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火灾高温后Q420C钢材冲击韧性试验研究

杨立国 韩冰峰

杨立国, 韩冰峰. 火灾高温后Q420C钢材冲击韧性试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(12): 16-23. doi: 10.13206/j.gjgS25032501
引用本文: 杨立国, 韩冰峰. 火灾高温后Q420C钢材冲击韧性试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(12): 16-23. doi: 10.13206/j.gjgS25032501
Yang Liguo, Han Bingfeng. Experimental Research on Impact Toughness of Q420C Steel After Fire Exposure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(12): 16-23. doi: 10.13206/j.gjgS25032501
Citation: Yang Liguo, Han Bingfeng. Experimental Research on Impact Toughness of Q420C Steel After Fire Exposure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(12): 16-23. doi: 10.13206/j.gjgS25032501

火灾高温后Q420C钢材冲击韧性试验研究

doi: 10.13206/j.gjgS25032501
基金项目: 

自治区直属高校基本科研业务费(JY20240006);内蒙古自治区自然科学基金项目(2023LHMS05041)。

详细信息
    作者简介:

    杨立国,工学博士,副教授,主要从事土木工程研究。Email:yangliguo@imut.edu.cn

Experimental Research on Impact Toughness of Q420C Steel After Fire Exposure

  • 摘要: 为研究Q420C钢材火灾高温作用后的力学性能变化规律,考察高温和降温对钢材冲击韧性的影响,试验涵盖了200,400,600,800 ℃温度梯度,自然冷却与浸水冷却两种降温方式,在20,0,-20,-40,-60 ℃五种低温环境下进行冲击试验,测定钢材高温冷却后的冲击功值,结合常温条件下Q420C钢材的试验结果,采用Boltzmann函数进行回归分析,系统总结了钢材经处理后韧性的变化规律。同时,通过宏观观察与扫描电镜观察试件的断裂模式,研究表明:在不同试验条件下,钢材展现出各异的表观特征、冲击韧性及断裂模式。1)在400 ℃与600 ℃的高温环境中,钢材表面会形成蓝色氧化膜及碳化物,这些物质在浸水冷却过程中易于脱落;随着温度升高,碳化现象愈发显著,且碳化物更易剥落,采用浸水冷却方式可有效减轻这一现象,使钢材表面更加平整。2)经自然冷却处理的钢材冲击功值随处理温度的升高不断上升,但600 ℃为此趋势的临界温度点,随着温度继续升高(800 ℃)韧性虽有降低但仍大于T=400 ℃时;浸水冷却对材料韧性影响较大,在400 ℃时冲击功值略有上升,略高于未经高温处理情况下,此后持续大幅下降,最低为29 J;对比常温条件下Q420C钢材的冲击试验结果,发现冲击功值的变化呈倍数关系,计算得出材料经不同处理后其冲击功值折减系数,表明冷却方式和承受高温对钢材韧性影响显著,采用自然冷却的效果明显优于浸水冷却。3)多数试件的断裂表面保留着纤维区和剪切唇,说明材料展现出良好的韧性性能,对于较低温度(200,400 ℃)处理后的钢材,冷却方式对其断口形态的影响并不显著,随着温度继续升高至600,800 ℃,自然冷却下钢材在-40 ℃以下才出现明显的脆性断裂特征,经过浸水冷却处理的钢材在更高的环境温度下也出现了脆性断裂特征,标志着材料在更早发生了脆性断裂。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-03-25
  • 网络出版日期:  2026-01-09
  • 刊出日期:  2025-12-31

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