（材料加工工程专业论文）桥梁钢热压缩过程中动态再结晶的实验研究与有限元模拟.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：么建= ： 日 期：竺么：! 二竺= 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文储签名：慈兰，缝一号燧名：笠缢日 期：! 二竖兰 ljj 东人学硕+ 学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 国内外桥梁钢发展现状l 1 2 1 国外桥梁钢发展现状2 1 2 2 国内桥梁钢发展现状3 1 3 桥梁钢动态再结晶模拟研究的意义4 1 4 论文的主要研究方法和研究内容。6 第二章动态再结晶数值模拟的进展及现状9 2 1 引言9 2 2 热变形过程中钢的奥氏体再结晶行为1 0 2 3 动态再结晶过程微观结构演变的计算机模拟1 4 2 3 1 动态再结晶数值模拟。1 4 2 3 1 1 位错模型1 4 2 3 1 2 唯象理论模型1 6 2 3 1 3 基于随机模型的数值模拟1 6 2 4 动态再结晶数学模型1 9 2 4 1 动态再结晶动力学模型1 9 2 4 1 1 动态再结晶临界应变2 1 2 4 - 1 2 动态再结晶分数及再结晶晶粒尺寸2 2 2 4 1 3 动态再结晶体积百分数的其他表示形式2 6 2 5 本章小结：2 7 第三章桥梁钢热变形行为实验研究2 9 3 1 引言2 9 3 2 桥梁钢热变形过程的物理模拟2 9 3 2 1 试验方案2 9 日录 3 2 2 试验结果及分析3l 3 2 2 1 变形温度及应变速率对流变应力的影响3 1 3 2 2 2 加工硬化率一应变( 口一图。3 3 3 3 动态再结晶数学模型3 7 3 3 1 变形激活能3 7 3 3 2 动念再结晶临界条件的确定4 0 3 3 2 1 乡一仃模型4 0 3 3 2 2c i n g a r a m c q u e e n 流变应力模型4 2 3 3 2 动念再结晶百分数4 4 3 3 3 临界变形参数与z 参数的关系4 5 3 4 本章小结4 6 第四章动态再结晶过程有限元模拟4 9 4 1 引言4 9 4 2 有限元法的选择4 9 4 3 热压缩变形的基本特征一5 0 4 4 热传导分析的有限元法5 1 4 4 1 传热问题的输出描述。5 1 4 4 2 传热问题的有限元离散5 2 4 4 3 传热方程的时间积分方案一5 3 4 5 热力耦合有限元法5 4 4 5 热压缩变形过程的有限元模拟条件5 8 4 5 1 有限元建模5 8 4 5 2 材料模型及其属性参数5 8 4 6 数值模拟结果5 9 4 6 1 应变量对动态再结晶影响的模拟一5 9 4 6 1 1 等效应变分布5 9 4 6 1 2 动态再结晶体积百分数分布6 l 4 6 1 3 晶粒尺寸分布6 5 4 6 2 应变速率对动态再结晶体积百分数以及晶粒尺寸影响的模拟6 6 山东人学硕十学位论文 4 6 2 1 动态再结晶体积百分数分布6 6 4 6 2 2 晶粒尺寸分布6 8 4 6 3 变形温度对动态再结晶体积百分数及其晶粒尺寸影响的模拟7 0 4 6 3 1 动态再结晶体积百分数分布7 0 4 6 3 2 晶粒尺寸分布7 1 4 7 本章小结7 3 第五章结论和展望7 5 5 1 结论7 5 5 2 展望7 6 参考文献7 7 致谢8 3 目录 山东人学硕十学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t i a b s t r a c t i i i c h a p t e rii n t r o d u c t i o n l 1 1f o r e w o r d 1 1 2t h e d e v e l o p m e n to f b r i d g es t e e l s 1 1 2 1t h ed e v e l o p m e n to fd o m e s t i cb r i d g es t e e l s 2 1 2 2t h ed e v e l o p m e n to fb r i d g es t e e l si nf o r e i g nc o u n t r i e s 3 1 3t h es i g n i f i c a n c eo f n u m e r i c a ls i m u l a t i o nf o rd y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o n 4 1 4p r i m a r ym e t h o d sa n dc o n t e n t so f t h i sp a p e r 6 c h a p t e ri ic u r r e n ts i t u a t i o na n dp r o g r e s so fn u m e r i c a ls i m u l a t i o no fd y n a m i c r e c r y s t a i l i z a t i o n 9 ：! 