耐候鋼作為高強(qiáng)度低合金鋼之一,生產(chǎn)成本略高于普碳鋼,但是其耐大氣腐蝕性能接近不銹鋼。隨著國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化,在重載設(shè)備、輕量化設(shè)計(jì)、節(jié)能車輛等眾多領(lǐng)域,均對鋼結(jié)構(gòu)材料提出了高強(qiáng)度、耐腐蝕及低成本等要求,因此,提升耐候鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能具有重要的理論意義和工程價值。為了探究表面納米化對耐候鋼的塑性變形及抗腐蝕的影響和機(jī)理,選用Q355NH耐候鋼為母材,通過改變超音速微粒轟擊（Supersonic Fine Particle Bombarding,SFPB）處理時間（15min、30 min和45 min）,研究表面組織形貌、力學(xué)和電化學(xué)腐蝕性能,并基于單丸粒噴丸強(qiáng)化有限元模型,利用有限元軟件ABAQUS研究噴丸速度（60 m/s、80m/s、100 m/s和120 m/s）和噴丸角度（30°、45°、60°、75°和90°）對金屬板材表面殘余應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變及表面粗糙度的影響。研究結(jié)果表明:（1）經(jīng)SFPB的試樣表面晶粒尺寸均達(dá)到納米級,隨著時間的增加,抗拉強(qiáng)度呈線性增加趨勢,同時,延伸率的變化與抗拉強(qiáng)度相反,沿著厚度方向上顯微硬度呈梯度分布。未處理試樣及處理15 min試樣斷裂方式... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

大氣腐蝕后的銹層形貌：（a）碳鋼（b）耐候鋼耐候鋼應(yīng)用范圍巨大，主要產(chǎn)品類型為熱、冷板卷、線材、管材及型材等

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3[15,16]。焊接結(jié)構(gòu)耐候鋼的服務(wù)目標(biāo)范圍較結(jié)構(gòu)用耐候鋼廣泛，其主要用于焊接要求高的金屬結(jié)構(gòu)件中，這種鋼通常具有優(yōu)異的可焊接性、良好的低溫韌性及良好的耐腐蝕性。迄今為止，美國牌號的A514耐侯鋼以及日本牌號的SMA耐候鋼都是典型的焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼，廣泛應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)件[16,17]。近年來，我國陸續(xù)研究出了許多用于焊接結(jié)構(gòu)的新型耐候鋼，以提高鋼材在大氣中的使用壽命，并制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4172-2000。耐候鋼的使用范圍廣泛，如圖1.2所示[18]：圖1.2耐候鋼的應(yīng)用領(lǐng)域：（a）塔架；（b）橋梁；（c）道路設(shè)施；（d）天然氣管道（1）鐵塔塔架，橋梁軌道，建筑外墻等室外建筑結(jié)構(gòu)；（2）重型機(jī)械、采礦設(shè)備、大型集裝箱等；（3）交通設(shè)施，如鐵路軌道、圍欄、城市地鐵、各類汽車、軍用裝甲車、起重機(jī)、挖掘機(jī)等；（4）礦藏、煤炭運(yùn)輸設(shè)備，水泥和天然氣運(yùn)輸管道。1.2.2國外耐候鋼的發(fā)展耐候鋼的誕生可以追溯到含銅鋼的發(fā)展，即所謂的銅鋼[19]。1910年，Buck觀察到，美國鋼鐵公司生產(chǎn)的銅含量為0.07%且暴露在三種不同腐蝕性環(huán)境（農(nóng)村、工業(yè)和海洋）中的鋼板，其耐大氣腐蝕性比普碳鋼高1.5-2%[20]。因此，1911年，美國鋼鐵開始銷售具有一定銅含量的鋼板。Buck隨后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅含量超過0.25%

