钢结构（中英文）
2021年第3期《建筑结构用功能复合高强钢》特刊介绍
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李兆东
钢铁研究总院工程钢研究所所长助理
交通建筑钢材项目部总监
工学博士，高级工程师，第24届北京市杰出青年工程师模范。
李朝东博士长期从事先进钢铁材料相变与析出基础研究，以及耐腐蚀、耐火复合结构钢、高速重载轮轴材料、高——高强度工程机械及汽车用钢、柴油机用高压共轨用钢。工作。主持或参与国家自然科学基金、军工支撑、973计划、863计划、科技支撑计划、重点研发计划等9项，获省部级科技及论文奖5项，授权国家发明专利25项，发表论文90篇。合着中英文学术专着1部，合编科技专着1部。
编者注
随着社会经济的不断发展，建筑行业对建筑材料的要求越来越高。高层、绿色、装配式钢结构建筑迫切需要开发复合Q390及以上强度等级的抗震、耐腐蚀、耐火的建筑结构用钢板和型钢。 “十三五”国家重点研发计划——建筑结构用抗震、耐腐蚀、耐火钢，旨在建立具有原始创新基因的建筑结构用功能复合高强钢材体系，攻克建筑结构用耐火耐火钢材料体系。确保钢材性能和质量的“稳定性和一致性”。关键技术，完善建筑设计和应用的数据基础，实现创新和服务驱动的新一代建筑结构钢的推广和应用。本期发表建筑结构用耐火/耐腐蚀高强钢共性关键技术和典型产品的最新研究成果，为建筑结构用耐火/耐腐蚀高强钢的高性能、低成本、普及化提供技术支撑和支撑。建筑结构用功能复合高强钢。参考。
概述
多元微合金耐火钢研究进展
王欣1,2 李兆东1 张克3 王文涛1,3 杨忠民1 永启龙1
1.钢铁研究总院工程钢研究所
2.北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心
3.安徽工业大学冶金工程学院
摘要：随着社会经济的不断发展，建筑行业对建筑材料的强度要求越来越高。建筑结构用钢的组织类型也由铁素体/珠光体向铁素体/贝氏体和全壳转变。致密体和多相多尺度亚稳态（M3）结构的发展方向。耐火钢以其优良的综合性能和良好的耐火安全性，广泛应用于高层、大跨度建筑。耐火材料性能的控制方法也从高Mo（≥0.40%）加单一元素的高成本微合金化转变为节约Mo（≤0.30%）加多元复合微合金化的经济方法，如铌、钒和钛。合金化方法的开发。详细介绍了国内外耐火钢的发展历史、产品类型和应用工程，以及提高耐火钢室温强度和耐火性能的理论和技术，以及不同结构耐火性能的差异和微合金元素进行了比较研究。研究表明，多元复合微合金钢的室温和600℃高温性能均优于单元素微合金钢。因此，提出了多元复合微合金化纳米碳化物遇火析出以增强高温耐火性能的新思路。
针对Q345~Q690不同强度等级的耐火钢，已形成差异化的合金和组织设计以及热轧/热处理技术。采用扫描电子显微镜（SEM）观察不同强度等级耐火钢的组织类型，明确了典型的多元复合微合金。化学耐火钢在加热和加载过程中显微组织和力学性能的变化。采用透射电子显微镜（TEM）、物理化学物相分析、三维原子探针（3DAP）等研究方法，对热轧状态、不同加热温度下析出相的分布、尺寸和数量进行观察和计数。处理状态和600℃高温拉伸状态，并讨论了纳米碳化物的高温析出强化和基体结构的高温稳定性的耐火机理。研究表明，经过松弛处理的Q345级钢板具有先共析铁素体+少量贝氏体/珠光体组织，晶粒细度高，沉淀强化增量大；轧后直接层冷的Q345级钢板该钢板具有全贝氏体组织，位错和固溶强化增量较高，600℃时的屈服强度（YS）仍可达327MPa。 Q460级钢板具有全贝氏体组织。该结构在600℃下具有良好的高温稳定性。随着600℃保温时间的增加，直径小于10nm的纳米析出物显着增加。 Q690级钢板由马氏体+亚稳定奥氏体+纳米析出相和低碳高强度贝氏体组织组成。屈服强度为690MPa，室温延伸性能良好。经600℃高温拉伸试验后，其屈服强度不小于室温标准屈服强度的2/3。采用多元微合金化设计和火灾时纳米沉淀强化的控制思想，可实现Q345~Q690耐火钢不同级别的耐火功能。
关键词：微合金化；耐火钢；纳米沉淀；耐火机制
资料来源：王欣、李朝东、张克、王文涛、杨忠民、永启龙。多元微合金耐火钢的研究进展[J].钢结构（中英文），2021, 36(3): 1-11.