1f o r e w o r d 9 2 2r e c r y s t a l l i z a t i o nb e h a v i o r so f a u s d e n i t ei ns t e e l sd u r i n gh o td e f o r m a t i o n l ( ) 2 3s i m u l a t i o no fm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n sd u r i n gd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 14 2 3 1n u m e r i c a ls i m u l a t i o no nd y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o n 1 4 2 3 1 1d i s l o c a t i o nm o d e l s 1 4 2 3 1 2p h e n o m e n o l o g i c a lm o d e l s 1 6 2 3 1 3n u m e r i c a ls i m u l a t i o nb a s e do nr a n d o mm o d e l s l6 2 4m a t h e m a t i c a lm o d e l so fd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 19 2 4 1k i n e t i c sm o d e lo fd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 19 2 4 1 1c r i t i c a ls t r a i no f d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 2 1 2 4 1 2p e n c e n t a g ea n dg r a i ns i z eo fd y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o n 2 2 2 4 1 3o t h e rf o r m u l af o rd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o nn 2 6 2 5b r i e fs u m m a r y 2 7 c h a p t e r i i ii n v e s t i g a t i o no nh o td e f o r m a t i o nb e h a v i o r so f b r i d g es t e e l s 2 9 c o n t e n t s 3 1f o r e w o r d 2 9 3 2p h ) 7 s i c a ls i m u l a t i o no f h o td e f o r m a t i o np r o c e s s 2 9 3 2 1e x p e r i m e n tp r o g r a m 2 9 3 2 2e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n d a n a l y s i s 3 1 3 2 2 1i n f l u e n c e so fs t r a i nr a t ea n dd e f o r m a t i o nt e m p e r a t u r eo nf l o w s t r e s s 31 3 2 2 2 ( 口一s ) d i a g r a m 3 3 ：；3n u m e r i c a lm o d e lo f d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 3 7 3 3 1t h ed e f o r m a t i o na c t i v a t i o ne n e r g y 一3 7 3 3 2d e t e r m i n a t i o no f c r i t i c a lc o n d i t i o no f d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 4 0 3 3 2 1 秒盯m o d e l 4 0 3 - 3 2 2c i n g a r a - m c q u e e nf l o ws t r e s sm o d e l 4 2 3 3 2d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o np e n c e n t a g e 4 4 3 3 3r e l a t i o nb e t w e e nc r i t i c a lp a r a m e t e r sa n dz 4 5 3 4b r i e fs u m m a r y 4 6 c h a p t e r i vf i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o no fd y n a m i cr e e r y s t a i l i z a t i o np r o c e s s 4 9 4 1f o r e w o r d 4 9 4 2f i n i t ee l e m e n tm e t h o d 4 9 4 3c h a r a c t e r i s t i c sd u r i n gh o tc o m p r e s s i o nd e f o r m a t i o n 5 0 4 4h e a tc o n d u c t i v i t yf i n i t ee l e m e n t 5 1 4 4 1d e s c r i p t i o no fh e a tt r a n s f e r 5 1 4 4 2d i s c r e t i z a t i o nm e t h o df o rh e a tt r a n s f e rb yf i n i t ee l e m e n t 5 2 4 4 3t i m ei n t e r g r a t i o ns c h e m eo fh e a tt r a n s f e rf o r m u l a t i o n 5 3 4 5t h e r m a l m e c h a n i c a lc o u p l e df i n i t ee l e m e n tm e t h o d 5 4 4 