舞陽(yáng)鋼廠(chǎng)Q390GJD-Z25鋼板

Q390GJD-Z25鋼板舞陽(yáng)鋼廠(chǎng)訂貨 Q*Q*709023242 張經(jīng)理 137*8188*0376

舞鋼0375-8120715    13781816906

目前已得到廣泛采用的正火態(tài)Q390GJD-Z25建筑結(jié)構(gòu)用鋼板具有低屈強(qiáng)比、窄小屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍,以及良好的沖擊韌性、焊接性能和抗層狀撕裂性能,屬于環(huán)境友好型建筑材料,適用于高層、超高層、大跨度的建筑鋼結(jié)構(gòu)。與一般工程結(jié)構(gòu)相比,高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使用環(huán)境各異,對(duì)鋼板的要求具有多樣性特點(diǎn),其中的沖擊韌性更是鋼板使用過(guò)程中重要的安全參數(shù)。本文對(duì)Q390GJD-Z25鋼板在不同溫度、不同V型缺口取向的沖擊韌性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了在不同溫度條件下V型缺口取向?qū)_擊韌性的影響,為客觀分析材料韌性指標(biāo)和有效評(píng)價(jià)材料性能提供依據(jù)。

1、試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用材料選擇國(guó)內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的30mm厚Q390GJD-Z25鋼板,取自板寬1/4部位,鋼板為正火狀態(tài),室溫下屈服強(qiáng)度470MPa,抗拉強(qiáng)度605MPa,延伸率27.5%,屈強(qiáng)比0.78,滿(mǎn)足建筑用鋼屈強(qiáng)比小于0.8的要求,斷面收縮率56%,滿(mǎn)足Z向拉伸要求。沖擊試樣采用機(jī)加工,尺寸10mm×10mm×55mm,分別取自板厚1/4、1/2處,按照“GB/T229-1994”《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行試樣加工和檢測(cè)。30mm厚Q390GJD-Z25鋼板的化學(xué)成分見(jiàn)表1,沖擊試樣缺口取向見(jiàn)圖1。

表1:Q390GJD-Z25鋼板的化學(xué)成分wt/%

元素   C   Si   Mn   P   S  

含量   0.16   0.30   1.55   0.014   0.002  

注:Ceq=0.44%;Pcm=0.26%

圖1:鋼板沖擊試樣及缺口取向

2、試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

2.1、鋼板的金相組織訂貨137*8188*0376

為了對(duì)鋼板進(jìn)行總體評(píng)價(jià),分析了板厚1/2及1/4處的金相組織,如圖2所示。由圖可知,通過(guò)正火處理,基本消除了熱軋鋼板常見(jiàn)的帶狀組織,主要為鐵素體+珠光體組織,但在板厚1/2處仍存在極少量貝氏體組織,在連鑄過(guò)程中鑄坯發(fā)生成分偏析,導(dǎo)致心部局部合金含量較高,經(jīng)過(guò)軋制、熱處理,成分偏析未能被有效消除,在熱處理冷卻過(guò)程中,該部位組織發(fā)生奧氏體→貝氏體相變,故此在成品板厚1/2處形成少量貝氏體組織。貝氏體組織對(duì)鋼板的低溫沖擊韌性有較大影響,容易導(dǎo)致產(chǎn)生沖擊值不均勻現(xiàn)象。

(a)板厚1/2處;(b)板厚1/4處

圖2:鋼板的金相組織

2.2、鋼板沖擊韌性分析

在不同取樣位置、不同缺口取向以及不同沖擊溫度試驗(yàn)條件下獲得的沖擊值如表2所示。根據(jù)“GB/T19879”標(biāo)準(zhǔn)要求,Q390GJD-Z25鋼板厚度1/4處橫向試樣的-20℃沖擊功必須大于34J。從表2可以看出,沖擊功隨著試驗(yàn)溫度的下降而減小;板厚1/4處的沖擊功明顯高于板厚1/2處的沖擊功;而缺口方向?qū)_擊值的影響不明顯。鋼板在-20℃試驗(yàn)條件下的沖擊功遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明其沖擊韌性富裕量較大;但在-40℃試驗(yàn)條件下,板厚1/2處沖擊功下降明顯,結(jié)合金相組織分析,判斷是由于該部位組織不均勻?qū)е隆?/span>