DOI:10.13206/j.gjgS20073101
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研究
微合金元素对690MPa耐火钢组织与性能的影响
杜晶晶1,2 杨忠民2 王欣1,2 曹延光2 李兆东2 余万华1
1. 北京科技大学材料科学与工程学院
2.钢铁研究总院工程钢研究所
摘要：针对目前690MPa级空冷贝氏体耐火钢存在屈强比过高、不能满足抗震性能、冲击韧性过低、屈服强度不达标等问题。在600℃高温下还原，设计了双组分低碳贝氏体耐火钢。块状耐火钢有低V高Nb+Ti和高V低Nb+Ti两种成分。目的是获得大于690MPa的室温屈服强度、小于0.85的屈服强度比、大于室温屈服强度2/2的高温600℃屈服强度。 3，即460MPa，-40℃平均低温冲击韧性大于69J的高强耐火钢。
试验过程中，首先在熔炼炉中进行熔炼，然后将钢锭加热到1200℃以上并保温，然后在900℃左右进行锻造。锻造完成后，采用两阶段控制轧制工艺。为了改善试验钢的力学性能和金相组织，对试验钢采用最终热处理方法。热处理工艺采用正火空冷+回火空冷。正火温度选择在Ac3以上30～50℃之间，回火温度选择在贝氏体转变温度范围内。对热轧样品和热处理后样品进行了对比分析。通过金相、扫描等对样品的显微组织进行分析，并进行室温力学拉伸试验、600℃高温拉伸试验和-40℃试验。在低温冲击试验中，对试验钢的力学性能进行了对比分析，研究分析了微合金元素Nb、V、Ti对过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）的影响。
结果表明，通过调整微合金元素Nb、V、Ti，可使F+P相变线显着右移，贝氏体相变线趋于平坦，组织由原来的粒状贝氏体转变为粒状贝氏体。粒状贝氏体。和板条贝氏体混合组织。通过提高V、降低Nb+Ti含量，对热轧组织进行对比发现，可以获得的粒状贝氏体组织中的MA岛更小、更均匀，更有利于提高钢的塑性和韧性。材料。对比试验钢热处理后的组织和性能发现，通过提高V、降低Nb+Ti含量，组织由粒状贝氏体转变为粒状贝氏体和板条贝氏体的混合组织，而板条贝氏体为有利于试验钢的力学性能。 Y1试验钢中的大粒状贝氏体组织对试验钢的低温冲击韧性不利。 Y2试验钢中细粒状和板条贝氏体的混合组织能够显着提高试验钢的冲击韧性。因此，在实际生产中，应尽量获得细化的板条贝氏体组织，使材料具有更好的性能。同时，对比相同成分的热处理试验钢，发现回火温度对试验钢的屈服强度影响较明显，对抗拉强度影响较小。通过合理调节回火温度，发现Y1试验钢在350℃时力学性能最佳，但高温屈服强度和低温冲击韧性不理想，而Y2试验钢则在350℃时力学性能较差。 400°C 时具有最佳机械性能。综上所述，Y2经正火+400℃1h回火后，具有优良的综合性能。抗拉强度为1009MPa，屈服强度为855MPa，600℃屈服强度为481MPa，满足屈服强度大于室温屈服的要求。强度的2/3，-40℃平均冲击功145J大于69J，满足690MPa级耐火钢的要求。
关键词：690MPa级耐火钢；微合金元素；机械性能；微观结构
资料来源：杜晶晶、杨忠民、王欣、曹延光、李兆东、余万华。微合金元素对690MPa级耐火钢组织与性能的影响[J].钢结构（中英文），2021，36（3）：12-21。
DOI:10.13206/j.gjgS20070804
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460FRW抗震耐腐蚀耐火钢材料性能及抗力子因素研究