5f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o nd u r i n gh o t c o m p r e s s i o np r o c e s s 5 8 4 5 1m o d e lo f f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o n 5 8 4 5 2m a t e r i a lm o d e la n dp r o p e r t yp a r a m e t e r s 5 8 4 6r e s u l t so f n u m e f i c a ls i m u l a t i o n 5 9 4 6 1i n f l u e n c eo fs t r a i no nd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n 。5 9 4 6 1 1d i s t r i b u t i o no f e q u v a l e n ts t r a i n 5 9 山东人学硕十学位论文 4 6 1 2d i s t r i b u t i o no f d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o np e n c e n t a g e 6 1 4 6 1 3d i s t r i b u t i o no fg r a i ns i z e 6 5 4 6 2i n f l u e n c eo fs t r a i nr a t eo nd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o np e n c e n t a g ea n d g r a i ns i z e 6 6 4 6 2 1d i s t r i b u t i o no fd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n p e n c e n t a g e 6 6 4 6 2 2v a r i a b i l i t yo f g r a i ns i z e 6 8 4 6 3i n f l u e n c eo ft e m p r a t u r eo nd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o np e n c e n t a g ea n d g r a i ns i z e 7 ( ) 4 6 3 1d i s t r i b u t i o no fd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o np e n c e n t a g e 7 0 4 6 3 2v a r i a b i l i t yo f g r a i ns i z e 7 1 4 7b r i e fs u m m a r y 7 3 c h a p t e r v ic o n c l u s i o n sa n d p e r s p e c t i v e 7 5 5 1c o n c l u s i o n s 7 5 5 2p e r s p e c t i v e 7 6 r e f e r e n e e s 7 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 8 3 1 1 1 i v c o n t e n t s 山东人学硕十学位论文 桥梁钢热压缩过程中动态再结晶的实验研究与有限元模拟 摘要 近1 0 年来，钢结构桥梁由于具有诸多优点而被工程大量采用，突破了以往 仅在大跨度桥梁建设中采用钢结构的局面。随着我国经济的快速发展，国家加大 了对交通运输行业的的投入，桥梁钢的需求同益增加且对其性能也提出了更高要 求。与国外相比，我国桥梁用钢发展较缓慢，现有钢种的强度低、焊接性能差， 需要预热，不具备耐候性，以致它们的成分设计和工艺优化势在必行。 在桥梁用钢生产流程中，热轧是决定产品质量的关键环节，其工艺优化取决 于对热轧过程中轧件微观组织演化规律的认识，其中，对高温轧制期间动态再结 晶规律的了解尤为重要。动态再结晶演变是多机制综合作用的复杂过程，凭经验 很难进行预测和控制，但是，随着现代物理冶金、热成形数值模拟和组织结构模 拟技术的兴起与发展，使得模拟桥梁钢热变形动态再结晶演变过程成为可能。鉴 于热压缩和热轧的变形共性及其相同的组织变化特征，建立合理的热压缩动念再 结晶模型，模拟高温变形期间坯料内部的组织演变过程，能够为优化热压缩和热 轧的工艺参数及在线控制方案、正确预测产品组织结构与性能奠定理论基础，提 供实际参考。 本论文在结合热模拟实验、定量金相技术、有限元分析技术和材料动态再结 晶模拟技术的基础上，分别以两种新型桥梁钢h p s 4 8 5 w f 和q 4 2 0 q e 为研究对象， 通过热模拟压缩实验，在蠕变方程的基础上，建立了相应的动态再结晶流变应力 模型；采用定量金相分析和动态再结晶唯象理论相结合的方法，对它们的微观组 织演化进行分析并建立了动态再结晶动力学模型与晶粒尺寸模型；基于热力耦 合刚塑性有限元法与金属微观组织演变的数学模型，在m a r c 有限元软件平台 上利用二次开发，编制了一个模拟桥梁钢热变形过程动态再结晶演化的程序，并 成功模拟了h p s 4 8 5 w f 钢的热压缩动态再结晶过程，揭示了对应的动态再结晶组 织演变规律，系统分析了热变形参数对动态再结晶的影响规律。 研究表明，数值模拟结果和实验结果基本一致，模拟的动态再结晶规律的正 确性得到实验观察和动态再结晶理论的验证。因此，本文所采用的数值模拟方法 是行之有效的，所建立的流变应力模型和微观组织演化模型是合理的，所揭示的 摘要 动态再结晶临界条件和热变形参数对动态再结晶的影响规律是正确的，这些研究 结果不仅对于改善h p s 4 8 5 w f 钢和q 4 2 0 q e 钢最终组织结构的实际热变形工艺优 化有指导作用，而且对于其它桥梁钢组织结构的控制也有参考价值。 