舞陽鋼廠Q390GJD-Z25鋼板

Q390GJD-Z25鋼板舞陽鋼廠訂貨 Q*Q*709023242 張經理 137*8188*0376

舞鋼0375-8120715    13781816906

目前已得到廣泛采用的正火態Q390GJD-Z25建筑結構用鋼板具有低屈強比、窄小屈服強度波動范圍,以及良好的沖擊韌性、焊接性能和抗層狀撕裂性能,屬于環境友好型建筑材料,適用于高層、超高層、大跨度的建筑鋼結構。與一般工程結構相比,高層建筑結構復雜,使用環境各異,對鋼板的要求具有多樣性特點,其中的沖擊韌性更是鋼板使用過程中重要的安全參數。本文對Q390GJD-Z25鋼板在不同溫度、不同V型缺口取向的沖擊韌性進行了試驗研究,分析了在不同溫度條件下V型缺口取向對沖擊韌性的影響,為客觀分析材料韌性指標和有效評價材料性能提供依據。

1、試驗方法

試驗用材料選擇國內某企業生產的30mm厚Q390GJD-Z25鋼板,取自板寬1/4部位,鋼板為正火狀態,室溫下屈服強度470MPa,抗拉強度605MPa,延伸率27.5%,屈強比0.78,滿足建筑用鋼屈強比小于0.8的要求,斷面收縮率56%,滿足Z向拉伸要求。沖擊試樣采用機加工,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方法》的規定進行試樣加工和檢測。30mm厚Q390GJD-Z25鋼板的化學成分見表1,沖擊試樣缺口取向見圖1。

表1:Q390GJD-Z25鋼板的化學成分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、試驗結果及分析討論

2.1、鋼板的金相組織訂貨137*8188*0376

為了對鋼板進行總體評價,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,通過正火處理,基本消除了熱軋鋼板常見的帶狀組織,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,在連鑄過程中鑄坯發生成分偏析,導致心部局部合金含量較高,經過軋制、熱處理,成分偏析未能被有效消除,在熱處理冷卻過程中,該部位組織發生奧氏體→貝氏體相變,故此在成品板厚1/2處形成少量貝氏體組織。貝氏體組織對鋼板的低溫沖擊韌性有較大影響,容易導致產生沖擊值不均勻現象。

(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條件下獲得的沖擊值如表2所示。根據“GB/T19879”標準要求,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;而缺口方向對沖擊值的影響不明顯。鋼板在-20℃試驗條件下的沖擊功遠高于國家標準,說明其沖擊韌性富裕量較大;但在-40℃試驗條件下,板厚1/2處沖擊功下降明顯,結合金相組織分析,判斷是由于該部位組織不均勻導致。

表2:Q390GJD-Z25鋼板沖擊功

編號   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明顯的分層現象,說明鋼板經過熱處理,各向異性現象有較大的改善。

利用SEM對編號4沖擊斷口進行觀察分析,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,整個斷面基本未見放射區;斷口纖維斷面率近。據此可以認為試樣在三向應力狀態下形成顯微空洞,在塑性變形時空洞合并長大,而空洞之間自由表面的厚度逐漸減薄;當塑性變形達到一定程度時,在切應力的作用下,試樣在剪切唇處斷開。從顯微照片分析,韌窩底部光滑,沒有觀察到明顯的非金屬夾雜物及硫化物,說明冶煉過程中的夾雜物控制良好,硫含量較低且沒有明顯偏析。

(a)斷裂源;(b)斷裂源韌窩;(c)放射區韌窩;(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、試驗方法

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

試驗通過手工焊對試板進行焊接,焊條類型為J607RH,焊接線能量15kJ/cm,坡口示意圖及實物如圖4所示,焊接試樣的金相組織如圖5所示。由于試板的碳當量Ceq及裂紋敏感性系數Pcm較低,焊接性能良好,同時考慮到高層建筑在建造過程中一般不進行鋼板焊接前后消除應力熱處理,故本次焊接試驗未對試樣進行此類處理,而是針對焊接鋼板焊縫中心及母板熱影響區做沖擊韌性分析,取樣部位均位于板厚1/4處,方向為W-L,如圖1所示,試驗溫度-20℃。

(a)坡口示意圖;(b)坡口實物圖

圖4:30mm厚Q390GJD-Z25試板坡口及實物圖

2.3.2、結果分析

焊縫中心的平均沖擊功值為229J;熱影響區向母材過渡區域的平均沖擊功值為69J。結果表明,通過焊接試驗,焊縫及母板熱影響區的沖擊韌性仍能滿足要求。

從圖5可知,試板在焊接加熱過程中,焊縫附近熱影響區母材中的部分珠光體組織經過加熱轉變為奧氏體,冷卻后發生再結晶相變,獲得細小的鐵素體+珠光體組織,相當于鋼板局部區域進行了正火處理,而母材其余部分仍為原始組織,因此過渡區晶粒大小不均勻,存在混晶現象,導致該部位沖擊功較低。

(a)根部焊縫熔合線處;(b)熱影響細晶區

圖5:焊縫金相組織

3、結論訂貨137*8188*0376

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

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

(3)焊接熱影響區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。