何文涛 刘楚涵 王明南 东亚 吴昌东 刘鹏 李晓润
中冶建设研究院有限公司
摘要：为适应国内外建筑钢结构行业的快速发展安徽钢结构防腐公司，满足钢结构对建筑用钢板力学性能和特殊性能的要求，首钢自主研发了460MPa抗震、耐腐蚀-耐磨钢和耐火钢。该钢板的屈服强度为460MPa（简称460FRW钢）。 ）。以首钢研制的不同规格460FRW试验钢板为样件，对其进行拉伸、冲击试验，并对试验数据进行统计分析，为首钢生产的460FRW抗震、耐腐蚀、耐火钢材提供设计强度。首钢进行工程设计。推荐值。
试验所用460FRW钢板由首钢提供，厚度规格分别为10、14、20、28mm。根据钢板的强度等级和试件的截面尺寸，试件的屈服载荷在试验机公称拉力的30%～60%之间，处于受试验机公称拉力影响的合理范围内。试验机的灵活性。该试验机由计算机自动控制，可自动识别并输出上下屈服强度和抗拉强度，用于材料不确定性分析。通过试验，获得了460FRW钢屈服强度的测试数据。
根据试验数据，进一步计算钢板的材料性能不确定性统计参数、几何特性不确定性统计参数、计算模型不确定性统计参数。结合这三个不确定度统计参数，计算出460FRW钢的电阻不确定度。性统计参数。结合载荷不确定性统计参数，计算了典型460FRW钢构件在四种载荷比ρ下的轴拉、轴压、偏压（弯矩作用于平面内外）和型钢梁（弹塑性破坏） 。电阻分量系数。
分析表明，当荷载比ρ=2.00时，型钢梁弹性破坏的抗力分项系数最高，将其作为460FRW钢抗力分项系数的统计分析值。
关键词：460FRW钢；不确定性统计参数；电阻分量系数；钢材设计强度
资料来源：何文涛、刘楚涵、王明、南东亚、吴昌东、刘鹏、李晓润。 460FRW抗震耐腐蚀耐火钢材料性能及偏阻系数研究[J].钢结构（中英文），2021，36（3）：22-27。
DOI:10.13206/j.gjgS20100210
Q460FRW建筑结构用抗震耐腐蚀耐火钢低温冲击韧性性能分析
王志明1卢尚林2王欣3李兆东3刘昆4马龙腾4
1.南京理工大学机械工程学院
2、中冶建设研究院有限公司
3.钢铁研究总院工程钢研究所
4.首钢技术研究院
摘要：为验证建筑结构用抗震耐腐蚀耐火钢Q460FRW的低温冲击性能设计要求，采用SANS摆锤冲击试验机对Q460FRW进行了低温冲击韧性试验。对Q460FRW钢进行了断口微观形貌分析。 。根据GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，对10、28mm两种规格的Q460FRW钢试件在-20℃、-40℃、-60℃环境温度下进行低温冲击试验°C，得到冲击功值AkV，以及两个系列Q460FRW钢在各低温点的冲击强度随温度的变化，并对试件进行室温和低温拉伸强度、屈服强度和伸长率测试。同时采用扫描电子显微镜在1000倍放大倍数下对两种规格的Q460FRW钢试件冲裁后断口微观形貌进行分析。测试结果表明，Q460FRW钢在低温环境下仍能保持较高的冲击功和良好的冲击韧性。同时，在-20、-40、-60℃的低温环境下，冲击韧性随温度降低略有增加。 Q460FRW两个系列的纵向冲击功值均大于34J，符合GB/T19879-2005《建筑结构用钢板》的要求，满足低温下抗冲击设计要求。扫描电镜观察分析表明，在冲击拉伸过程中，裂纹从试样中心的纤维区域向外扩展安徽钢结构防腐公司，裂纹区域附近发生较大的塑性变形，形成较大的剪切间隙，说明它们都是从SEM图像中可以看出，断裂韧窝的尺寸和深度没有显着差异。
关键词：Q460FRW钢；耐低温冲击；断口形貌分析