关键词：桥梁钢，动态再结晶，数值模拟，组织模拟，热模拟实验，特征参数， 工艺影响 山东大学硕十学位论文 e x p e r i m e n t a ls t u d ya n df e m s i m u l a t i o no fd y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o nb e h a v i o ru n d e r h o tc o m p r e s s i o nf o rb r i d g es t e e l a b s t r a c t i nr e c e n tt e ny e a r s ，t h es t e e ls t r u c t u r eb r i d g e sh a v e b e e nw i d e l yu s e di n e n g i n e e r i n g ，d u et o t h e i rm a n ya d v a n t a g e s ，b r e a k i n gt h r o u g ht h es i t u a t i o no ft h e i r a p p l i c a t i o n so n l yi nl a r g e - s p a ns t e e lb r i d g e s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn a t i o n a l e c o n o m yi nc h i n a ，t h ei n p u ti nt r a n s p o r t a t i o ni n d u s t r yh a sb e e ni n c r e a s i n ga n dt h e d e m a n df o rh i g hp e r f o r m a n c eb r i d g es t e e l sh a sb e e nr i s i n g c o m p a r e dw i t ht h eb r i d g e s t e e l so ff o 而印c o u n t r i e s ，d o m e s t i co n e sh a v el o w e rs t r e n g t h ，p o o r e rw e l d a b i l i t ya n d w e a t h e rr e s i s t a n c e t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt oo p t i m i z et h e i rc h e m i c a lc o m p o s i t i o n a n d p r o c e s s i n gp a r a m e t e r s i nt h ep r o d u c i n gp r o c e s s e so fb r i d g es t e e l s ，h o tr o l l i n gp l a y sak e yr o l ei n d e t e r m i n i n gt h eq u a l i t yo f t h ep r o d u c t s t h eo p t i m i z a t i o no fp r o c e s s i n gp a r a m e t e r si s d e p e n d e n to nt h eu n d e r s t a n d i n go ft h el a wo fm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n sd u r i n gh o t r o l l i n g ，e s p e c i a l l yd u r i n gd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n ( d r x ) d r xe v o l u t i o n sa r eo f t e n c o m p l e xa n dd i f f i c u l tt op r e d i c ta n dc o n t r 0 1 d u et o t h ed e v e l o p m e n to fp h y s i c a l m e t a l l u r g ya n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o no fh o tf o r m i n g ，i ti sp r a c t i c a lt os i m u l a t et h e d r xe v o l u t i o n so fb r i d g es t e e l si nh o tw o r kc o n d i t i o n s b e c a u s eo ft h ec o m m o n f e a t u r e si nd e f o r m a t i o na n dm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n sb e t w e e nh o tc o m p r e s s i o na n d h o tr o l l i n g , e s t a b l i s h i n gt h em a t h e m a t i c a lm o d e l sa n ds i m u l a t i n gt h em i c r o s t r u c t u r e e v o l u t i o n so fb r i d g es t e e l su n d e rh o tc o