并且Cu含量在0.15%大多數(shù)情況下與0.25%的銅耐腐蝕性能相近[21]。一旦了解了含銅鋼的這一特點(diǎn)，耐候鋼的研究迅速進(jìn)行，從而發(fā)展成為了高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA）[22]。20世紀(jì)20年代，美國鋼鐵公司生產(chǎn)了一系列主要用于鐵路行業(yè)的高強(qiáng)度低合金鋼。最終在1933年，美國鋼鐵公司生產(chǎn)用于商業(yè)用途的第一代耐候鋼，名稱為USSCOR-TENSteel，這一名稱反映了區(qū)別于CS的兩種特征，即耐腐蝕性（COR）其優(yōu)越的機(jī)械性能（TEN）。該產(chǎn)品對傳統(tǒng)碳鋼的機(jī)械性提高了30%，從而減少了必要的鋼板厚度，相應(yīng)地降低了整體建筑結(jié)構(gòu)的重量[23]。圖1.2[24]所示為三種鋼在工業(yè)大氣環(huán)境中耐蝕性隨時間的演化過程。我們可以看到早期的COR-TEN鋼就已經(jīng)具有明顯的優(yōu)勢了。圖1.2三種鋼的大氣腐蝕及其隨暴露時間的演化規(guī)律最早的USSCOR-TEN鋼是基于Fe-Cu-Cr-P合金系統(tǒng)的，為了提高海洋環(huán)境中的耐腐蝕性，后來添加了Ni元素。USSCOR-TEN鋼有A和B兩種規(guī)格，其主要區(qū)別在于成分中磷的含量。USSCOR-TENA可以說是磷含量最高（0.07-0.15%wt.）的耐候鋼，而USSCOR-TENB則是磷含量最低（≤0.04%wt.）的WS[25]。美國進(jìn)行了兩項(xiàng)萬眾矚目的科學(xué)研究計(jì)劃，一項(xiàng)始于1941年，由ASTM委員會A-5[26]主持，另一項(xiàng)始于1942年，由美國鋼鐵公司帶頭進(jìn)行，隨著研究的金相，人們對不同合金元素（銅、鉻、鎳、磷等）在大氣腐蝕中所起的作用有了更深入的了解。在第一個研究中，71種低合金鋼暴露于Bayonne,N.J.（工業(yè)大氣環(huán)境）和BlockIsland,R.I.和KureBeach,N.C（海洋大氣環(huán)境）。在第二個研究中，270種不同的鋼暴露于SouthBend,Pa（半鄉(xiāng)村大氣環(huán)境）、Kearny,N.J.（工業(yè)大氣環(huán)境）和KureBeach,N.C（海洋大氣環(huán)境）。隨著USSCOR-TEN鋼的發(fā)展，成分在一定程度上發(fā)生了變化，特別是在規(guī)格

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]免涂裝耐候鋼橋梁腐蝕設(shè)計(jì)方法現(xiàn)狀及展望[J]. 張宇,鄭凱鋒,衡俊霖.  鋼結(jié)構(gòu). 2018(09)
[2]耐候鋼的最大用途就是造橋[J]. 侯華興.  中國公路. 2017(21)
[3]區(qū)域性氣候條件下低合金高強(qiáng)耐候鋼的初期腐蝕行為研究[J]. 潘雪新,姜海昌,付鴻,黃耀,韓軍科,曾令會,張德龍.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2017(04)
[4]焊前混合表面納米化對2A14鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 楊建海,張玉祥,葛利玲,程曉,陳家照,高楊.  金屬學(xué)報. 2017(07)
[5]納米晶304不銹鋼板材的深度軋制技術(shù)及其力學(xué)與腐蝕性能研究進(jìn)展[J]. 王勝剛,孫淼,龍康.  精密成形工程. 2017(03)
[6]基于表面納米化技術(shù)的2A14鋁合金表面強(qiáng)化[J]. 楊建海,張玉祥,葛利玲,陳家照,樊星.  金屬熱處理. 2017(03)
[7]國內(nèi)外鐵路車輛用耐候鋼板發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 陳付紅,高真鳳,黃維,丁偉.  上海金屬. 2017(01)
[8]2A14鋁合金混合表面納米化對電化學(xué)腐蝕行為的影響[J]. 楊建海,張玉祥,葛利玲,陳家照,張鑫.  金屬學(xué)報. 2016(11)
[9]鋼件表面納米化對化學(xué)熱處理過程的影響研究進(jìn)展[J]. 劉自平,宋月鵬,陳義祥,李江濤,楊增超,賀剛.  熱處理技術(shù)與裝備. 2016(02)
[10]金屬表面納米化及其對材料性能影響的研究進(jìn)展[J]. 何柏林,熊磊.  兵器材料科學(xué)與工程. 2016(02)

碩士論文
[1]TC4鈦合金噴丸強(qiáng)化工藝的數(shù)值研究[D]. 郭彪.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]金屬材料在污染土壤中的腐蝕規(guī)律研究[D]. 賈思洋.中國海洋大學(xué) 2007



本文編號：3575309