到注重成本，保证质量，不断满足新的需求始终是钢铁工业发展的核心。中国目前是世界第一产钢大国，年钢产量达到3亿多吨，居世界第一位。我国是钢铁大国，但不

3、是钢铁强国。所以“控制质量，调整结构，提高效益”是中国迈入新世纪初期钢铁工业的工作目标[1]。在目前世界经济全球一体化的潮流下以及我国加入WTO以后所面临的挑战与机遇，我们必须加强科技开发，努力降低成本，提高钢材的质量，使国产钢材在国际市场上更具竞争力，努力向钢铁强国迈进。中国钢铁强国的出现，其标志之一就是新一代钢铁材料的普及率。我国“八五”、“九五”及“973”等计划都把新型钢铁材料的研究列为其中重点攻关项目之一。以高洁净度、高均匀度、组织细小为主要特征的新一代高强度低合金钢就是在这样的大背景下开发研制的。目前已取得了令人振奋的阶段性

4、成果，400MPa、800MPa、1500MPa级中、高强度以及超高强度原型钢相继问世。在这种形势下，我们迫切需要对这种新一代钢铁材料的物理化学冶金过程、显微组织结构以及各种力学性能进行全面、深入、细致的认识与了解。据统计在各类机件破坏中，有80％~90％是疲劳断裂，而且疲劳断裂多是在没有征兆的情况下突然发生的，所以危害性很大[2]36长春工程学院毕业设计(论文)。因此，如果一种钢铁材料不具备较高的疲劳寿命，那么它也很难变为汽车、轮船、桥梁等现代化设施为工业所应用，同样超级钢也不例外。通过超级钢的疲劳性能的研究，将有助于推进超级钢的开发

5、和工业应用进程，并最终会推进国民经济的发展。超级钢是20世纪90年代末为更好地利用钢铁材料在使用性能上的优势，并进一步改进传统钢铁材料的一些不足，减少材料消耗，降低能耗而研制的新材料，其研究的最终目标是使钢铁的实用强度和寿命加倍。ANS400超级钢主要应用于工程结构用钢和汽车横梁等，在服役的过程中往往承受着周期性的载荷作用，本论文的主要目的就是对该超级钢在恒应力幅控制下的疲劳性能进行测试，得到试验材料的裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅△K的关系曲线、应力S与循环次数N的关系曲线以及材料的循环特性和疲劳源的特征等，从而为这种材料在以

6、后的实际应用中提供技术依据。1.2国内外钢铁材料的发展情况目前，国际上新一代钢铁材料的研究非常活跃，日本、韩国和欧洲多国均投巨资开展研究，并已取得了重大进展。我国新一代钢铁材料的研究起步虽然稍晚，但势头很好，前景可期。1.2.1国内的研究现状及进展我国于1998年启动了“新一代钢铁材料重大基础研究”的“973项目”。国家财政从1998年起5年内累计投入25亿元用于该项目。该项目的最终目标是将占我国钢产量60%以上的碳素钢、低合金钢和合金结构钢等“三类”钢的强度和寿命提高一倍。如果采用新钢种取代三类钢中50%的传统钢材，则每年可少用150

7、0万吨钢，其直接经济效益达450亿元，间接经济效益更为显著，如可减少钢厂建设矿山的基建投资，减少资源损失和对生态环境的污染等。目前，我国超级钢的生产及推广应用取得了重要进展：实现系列超级钢的大批量工业生产；在各行各业中得到广泛应用。本年度我国累计生产并推广应用400MPa和500MPa超级钢超过25万吨。400MPa超级钢热轧带钢首先在宝钢2050热连轧生产线上实现了工业生产。此外，本钢、鞍钢、珠钢和武钢等厂家也分别实现了400MPa超级钢带钢的大批量生产，实现了节省合金元素、大幅度降低钢材成本的目标。总得来说，超级钢研究已经取得了重大

8、进展，特别是东亚的日、韩两国，均完成了前半期的研究，并开始在现场轧机上轧出了超细晶粒钢。日本在实验室研究中，甚至用小规格试样获得了平均晶粒0.5μm的超细晶。我国超级钢研究起步虽然稍晚，势头非常好。1.2.