资料来源：王志明、卢尚林、王欣、李兆东、刘昆、马龙腾。建筑结构用Q460FRW抗震耐腐蚀耐火钢低温冲击韧性性能分析[J].钢结构（中英文），2021，36（3）：28 -33。
DOI:10.13206/j.gjgS20061601
微观组织对460MPa抗震耐火建筑钢性能影响研究
丛景华1 王学敏1 李江文2 杜平3 吴凤娟3
1. 北京科技大学
2.鞍钢集团北京研究院有限公司
3、沙钢钢铁研究院有限公司
摘要: 一种钼（Mo）型低碳建筑用抗震耐火钢，其组织由铁素体+贝氏体组成。研究发现，采用不同的轧制工艺，可以获得不同贝氏体体积分数的建筑钢。由于奥氏体变形促进铁素体相变，因此两级轧制将比一级轧制获得更大的铁素体组织体积分数。铁素体相变后，剩余的未相变奥氏体将被保留。本体体积分数将降低，因此将获得更多的贝氏体组织体积分数。通过对显微组织、室温和高温力学性能的分析和研究，发现采用一级轧制和二级轧制两种轧制工艺可以获得建筑钢材的原型，该钢材具有优异的室温性能，满足强度为460MPa级钢。标准屈服强度比小于0.80，表明该钢种具有优良的抗震性能。高温力学性能测试分析结果表明，贝氏体体积分数较大的试验钢具有更好的耐火性能。一级轧钢的高温屈服强度约为402.5MPa，二级轧钢的高温屈服强度约为402.5MPa。约为294.1MPa，前者比后者高约108.4MPa。在600℃的高温过程中，生成大量大尺寸合金渗碳体。同时，从高温应力应变曲线可以测得，一级轧制试验钢的高温弹性模量约为104.6GPa，明显高于二级轧制的87.5GPa。阶段轧制试验钢。通过计算600℃下3h后试验钢的几何必要位错密度可以看出，贝氏体体积分数较高的一期轧制试验钢的位错密度明显高于二期轧制试验钢的位错密度。阶段轧制试验钢。由强度贡献计算可知，600℃一级轧制试验钢的位错强化贡献值约为141.7MPa，而二级轧制试验钢仅为91.7MPa左右，由此表明贝氏体具有较高的高温稳定性。贝氏体体积分数较高的钢具有较好的耐火性能。其位错密度和高温弹性模量在耐火测试中仍保持较高水平。位错强化带来的强度贡献是造成耐火性能差异的最重要原因。原因。
关键词：690MPa级耐火钢；微合金元素；机械性能；微观结构
资料来源：丛景华、王学民、李江文、杜平、吴凤娟。微观组织对460MPa抗震耐火建筑钢性能影响研究[J].钢结构（中英文），2021, 36(3):34-38 .
DOI:10.13206/j.gjgS20070801
Q460GJEZ35抗震、耐腐蚀、耐火特厚钢板的研发
袁继恒 李中波 杨东堂 郑雷 杨阳 付科仪 薛燕生
南阳汉冶特殊钢有限公司
摘要：随着越来越多的超高层、大跨度建设项目的开工，对建筑结构用钢的高强度、长寿命、使用安全性提出了更高的要求。需要开发460MPa级抗震、耐腐蚀、耐火功能复合材料。化学建筑用钢具有广阔的市场应用前景。该类钢具有强度高、韧性高、屈强比低、抗层状撕裂和焊接性良好等性能特点。它还具有防火、耐候等功能。可减少高层建筑用钢厚度，节省钢材用量。同时无需使用防火涂料即可保证高层建筑在火灾中具有长期的承载能力，可广泛应用于超高层建筑和钢结构建筑等。大型工厂具有较高的耐火、耐候等级。
通过对460MPa级抗震、耐腐蚀、耐火建筑钢关键技术的对比分析，我们采用以下方法：铁水KR脱硫——转炉冶炼——钢包白渣精炼（LF）+钢包真空脱气（VD） ）精炼-铜板结晶器水冷钢锭模铸造-钢锭加热-轧机成型-QLT热处理工艺进行试制。在成分设计方面，其核心是耐火耐蚀复合微合金化设计，综合考虑其强化效应、晶粒细化效应、耐蚀效应以及纳米沉淀相析出行为。为了提高其焊接性能，碳当量控制在0.55以内。通过Cu、Cr、Ni、Mo元素的合理配比，将其高强度、韧性、耐火、耐腐蚀等功能集于一身。同时，为了降低成本，贵重合金元素Mo控制在0.30%以下；在钢水冶炼中，精矿被送入炉内。 、纯钢冶炼技术，实现钢中超低P、超低S、超低O、高纯净度；原坯采用改进的铜板结晶器水冷钢锭模成型，采用定向凝固技术实现钢锭内部微观缺陷。轧制过程通过硬壳轧制促进表面硬化，使轧制力在轧制时能渗透到钢板的心部，从而提高内部质量的同时实现显微组织的均匀细化。热处理工艺采用两相区淬火，实现软硬相的合理组合。降低屈强比，细化晶粒，提高冲击韧性。