m p r e s s i o na r e h e l p i n o p t i m i z i n g t h e r m o m e c h a n i c a lp a r a m e t e r sa n dp r o v i d i n gt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rp r e d i c t i n g m i c r o s t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft h ep r o d u c t sd u r i n gh o tc o m p r e s s i o na n dh o tr o l l i n g i nt h ep r e s e n tp a p e r , h o tc o m p r e s s i o nt e s t so fa d v a n c e db r i d g es t e e l sh p s 4 8 5 w f a n dq 4 2 0 q ew e r ec a r r i e do u ta n dt h e i rf l o ws t r e s sm o d e l so fd r xw e r ee s t a b l i s h e d b a s e do nt h ec r e e pe q u a t i o n s o nt h eb a s i so fq u a n t i t a t i v em e t a l l o g r a p h i ca n a l y s i sa n d p h e n o m e n o l o g i c a lt h e o r yo fd r x ，t h ek i n e t i ca n dg r a i ns i z em o d e l so fh p s 4 8 5 w f a n dq 4 2 0 q es t e e lw e r e e s t a b l i s h e d f u r t h e r m o r e ，b yi n t e g r a t i n gt h e t h e r m o i l l a b s t r a ( 玎 m e c h a n i c a lc o u p l e df i n i t ee l e m e n tm e t h o d ( f e m ) w i t hm a t h e m a t i c a lm o d e l so f m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n s ，ap r o g r a mf o rm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n so fd r x d u r i n gh o t d e f o r m a t i o nb a s e do nt h em a r cf e ms o f t w a r ep l a t f o r mw a sd e v e l o p e d t h e n ，t h e p r o g r a mw a sa p p l i e dt os i m u l a t et h ed r x m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n so fh p s 4 8 5 w f a n dq 4 2 0 q es t e e l t h el a wo fm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n so fd r xw e r er e v e a l e da n d t h ee f f e c to ft h e r m o - m e c h a n i c a lp a r a m e t e r so nd r xw e r ea n a l y z e d t h er e s u l t so fn u m e r i c a ls i m u l a t i o na r ei ng o o da g r e e m e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t sa n dt h el a wo fd r xo b t a i n e df r o mt h es i m u l a t i o ni sv e r i f i e db yt h e e x p e r i m e n t a lo b s e r v a t i o na n dd r xt h e o r y , w h i c hp r o v et h a tt h ep r o p o s e dn u m e r i c a l s i m u l a t i o nm e t h o di sp r o p e r , t h ee s t a b l i s h e dm o d e l sf o rf l o ws t r e s sa n dm i c r o s t r u c t u r e e v o l u t i o n sa r ee f f e c t i v e ，t h er e v e a l e dc r i t i c a lc o n d i t i o n so fd r xa r ea c c u r a t ea n dt h e o b t a i n e dl a wo fe f f e c to ft h e r m o - m e c h a n i c a lp a r a m e t e r so nd r xi sc o r r e c t t h e s e f i n d i n g s o f f e rh e l pt o o p t i m i