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。
***树脂基复合材料被广泛应用于航空航天领域。热压罐成型工艺是复合材料结构件成型工艺之一,但存在效率低、成本高等问题,并且在成型过程中产生的固化应变会影响制件成型质量,通过光纤光栅传感器在线监测应变/应力参数对于制定合理工艺规程、提高制件品质具有重要作用。本文详细介绍了热压罐成型中光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感解决方案,综述了近年来基于光纤光栅传感器在线监测的复合材料固化成型研究进展。并结合国内外研究现状,对光纤光栅在线监测的应用前景及亟待解决的问题提出了几点思考。

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。
采用有机硅橡胶与表面改性过的微米/纳米粉末制备了超疏水涂层,研究了该涂层对于沥青路面防冰性能的影响.接触角测试结果表明,该超疏水涂层的接触角达到了160°;沥青混合料表面结冰温度试验结果表明,在同样降温条件下,相比于无涂层的沥青混合料试件,涂有超疏水涂层沥青混合料试件的表面水滴结冰时间延长了1.5倍;沥青混合料表面冰层黏结力试验结果表明,相比于无涂层的沥青混合料试件,涂有超疏水涂层沥青混合料试件的表面冰层黏结力在-5℃时减小了84%.

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。
为了研究沥青混凝土疲劳过程中的非线性特性,对沥青混合料小梁试件进行疲劳试验,试验时考虑温度、应力比与加载间歇时间等因素.根据试验结果,对损伤因子与临界损伤因子进行了分析,通过ExpAssoc函数拟合得到了以各试验条件为参数的损伤因子本构方程.***沥青混合料临界损伤因子与疲劳寿命之间存在单对数的线性关系;通过回归分析得到了二者之间的函数关系式.

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。
实验研究了碳纤维、玄武岩纤维及其不同混杂比增强乙烯基树脂复合筋的张拉力学性能。结果表明,混杂复合筋的断裂应变随玄武岩纤维含量的增加逐渐增大,且均大于单一碳纤维复合筋的断裂应变,呈现正的混杂效应;弹性模量则随碳纤维相对含量的增大而增大,基本符合混合定律,而混杂筋的拉伸强度的实验值则高于理论值。

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。
通过线性极化、电化学阻抗谱等测试方法,研究了耐蚀钢筋和普通钢筋在Cl-侵蚀环境下的腐蚀行为,对比了不同组成钢筋间耐蚀性能的差异,并考察了主要成分为N,N-二甲基乙醇胺的阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用效果.结果表明:在Cl-侵蚀环境中,添加了单一合金元素Cr的耐蚀钢筋耐蚀性能略有提高,而添加了Cu,Ni,Cr多种合金元素的耐蚀钢筋耐蚀性能进一步提高.在掺加阻锈剂后,耐蚀钢筋和普通钢筋的耐蚀性能不同程度提升,其中,阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用使得钢筋的腐蚀速率***降低.

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。
采用混凝土模拟孔隙液和各种钢筋不同连接组合,模拟了钢筋在混凝土结构内部钝化、活化、腐蚀等多个阶段的电池腐蚀行为.根据参比电极扫描采集的电极电位数值曲线,分析了各种钢筋及其不同连接方法对其宏电池腐蚀的影响,并从混凝土结构耐久性的角度对各种钢筋连接方式的优缺点进行了评价.结果表明:在有电连接的钢筋骨架中宜使用同种钢筋(化学成分相同);现阶段应该优先选用同厂家生产的HRB400钢筋;受条件限制而必须采用不同钢筋时,宜采用绝缘连接方式.

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。
复合材料风电叶片弦长区域后缘通常为板壳结构,在风载作用下发生较大变形,是叶片较频繁出现损坏的区域。采用有限元的特征值屈曲分析方法,分析了蒙皮设计、加筋和安装第三个腹板这几种不同的结构设计形式对屈曲因子及叶片重量(成本)的影响。比较了不同设计下叶片重量与屈曲因子之间的关系,从而找到稳定性且成本***的设计方案。研究结果表明,叶片要达到相同的屈曲因子时,安装第三个腹板是叶片增重最小、成本***的设计方案。
通过应力控制模式下的劈裂疲劳试验,分析了不同掺量(纤维体积与沥青混合料体积之比)和长径比的聚酯纤维沥青混凝土劲度模量的衰减特征;结合损伤力学理论,提出了纤维沥青混凝土的疲劳破坏准则;在应力比-疲劳寿命(S-N)方程的基础上,建立了考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土疲劳寿命计算方法.结果表明:纤维含量特征参数能综合反映纤维掺量和长径比对沥青混凝土疲劳性能的综合影响;AC-13F型聚酯纤维沥青混凝土的纤维掺量为0.35%,长径比为324,纤维含量特征参数值为1.13.