通过成分设计—转炉冶炼—水冷模铸造—轧制—离线热处理的工艺设计，研制出460MPa级抗震耐腐蚀耐火钢板。其屈服强度控制在500~520MPa，抗拉强度控制在630~650MPa，伸长率控制在630~650MPa。屈服强度24%~27%，屈强比0.79~0.81，厚度方向平均截面收缩率70%，600℃保温后屈服强度339~367MPa 3小时，-40℃纵向冲击功大于200J，耐大气腐蚀性能指数大于7.5。 ，可生产最大厚度150mm、最大宽度3800mm、最大长度120000mm的钢板。
关键词：组件设计；水冷模具；热处理；抗震、耐腐蚀、防火
资料来源：袁继恒、李忠波、杨东、唐正雷、杨阳、傅克一、薛燕生。 Q460GJEZ35抗震、耐腐蚀、耐火特厚钢板的研究与开发[J].钢结构（中英文），2021，36（3）：39-45。
DOI:10.13206/j.gjgS20070802
轧制温度对耐候热轧H型钢力学性能的影响
夏梦、陈辉、王杰、彭林、何军委、邢军、严景成
马鞍山钢铁股份有限公司技术中心
摘要：根据热轧H型钢翼缘厚度方向变形集中在万能轧制阶段的特点，将万能阶段开孔轧制温度设定为800~1000℃，其他主要工艺参数保持不变。通过对热轧H型钢的力学性能检验和金相组织对比分析发现，铁素体晶粒尺寸和形状对产品的力学性能有着至关重要的影响，而通用阶段的开轧温度有对铁素体晶粒尺寸影响较大。和外观都有很大的影响。
当轧制温度在1000～950℃时，虽然可以实现奥氏体动态再结晶，但从900～850℃轧制空冷后，再结晶晶粒迅速长大，容易出现异常长大。当轧制温度为1000℃时，铁素体晶粒尺寸不一，存在明显的混晶。当温度降低至950℃时，混晶情况虽有所改善，但仍不能消除。当温度降低到900℃时，不仅可以完成奥氏体的动态再结晶，而且轧后空冷的起始温度也降低到800℃，抑制了再结晶晶粒的长大，形成细小而均匀的组织。均匀的初始奥氏体组织。此时的铁素体晶粒为10～30μm的等轴形状。当温度进一步降低到850~800℃时，由于不能满足促进奥氏体动态再结晶的热激活能要求，只有未再结晶区发生变形，最终形成扁平的铁素体晶粒，其长轴短轴尺寸比接近2:1，长轴尺寸没有明显减小，短轴尺寸进一步减小。正因为如此，随着轧制温度从1000℃降低到900℃，铁素体晶粒尺寸减小，晶界面积增大，应力集中减少，瞬时变形分布均匀性增加，使产品的成品率提高。强度由369MPa提高到415MPa，抗拉强度由508MPa提高到546MPa，断后伸长率由30.0%提高到31.5%，平均低温冲击功由36J提高到99J；当温度降至850~800℃时，扁平铁素体晶粒进一步增大晶界面积，使产品的屈服强度和抗拉强度分布进一步提高至468MPa和567MPa，但由于长短轴间隙增大，塑性变形需要协调的旋转和失真。失败后，断裂后的伸长率降低到27.0％，平均低温撞击能量增加到109J，目前采样比达到0.83。
鉴于降低滚动温度对生产节奏的影响，并考虑了诸如通用滚动厂负载，能源消耗和滚动消耗之类的经济因素，900〜850℃是一个更理想的滚动温度范围。目前，不仅产品的强度和可塑性指数保持在高水平，而且韧性指数得到了极大的改善，并且抗天气热的H形钢的全面机械性能也显着改善了。