z e t h et h e r m o - m e c h a n i c a l p r o c e s sp a r a m e t e r so f h p s 4 8 5 w fa n dq 4 2 0 q es t e e la n dp r o v i d er e f e r e n c ef o rm i c r o s t r u c t u r ec o n t r o lo f o t h e rb r i d g es t e e l s k e yw o r d s ：b r i d g es t e e l ，d y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o n ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n , m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o n ，h o t c o m p r e s s i o n t e s t s ， c h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r , t e c h n o g e n i ci n f l u e n c e i v 山东人学硕十学位论文 1 1 引言 第一章绪论 近几十年来，我国钢铁行业得到了飞速的发展，自1 9 9 4 年以来，我国钢铁产 量一直稳居世界第一。2 0 0 7 年，我国钢铁产量达4 8 9 亿吨【，2 0 0 8 年虽然受到世 界金融危机的影响，但是中国钢铁产量还是突破了5 亿吨，继续稳居世界前列。 虽然我国产钢量世界第一，但是一些高级别用钢以及某些特殊用钢还需大量进 口。因此在钢产量提高的同时，提高钢铁产品的质量是必要的，尤其是在当今世 界经济不景气的情况下，开发具有高附加值的钢铁产品显得尤为重要。 随着我国经济的快速发展，国家加大了对交通运输行业的的投入，钢结构桥 梁由于其具有诸多优点而被工程大量采用，突破了以往仅在大跨度桥梁采用钢结 构的局面，各种桥梁的建设带动了桥梁钢的需求。随着钢结构桥梁建设数量的增 加，桥梁用钢材的使用量不断上升；同时，考虑到桥梁本身的自重，桥梁建设对 钢材强度的要求也越来越高。这些工程在加大了对桥梁钢需求的同时，对桥梁钢 的性能也提出了更高的要求，不但要求有较高的强度、韧性和良好的焊接性能， 有的还要求有一定的耐候性。 目前，国外开发的桥梁钢不仅具有较高的强度、韧性和良好的焊接性能，还 具有较好的耐候性。为了更好地解决桥梁钢的焊接问题，国外还开发了一系列低 碳贝氏体型桥梁钢。这类钢最主要的特点是把钢中碳的质量分数降到0 0 8 以 下，致使钢在具有高韧性的同时还具有较好的焊接性，而且热影响区的冲击韧度 也可以保持在很高的水平上。与国外桥梁钢发展相比，我国桥梁用钢发展比较缓 慢，所生产的桥梁钢不仅强度较低，焊接性能也较差，需要预热和较大线能量焊 接，而且大多不具备耐候性【2 1 。因此，研发高性能的桥梁钢刻不容缓。 1 2 国内外桥梁钢发展现状 桥梁在国家基础建设中具有重要地位，它对质量和建造技术有很高的要求。 十九世纪以来桥梁工程的发展突飞猛进，设计师更加注重桥梁的功能性、安全性 和经济性。在桥梁机构中使用高强度钢材可以减薄桥梁钢板的厚度，以减轻桥梁 结构自重，由此可加大桥墩间距，改善作业条件；使用耐候钢又可以降低桥梁的 第一章绪论 维护费用。对节约资源、降低成本的追求使设计师对桥梁用结构钢也提出了更多、 更苛刻的要求。另外，由于钢板制造技术取得了重大进展，如洁净钢生产技术、 成分的微量控制、控轧控温m ( t m c p ) 技术等的应用，因而有可能丌发出适合桥梁 多种要求的高性能钢材。 1 2 1 国外桥梁钢发展现状 在世界范围内，桥梁用钢的历史，表现为一条“普碳钢低合金钢高强度 钢高性能钢”的发展轨迹。一般而言，高强度钢在材料韧性和可焊性等方面往 往不尽人意，这在一定程度上限制了其使用范围。微合金化桥梁用高性能钢则不 仅保持了较高的强度，而且在材料的抗腐蚀和耐候性能、可焊性、抗脆断和疲劳 性能等方面都比传统钢材有明显的改善和提高。 目前，国外开发的桥梁钢不仅具有较高的强度、韧性和良好的焊接性能，有 的还有一定的耐候性。同时为了更好地解决桥梁钢的焊接问题，国外还开发了一 系列低碳贝氏体型桥梁钢，这类钢最主要的特点是把钢中碳的质量分数降到 0 0 8 以下，因此钢在具有高强韧性的同时还具有极佳的焊接性，且热影响区的 冲击韧度可以保持在很高的水平上。 早在1 9 世纪术，英国就研制出了相当于目前5 0 0 兆帕级的桥梁用钢，并率 先在世界上建造了大跨度桥梁，欧洲为建立一套先进的高性能钢设计规范作出很 多努力，并且纳入到欧洲土木工程结构技术标准中去，也就是欧洲规范。2 0 世 纪5 0 年代，日本开始采用屈服强度为5 0 0 m p a 和6 0 0m p a 级的高强度钢，在6 0 年代中期开始采用8 0 0 m p a 级钢，累计建造了数百座桥梁。目前，同本的桥梁钢 取得迅速发展，已开发出5 3 0 7 1 0 m p a 级钢，以及3 0 0 5 3 0 m p a 级的可用于高腐 蚀地区的一系列耐候钢【3 1 。美国较早就开始在桥梁工程中应用h s s 和耐候钢，如 1 9 7 7 年建成的新河谷桥。1 9 9 1 年美国钢铁协会( a i s i ) 和土木工程研究基金会 ( c e r f ) 建议研发新的桥梁用钢种，其强度不低于3 4 5m p a ，同时材料韧性和可焊 性能能更好地满足使用和制造要求，称之为h p s ( h i g hp e r f o r m a n c es t e e l ) 。1 9 9 2 年，在美国联邦公路运输管理局( a a s h t o ) 、a i s i 和海军部( u s n ) 的共同组织下， 成立了h p s 指导委员会，正式开始了h p s 的研发工作，并于次年底完成了研究 计划和产品革新设计。1 9 9 4 年就