高强度钢11摘要.ppt

高强度钢 高强汽车用钢的发展 高强汽车用钢的研究现状 高强钢在建筑工程中的应用 高强钢在建筑工程中的研究现状 * 1 高强汽车用钢的发展 2 高强汽车用钢的研究现状 3 高强钢在建筑工程中的应用 4 高强钢在建筑工程中的研究现状 高强度钢可有效减轻汽车自重、提高机械工作效率及使用寿命等优点，已被广泛应用于机械结构件的制造。 目前研究表明，汽车质量每下降10%，油耗下降8%，排放下降4%。钢铁材料是目前汽车制造应用比例最大的原材料, 当钢板厚度分别减小0.05、 0.10 和 0.15 mm 时, 车身减重分别6% 、12% 和 18%。 可见增加钢板强度可以减小板厚进而减轻车重。另一方面采用高强度钢板，也提高了汽车车体的抗凹陷性、耐久强度和变形冲击强度。因此汽车轻量化的首选材料是高强度钢。 第一代汽车钢板合金含量小于5%，一般小于3%。抗拉强度为270~2000 MPa。第一代汽车钢板涵盖了目前批量应用的所有汽车用钢板，包括软钢板、HSLA钢板、HSS钢板、AHSS钢板及热成形钢板等。 但其塑性随强度升高而显著降低， 具有较低的强塑积，无法满足汽车工业未来发展要求。 第二代汽车用钢板添加Cr、Ni、Mn、Si和Al等合金元素，总合金含量在25%左右，抗拉强度800~1100MPa，第二代汽车用钢与第一代相比，其强塑积有了大幅提高，且具有较高的碰撞吸能能力和良好的成形性。 但由于在第二代汽车用钢中添加了大量的合金元素，导致成本高，工艺性能差及冶金生产困难大，从而在工业生产中难以得到很好的推广与应用。 第三代汽车钢板合金含量一般在3%~10%，抗拉强度在600~1600 MPa。优良的性价比、低成本和高强塑积是第三代汽车钢板开发的基本定位。 为达到该目标，其理想组织应是具有TRIP或TWIP效应的亚稳奥氏体组织，基体应是马氏体、回火马氏体或亚微米甚至是纳米晶组织。这类钢中包括QP钢、TG钢和Bhadeshia等人开发的超级贝氏体TRIP钢（SB-TRIP）等，部分钢种已在工业试制或试应用之中。 针对汽车用高强钢随着强度的增加, 塑性和成形性能显著下降, 开裂、起皱、回弹、模具磨损和焊接等问题明显增加, 以及如何进一步提高抗冲撞能量吸收值等关键问题, 从高强钢的冶金与材料工艺原理出发, 研究的热点主要在以下几个方面： 新的合金化设计：在洁净钢的基础上，进行Nb、Ti、B 等的微合金化优化设计等； 新的材料组织结构设计：细晶与超细晶，复相组织结构及其强韧化等； 结合先进热轧与控冷技术、连续退火与快速冷却技术、纳米尺寸析出粒子的冶金工艺控制； 高强钢的表面控制技术及焊接控制，如高强钢板的表面质量控制、涂镀层界面结合与控制、高质量快速点焊、激光焊等； 近年来，随着钢材生产工艺的进步及一大批重点工程，标志性建筑的兴建，高强度结构钢在建筑工程中的应用逐渐增长。 德国柏林Sony center大楼采用了S460钢材和S690钢材 高强钢的建筑应用不仅为工程建设节约资金，还能为大型及复杂结构提供更为合理的解决方案，其优点如下： 在建筑工程中应用高强结构钢，能够减小构件的截面尺寸，相应地减小焊缝尺寸，改善焊缝质量，提高结构疲劳使用寿命；采用高强钢可有效降低结构自重，降低钢结构构件的运输和施工安装的费用，并创造更大的建筑使用空间，减少上部结构对基础的作用力，可减小结构的地震作用，使得抗震结构设计更为合理。 虽然高强钢具有上述优点，但高强钢的应用仍受到诸多方面的限制。研究表明：随着钢材屈服强度的提高，而断后伸长率减小，延性变差，高强钢应力-应变曲线中屈服平台长度缩短甚至消失，高强钢的应变强化效应不明显等。 目前，很多国内企业在借鉴国外经验和技术的基础上，已着手开发适合中国国情的建筑结构用高强钢，并进行了一定的工程实践和示范，但是与国外发达国家相比还存在着较大差别，还有大量的技术应用问题需要研究和解决。 现有钢结构规范是否适用于高强钢构件的设计成为亟待解决的问题；弹性工作阶段，初始残余应力与初始几何缺陷对高强钢构件稳定性和承载力的影响需要进一步研究；塑性工作阶段，要着重研究高强钢结构基本构件的变形能力与连接性能，确保构件有足够的变形能力以使结构实现内力重分布，并确保结构在强力作用下形成合理的耗能机制。 *