表2:Q390GJD-Z25鋼板沖擊功

編號(hào)   缺口方向   板厚位置   KV2/J  

-20℃   -40℃  

試樣1   試樣2   試樣3   均值   試樣1   試樣2   試樣3   均值  

1   W-L   1/4處   210   246   178   211              

2   W-T   1/4處   227   200   193   207              

3   W-L   1/2處   147   232   146   175              

4   W-T   1/2處   165   160   172   166              

5   W-L   1/4處               92   125   150   122  

6   W-T   1/4處               123   105   115   114  

7   W-L   1/2處               46   152   68   89  

8   W-T   1/2處               35   89   54   59  

另外,所有沖擊試樣的斷口未出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象,說(shuō)明鋼板經(jīng)過(guò)熱處理,各向異性現(xiàn)象有較大的改善。

利用SEM對(duì)編號(hào)4沖擊斷口進(jìn)行觀察分析,斷口形貌如圖3所示。

從圖3可以看出,斷口總體形貌特征為韌窩狀,屬于典型的韌性斷口,整個(gè)斷面基本未見(jiàn)放射區(qū);斷口纖維斷面率近。據(jù)此可以認(rèn)為試樣在三向應(yīng)力狀態(tài)下形成顯微空洞,在塑性變形時(shí)空洞合并長(zhǎng)大,而空洞之間自由表面的厚度逐漸減薄;當(dāng)塑性變形達(dá)到一定程度時(shí),在切應(yīng)力的作用下,試樣在剪切唇處斷開(kāi)。從顯微照片分析,韌窩底部光滑,沒(méi)有觀察到明顯的非金屬夾雜物及硫化物,說(shuō)明冶煉過(guò)程中的夾雜物控制良好,硫含量較低且沒(méi)有明顯偏析。

(a)斷裂源;(b)斷裂源韌窩;(c)放射區(qū)韌窩;(d)剪切唇;(e)剪切唇韌窩訂貨137*8188*0376

圖3:30mm厚Q390GJD-Z25鋼板試樣沖擊斷口形貌

2.3、焊接接頭沖擊韌性分析

2.3.1、試驗(yàn)方法

高層建筑鋼板一般通過(guò)焊接使用,出于其在使用過(guò)程中的安全性原因,焊接接頭處的沖擊韌性受到廣泛關(guān)注。

試驗(yàn)通過(guò)手工焊對(duì)試板進(jìn)行焊接,焊條類(lèi)型為J607RH,焊接線(xiàn)能量15kJ/cm,坡口示意圖及實(shí)物如圖4所示,焊接試樣的金相組織如圖5所示。由于試板的碳當(dāng)量Ceq及裂紋敏感性系數(shù)Pcm較低,焊接性能良好,同時(shí)考慮到高層建筑在建造過(guò)程中一般不進(jìn)行鋼板焊接前后消除應(yīng)力熱處理,故本次焊接試驗(yàn)未對(duì)試樣進(jìn)行此類(lèi)處理,而是針對(duì)焊接鋼板焊縫中心及母板熱影響區(qū)做沖擊韌性分析,取樣部位均位于板厚1/4處,方向?yàn)閃-L,如圖1所示,試驗(yàn)溫度-20℃。

(a)坡口示意圖;(b)坡口實(shí)物圖

圖4:30mm厚Q390GJD-Z25試板坡口及實(shí)物圖

2.3.2、結(jié)果分析

焊縫中心的平均沖擊功值為229J;熱影響區(qū)向母材過(guò)渡區(qū)域的平均沖擊功值為69J。結(jié)果表明,通過(guò)焊接試驗(yàn),焊縫及母板熱影響區(qū)的沖擊韌性仍能滿(mǎn)足要求。

從圖5可知,試板在焊接加熱過(guò)程中,焊縫附近熱影響區(qū)母材中的部分珠光體組織經(jīng)過(guò)加熱轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,冷卻后發(fā)生再結(jié)晶相變,獲得細(xì)小的鐵素體+珠光體組織,相當(dāng)于鋼板局部區(qū)域進(jìn)行了正火處理,而母材其余部分仍為原始組織,因此過(guò)渡區(qū)晶粒大小不均勻,存在混晶現(xiàn)象,導(dǎo)致該部位沖擊功較低。

(a)根部焊縫熔合線(xiàn)處;(b)熱影響細(xì)晶區(qū)

圖5:焊縫金相組織

3、結(jié)論訂貨137*8188*0376

(1)-20℃條件下鋼板沖擊值的富裕量較大,試樣缺口方向?qū)_擊功沒(méi)有顯著影響。

(2)正火態(tài)鋼板心部存在少量的貝氏體組織,-40℃條件下對(duì)沖擊韌性影響較大。

(3)焊接熱影響區(qū)使鋼板焊接接頭處母材的沖擊韌性惡化,是由于焊后組織不均勻所致。