关键词：耐气热滚动的H形钢；滚动温度；机械性能；铁矿晶粒
资料来源：Xia Meng，Chen Hui，Wang Jie，Peng Lin，He Junwei，Xing Jun，Hikoi Cheng。滚动温度对耐气热滚动H形钢的机械性能的影响[J]。钢结构（中文和英语），2021，36（3）：46-51。
doi：10.13206/j.gjgs20031202
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预制建筑物结构中使用的耐腐蚀钢的腐蚀研究和工程应用
风扇Jianwen1,2 Sun Guooqiang1 Gao Yonggang3 Chen Ying1 Wang Qicheng2 Dong Han4
1。钢铁研究所
2。一般钢铁研究所的东中国分支机构
3。中国建筑钢结构西南分支
4.Shanghai University
摘要：预制的建筑钢结构具有节能，环境保护和资源回收的特征，并且符合我国建设的未来发展方向。普通钢易受腐蚀，钢表面抗腐蚀是当前钢结构设计中必须考虑的东西。抗腐败工作的成本很高，拆除生锈会产生灰尘。涂料和涂层金属中的有机化学物质污染了大气和土壤，这是限制建筑钢结构发展的重要因素。开发新的无涂层钢材材料，降低加工成本并降低环境污染对建筑钢结构的发展具有重要意义。为此，将Ni，Cr和Cu合金元素添加到钢中，以满足材料大气腐蚀性的要求。结合钢滚动过程的特征，使用V微合金。 v（c，n）在滚动冷却过程中加强色散降水。开发了Q390级地震和耐气热的H形钢（Q390NHD），并使用每周的浸入式比较测试研究了其耐腐蚀性。分析了长期暴露于大气的腐蚀问题，并证明了风化钢作为预制的建筑物结构材料的可行性。性别。
Q390NHD级钢的主要化学成分范围：C≤0.12，Si≤0.50，Mn≤1.50，0.20≤ni≤0.65，0.30≤CR≤1.25，0.20≤Cu≤0.55，V≤0.12;机械性能：较低的屈服强度REL超过400 MPa，拉伸强度RM在560〜600MPa之间，产量比不大于0.80，短期样品中断后的伸长率不小于25％，并且 - 20°C Charpy Impact能源不少于54J/cm2，它符合要求GB 50017-2017“钢结构设计标准”采用基于地震性能的钢结构材料性能要求。在每周72小时的浸入测试中，Q390NHD钢的腐蚀速率为1.665g/（m2·HR），是普通碳钢的腐蚀速率。它的耐腐蚀性是普通钢的两倍以上，相当于09 cupcrnia。根据ISO 11844-1：2006标准分析，根据室内腐蚀IC3水平给出的腐蚀速率的上限估算了70年内Q390NHD钢的腐蚀厚度。总腐蚀量不超过0.031mm；当达到IC4水平时，它不超过0.3mm；即使最严重的室内腐蚀情况是IC5，也不会超过0.7mm。
因此，只要腐蚀边缘适当增加，在我国大多数地区，Q390NHD钢就可以在普通的民用办公室和住宅钢结构建筑物中使用而无需涂层。
关键字：预制的建筑钢结构；风化钢；无需绘画
资料来源：Fan Jianwen，Sun Guoqiang，Gao Yonggang，Chen Ying，Wang Qicheng，Dong Han。耐腐蚀钢对预制建筑物结构的腐蚀研究和工程应用[J]。钢结构（中文和英语），2021，36（3））：52-57。
doi：10.13206/j.gjgs20021001
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