摘要
建筑结构向高层化和大跨距化发展，高层建筑的安全和抗震问题已引起人们的广泛关注。对于建筑用钢而言，屈强比作为描述材料抵抗塑性变形能力的重要指标，同样受到相关行业钢材研究工作者的广泛关注。然而研究表明，随着钢材屈服强度的提高，屈强比也往往随之增加，如何实现高屈服强度及低屈强比的耦合匹配，成为制约高强抗震用钢研发的关键。本研究基于复相组织诱导低屈强比控制思想，拟研发一种兼具高强度、高抗塑性变形能力的低屈强比建筑用钢。本文主要研究工作和结果如下： （1）基于自主研发的试验钢，在变形温度为 770~1050℃、应变速率为 1~20 s-1条件下对试验钢进行单道次的热压缩实验。利用真应力-真应变曲线构建试验钢的本构关系模型以及对应的热加工图，热加工的适宜温度范围大约为 825~1050℃、应变速率为1~20 s-1和温度为 770~825℃、应变速率为 1~10 s-1。 （2）对试验钢热变形软化机制进行分析。基于变形温度为 930~1050℃、应变速率为 1~20 s-1 条件下表现出典型动态再结晶特征的真应力-真应变曲线建立动态再结晶模型；基于变形温度为 770~890℃、应变速率为 1~20 s-1条件下表现出典型动态回复特征的真应力-真应变曲线建立动态回复模型。 （3）利用 J-Mat Pro 软件计算试验钢的平衡转变相图以及非平衡转变条件下的连续冷却转变（CCT）和等温冷却转变（TTT）规律。试验钢的A1、A3温度分别约为 680℃和 820℃；连续冷却条件下，试验钢形成贝氏体组织的临界冷却速率约为 1℃/s；在从奥氏体状态冷却时，试验钢铁素体和珠光体转变的临界转变温度约 805℃和 720℃，贝氏体转变的起始温度约为 525℃。 （4）采用控轧控冷工艺对试验钢可实现的力学性能潜力进行了探究。在“两阶段控轧+水冷（终冷温度 660℃）”的工艺条件下，实现了强度、塑性及低屈强比的良好匹配。其中，屈服强度为约 660.0 MPa，抗拉强度约 1196.7 MPa，断后伸长率约 14.8 %，屈强比低至0.55左右。试验钢的微观组织为铁素体、珠光体及贝氏体构成的复相组织，试验钢中Mn、Si引起的固溶强化、以及贝氏体和珠光体引起的细晶强化及位错强化是获得高强度低屈强比的主要机制。
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