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。
基于非局部弹性理论,针对非局部粘弹性基体中单壁碳纳米管的振动特性问题进行了研究。通过引入欧拉梁模型和非局部粘弹性地基模型,建立了系统的振动控制方程,并利用传递函数法得到了任意边界条件下非局部粘弹性基体中单壁碳纳米管固有频率的封闭解。以某根置于非局部粘弹性基体中的单壁碳纳米管为例,计算了不同边界条件和非局部参数下碳纳米管的前三阶固有频率,并在此基础上研究了非局部粘弹性基体主要材料参数对碳纳米管固有频率的影响特性。结果表明,所建分析模型和求解方法在分析粘弹性基体中碳纳米管的振动特性问题中准确有效。

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。
适当的弯曲半径可以抵消二维扩散作用下腐蚀物质侵入对钢筋腐蚀的影响.根据弯曲半径与氯离子二维扩散之间的关系,提出了氯离子环境下角部钢筋与中间部位钢筋同步腐蚀的数学模型.根据敏感性分析得出,在氯离子环境下,***钢筋同步腐蚀所需的钢筋弯曲半径与氯离子扩散系数大小无关,与保护层厚度和临界氯离子浓度成正比,与表面氯离子浓度和初始氯离子浓度成反比.通过对T形梁的检测数据分析得出,钢筋保护层厚度检测应根据钢筋骨架三维图像,考虑弯曲半径与二维扩散的影响,对钢筋的腐蚀风险进行正确评价.

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。
采用旋转薄膜烘箱加热试验对掺Morlife300抗剥落剂前后沥青的耐久性进行了评价,通过延长水煮时间和沥青与抗剥落剂共同老化评价了Morlife300抗剥落剂对改善集料与沥青黏附性能的贡献能力;以花岗岩AC-13C为研究对象,基于沥青混合料性能目标开展了马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验,并对Morlife300抗剥落剂施工热存储稳定性与均匀性进行了分析.结果表明:Morlife300抗剥落剂受热稳定性良好,能***提高花岗岩沥青混合料的路用性能.

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。
T型接头作为常见的复合材料结构连接型式,其力学性能直接关系到结构的安全性。建立了考虑胶层的复合材料T型接头有限元模型,将仿真结果与试验图像进行对比,其变形形式和破坏模式与试验吻合较好。研究表明,在垂向载荷作用下,T型接头呈现"S"型弯曲;在蒙皮折角处以及端部胶接处出现应力集中;胶层剪应力两端大,中间出现低应力槽型区,弯曲正应力、等效应力呈现出双峰值特征;T型接头最有可能出现的破坏形式为胶层与蒙皮之间剥离,而芯材则由于应力集中引起剪切破坏或拉伸破坏。在折角处倒圆、在胶接处光滑过渡可以明显消除应力集中。

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。
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。

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。
采用有限元方法对复合材料对称玻璃钢大锥环内固化成型进行研究,基于ANSYS仿真软件编写了对称玻璃钢大锥环内固化过程仿真程序,实现玻璃钢大锥环内固化过程温度和固化度变化的数值模拟。结果表明,数值模拟得到的结果符合内固化变化规律;贴近实验数据,模拟准确有效;根据仿真结果得到了玻璃钢大锥环内固化温度变化规律、固化峰值温度随厚度变化规律及锥环不同厚度固化度的变化规律,分析了600~660MW汽轮发电机的玻璃钢大锥环采用内固化工艺能达到完全固化的厚度范围。该研究为玻璃钢大锥环实现高效、低成本成型提供了新方法。

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。
为提高沥青稳定碎石的抗裂性能,优化设计了粗集料间断半开级配的沥青稳定碎石(ATB-25),并对其进行了应力比分别为0.1,0.2,0.3,0.4和0.5的双面剪切疲劳试验.结果表明:应力比对ATB-25梁式试件疲劳寿命具有***影响;各应力比下其疲劳寿命均服从双参数Weibull分布.同时建立了不同失效概率下的概率型(p-S-N型)剪切疲劳方程.
通过化学分析法、***衍射法(XRD)研究了侵蚀液的浓度、溶液组成、温度对单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的影响.结果表明:单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的关系适合Freundlich非线性关系;单硫型水化硫铝酸钙对氯离子的固化是通过氯离子与硫酸根的离子交换作用生成了Friedel盐而成;与钠离子相比,侵蚀液中的钙离子能增加单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力;随着温度的升高,单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力降低.