低合金结构钢
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（亦称普通低合金钢、HSLA）

1.用途

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。
从比表面积、筛余、粒度分布、粒径参数等方面研究了5种单体助磨剂对高阿利特硅酸盐水泥粉磨的作用效果,并且通过电阻率、水化热、XRD和SEM研究了助磨剂对水泥水化过程的影响.结果表明:各助磨剂均有较好的助磨效果,特别对粉磨后期水泥大颗粒作用比较明显;掺加助磨剂后水泥水化程度加深,从而有利水泥强度增长.

2.性能要求

(1)高强度：一般其的屈服强度在300MPa以上。

(2)高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m～800kJ/m。 对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。

(3)良好的焊接性能和冷成型性能。

(4)低的冷脆转变温度。

(5)良好的耐蚀性。
制备了帽型、泡型、工字型三种夹芯结构复合材料,研究三种夹芯结构在弯曲载荷下的响应行为,并利用有限元的方法研究夹芯结构在弯曲载荷下Von-Mises应力分布,利用Tsai-Hill屈服准则判定有限元模型的屈服情况,观察发生屈服的区域。结果表明,帽型夹芯结构具有的弯曲刚度与抗弯强度。三种夹芯结构发生破坏的区域不同,帽型夹芯结构破坏主要出现在压头区域、上面板的压头边缘区域、芯子压头正下方的拐角处;泡型夹芯结构破坏出现在芯子支撑区域;工字型夹芯结构破坏出现在下面板支撑区域。

3.成分特点

(1)低碳：由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超过0.20%。

(2)加入以锰为主的合金元素。

(3)加入铌、钛或钒等辅加元素：少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。

此外，加入少量铜（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。
为研究弯曲韧性对不同配箍率钢纤维自密实混凝土梁受剪性能的影响,分别对24个弯曲韧性试件与16根钢纤维自密实混凝土梁式构件进行了弯曲试验.根据荷载-位移曲线以及韧性参数,分析了弯曲韧性对梁式构件受剪破坏形态和承载力的影响.结果表明:加入钢纤维可以提高自密实混凝土梁的受剪承载力,同时还可以改善梁的破坏形态;建立了基于弯曲韧性的受剪承载力计算模型,该模型预测值与试验结果较为接近,可用于钢纤维自密实混凝土梁的受剪计算.

4.常用低合金结构钢

16Mn是我国低合金高强钢中用量***最多、产量的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体，强度比普通碳素构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%。

15MnVN中等级别强度钢中使用最多的钢种。强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。

强度级别超过500MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等。
针对港珠澳大桥建设项目,对大桥防撞护舷系统技术指标进行了验证,并进行船舶碰撞有限元数值模拟,旨在对防撞护舷系统的安全性及结构设计的合理性进行评估,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船只碰撞防撞护舷进行非线性模拟仿真,得到计算工况下的碰撞能量和碰撞力时程曲线,同时对复合材料防撞护舷的结构设计和材料选用也进行了分析工作。

5.热处理特点

这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体。

合金渗碳钢

1.用途

主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。
采用电化学方法,开展了钢筋混凝土实时监测的研究,探讨了在外界环境变动的条件下简单、易行且能反映长期钢筋锈蚀情况变化信息的实时监测方法.在研究基础上提出了电化学方法是检测混凝土中钢筋锈蚀情况最简单的方法,它不仅可以检测钢筋的锈蚀速率,还可以检测长期的锈蚀总量;通过定期测量钢筋的极化电阻,可估算一定时间内钢筋的锈蚀量.

2.性能要求

(1)表面渗碳层硬度高，以***优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。

(2)心部具有高的韧性和足够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。

(3)有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度（900℃～950℃）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。

3.成分特点

(1)低碳：碳含量一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。

(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

(3)加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。
根据自动铺丝对于铺放轨迹的要求分析了轨迹规划过程中的影响因素。将网格化曲面的方法运用到主应力法中,充分发挥网格化法便于计算的优势。基于铺层设计所得的离散点的铺放角度信息来生成铺丝轨迹。提出了自左向右遍历型面求轨迹的算法且重点讨论了轨迹规划起始点的选取及边界处铺放轨迹的求取方法。引入重合度以对纤维的重合和离缝程度加以控制,使得预浸料能够按要求铺满型面。在基于VC++开发的轨迹规划软件上对算法进行验证,证明了该算法的可行性。

4.钢种及牌号

20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低，心部强度较低。

20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。

18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。

5.热处理和组织性能

合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火，再低温回火。热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为60HRC～62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC～48HRC；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25HRC～40HRC。心部韧性一般都高于700KJ/m2。
为了研究高温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋材的力学性能,对不同直径的CFRP筋材进行了高温下的三点弯曲性能和压缩性能测试,研究了CFRP筋的破坏形态和机理,分析了直径和温度对CFRP筋材弯曲强度和压缩强度的影响。结果表明,直径对试样弯曲强度和压缩强度的影响不太明显,温度对试样弯曲强度和压缩强度的影响较大;CFRP筋材的强度保留率随着温度的升高而降低。
阐述了通过对碳纤维复合材料汽车前地板的研制,以金属白车身为设计依据确定了碳纤维复合材料前地板的结构。分析确定了材料及成型工艺,研究了预成型体制作,设计出了多点注射快速RTM模具,并成功制备了碳纤维增强热固性环氧复合材料前地板。产品经过刚度及模态测试,其结果满足汽车整车厂提出的技术要求,而且减重效果明显,说明碳纤维复合材料作为主受力结构件在汽车上的应用是可行的。