生产工艺对钢筋抗震性能的影响.doc

生产工艺对钢筋抗震性能的影响  目 录 1 项目背景及研究内容 1 2 试验材料与试验方法 3 2.1 钢筋抗震性能的测试和分析 3 2.1.1 试验用钢筋样 3 2.1.2 试验方法 4 2.2 试验钢筋的微观组织分析 6 2.2.1 金相观察 6 2.2.2 透射电镜观察 7 2.3 钒析出动力学研究 7 3 抗震性能测试结果及讨论 8 3.1 钢筋抗震性能测试和分析 8 3.1.1钢筋抗震性能比较 8 3.2 V-Fe和Nb微合金化钢筋抗震性能比较 27 3.2.1 强度与塑性的配合 27 3.2.2 应变时效敏感性 28 3.2.3韧脆转变温度（DBTT） 28 3.2.4 可焊性 29 3.2.5 高应变低周疲劳寿命和循环韧度 30 3.3 本章小结 32 4 钢筋的微观组织观察和分析 34 4.1 金相组织观察 34 4.2 透射电镜组织观察 37 5 断口分析 41 5.1 拉伸断口 41 5.2 低温冲击断口 43 5.3 高应变低周疲劳断口 44 6 高应变低周疲劳过程中钢筋微观组织演化 47 7 钒析出动力学研究 52 8 结论 56 主要参考文献 59 ） 1 项目背景及研究内容 41%国土面积、一半以上城市位于地震基本烈度7度或7度以上地区，6度及6度以上地区占国土总面积79%；我国陆地面积占全球陆地面积的1/14（若7%），而20世纪实际发生的6级以上地震次数占全球1/3；从地震所造成的损失来说，20世纪全球地震导致120万人死亡，其中我国有60万人，占50%。因此，在我国研究和开发具有高抗震性能的建筑结构钢具有十分重要的意义。 钢筋混凝土建筑结构的抗震设计是一项十分复杂的系统工程，其中，改善钢筋抗震性能对提高建筑物整体抗震能力具有十分重要意义。要改善和提高钢筋的抗震性能，首先应根据钢筋在地震载荷下的失效模式，提出钢筋抗震性能的定义及其内涵。在强震发生时，建筑物内钢筋失效模式为高应变低周疲劳。根据重庆大学抗震钢课题组多年研究，钢筋的抗震性能应为以高应变低周疲劳抗力为核心的性能体系，包含以下五个方面内容： （1）高应变低周疲劳寿命及循环韧度。 （2）应变时效敏感性。 （3）冷脆性及韧-脆转变温度（DBTT）。 （4）焊接性能。 （5）强度与塑性的配合。 国获得热轧钢筋生产资质的企业约有356家，其中具有400级高强钢筋生产资质的企业为289家，500级高强钢筋生产资质的企业60家（1）钢筋实测抗拉强度与屈服强度之比Rom/RoeL强屈比不小于1.25； （2）钢筋实测屈服强度与规定的屈服强度特征值之比RoeL/ReL不大于1.30； （3）钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。 为了达到这些指标，目前，根据抗震钢筋化学成分和所采用的生产工艺，目前，普遍采用的有下述三种生产方法： （1）V（VN、Fe-V）、Nb微合金化； ）2 试验材料与试验方法 2.1Φ16的钢筋样品。 测试用钢筋样品的类型及其化学成分见表2-1。其中400VN和500VN分别代表采用VN合金微合金化工艺生产的400MPa级和500MPa级热轧钢筋样品；400QST和500QST分别为采用轧后穿水冷却工艺生产的400MPa级和500MPa级热轧钢筋样品；400FG为采用细晶工艺生产的400MPa级热轧钢筋样品。 表2-1、试验用钢筋样品化学成分（wt%） 品 种 C Si Mn P S V 400VN 0.22 0.51 1.46 0.024 0.025 0.026 400QST 0.22 0.64 1.47 0.030 0.022 - 400FG 0.22 0.42 1.40 0.023 0.022 0.013 500VN 0.22 0.68 1.45 0.031 0.021 0.094 500QST 0.24 0.43 1.34 0.032 0.029 0.006 GB1499.2-2007 （不大于） 0.25 0.80 1.60 0.045 0.045 - 表2-1中列出的所有钢筋样品的规格均为直径16mm的钢筋。应注意的是， 400FG中仍采用微钒处理，这也反映了目前生产细晶粒钢筋的普遍做法。需要提出的，尽管GB1499.2-2007标准不适用于余热处理钢筋，但为了方便对比研究，对本研究中采用的400QST钢筋的性能研究按照该标准进行。由表1看出，研究所用钢筋样品的化学成分（C、Si、Mn、P、S）均符合GB1499.2-2007规定。 采用TC-436型氧氮分析仪对研究用各种钢筋的气体元素N进行了测定，结果见表2-2。 表2-2、钢筋样品中的N含量及V/N比率 品 种 N/ppm V/N 实测值 平均值 400VN 76,88,82 82.0 3.16 400QST 38,40,3