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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。
进行了8根CFRP-PCPs复合筋内嵌加固混凝土梁的加载试验研究。结果表明,与预应力CFRP材料的其他加固方式相比,采用预应力CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁可有效提高加固梁的刚度。依据试验荷载-挠度关系曲线,建立了三直线弯矩-曲率关系模型,并推导出了CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁短期刚度与挠度计算公式,将计算值与试验值进行对比,吻合度良好。

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。
利用步进扫描X射线衍射和环境扫描电子显微分析方法研究了掺1%(质量分数)羟乙基甲基纤维素对水泥水化72 h内钙钒石、氢氧化钙以及C-S-H凝胶等主要水化产物的影响.结果表明:羟乙基甲基纤维素对钙钒石、氢氧化钙和C-S-H凝胶的生成具有显著影响,使它们的生成时间延迟约3 h;羟乙基甲基纤维素对钙矾石生成量没有影响,但可延缓钙矾石转变;羟乙基甲基纤维素降低了氢氧化钙和C-S-H凝胶的生成量,增强了Ca(OH)2晶体的择优取向,改变了C-S-H凝胶的尺寸.

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**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C30混凝土制备的再生粗、细骨料对不同强度等级及不同置换率再生混凝土进行了抗透气性能试验研究.结果表明:当粗骨料为再生粗骨料、细骨料为**砂时,再生粗骨料置换率对再生混凝土透气系数的影响较小;当粗骨料采用**碎石时,再生细骨料置换率对再生混凝土透气系数的影响较大,其透气系数随着再生细骨料置换率增加而增大.

4.常用低合金结构钢

16Mn是我国低合金高强钢中用量较广泛较多、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较多的钢种。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**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。
采用人工加速老化的方法模拟湿热环境,通过泡桐木玻璃纤维增强复合材料夹芯结构的双悬臂梁拉伸剥离试验,研究湿热环境对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)面板和泡桐木芯材的粘结性能的影响。试验结果表明,90 d湿热加速老化后泡桐木复合材料夹芯结构的能量释放率下降了32.3%,芯材泡桐木顺纹抗拉强度下降了11.6%,GFRP面板拉伸模量下降了11.0%。

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。
为了探讨纤维素醚与水泥浆之间在水化早期的相互作用,通过傅里叶变换红外光谱分析和热分析方法研究了HEMC(羟乙基甲基纤维素醚)对水泥浆前24 h主要水化产物形成历程的影响.结果表明:HEMC延迟了钙矾石、C-S-H凝胶和CH(氢氧化钙)的形成,延缓了水化产物中水分子由吸附态向结晶态的转化;HEMC对不同水化产物的延迟能力不同,对CH的延迟能力,对钙矾石和C-S-H的延迟能力较弱.在前24 h中,HEMC没有导致水泥浆生成新的物相.

2.性能要求

(1)表面渗碳层硬度高，以保证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。
建立水泥砂浆分层度和约束度测试方法,并据此研究了水泥砂浆初始结构和约束条件对其塑性收缩开裂的作用;进而建立了基于材料组成参数(水灰比、灰砂比、纤维掺量、纤维长度)、环境参数(水分蒸发速率)、初始结构参数(分层度)、约束状况参数(约束度)的水泥砂浆塑性收缩开裂七元本构方程.结果表明:该多元本构方程能较好地预测水泥砂浆的开裂趋势,**实现了水泥基材料中组成、结构与性能间的数学关联.

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**700KJ/m2。
复合材料抱杆是一种新型的架空输电线路杆塔组立施工的起重吊装工具,主要采用碳纤维复合材料制作而成,分为单体式与格构式两种结构,总质量仅为同等起重能力铝合金抱杆质量的50%~80%,应力低于200MPa,变形量低于55mm,可满足悬崖、陡坎等传统抱杆无法使用的塔位的组塔要求,大大降低运输成本,减轻组塔施工人员劳动强度,有效提高组塔施工效率。
基于有限元分析方法,针对复合材料在风电叶片制造过程中可能出现的缺陷——纤维波纹,建立了一种有限元微观模型预测单向均一波纹板的力学性能。在ANSYS软件中,采用参数化建模方法,建立正弦曲线状波纹的单胞模型,即代表性体积元(RVE)。采用均匀化方法,建立周期性边界条件,求出不同的加载条件下平均应力与应变关系,进而得到等效刚度。此外,对轴向压缩载荷下纤维基体局部应力进行了数值模拟和计算。结果表明,波纹比对复合材料刚度影响较大,特别是纵向杨氏模量损失严重,正应力和层间应力在沿波纹方向发生了显著变化。