工程构件用合金结构钢

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1、Chapter2工程构件用合金结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢主要内容第一节低合金高强度结构钢第二节微合金化钢第三节低碳贝氏体型钢针状铁素体型钢铁素体-马氏体双相钢第四节新一代钢铁材料重点与难点：工程结构件用钢的力学性能特点、耐大气腐蚀性及微量合金元素的作用。Chapter2工程构件用合金结构钢教学要求基本要求：了解工程结构件用钢的力学性能特点、耐大气腐蚀性及加工工艺性能；熟悉常用碳素构件用钢和低合金构件用钢。一、应用背景工程构件用合金结构钢是在普通碳素结构钢的基础上发展起来的，主要用于制造各种大型金属结构（如桥梁、船舶、

2、屋架、锅炉及压力容器等）的钢材。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢二、工程构件的服役特点不作相对运动，长期承受静载荷作用；有一定的使用温度和环境要求：如寒冷的北方，构件在承载的同时，还要长期经受低温的作用；桥梁或船舶则长期经受大气或海水的浸蚀；电站锅炉构件的使用温度则可达到250℃以上。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢三、力学性能要求一是弹性模量大，以保证构件有更好的刚度；二是有足够的抗塑性变形及抗破断的能力，即σs和σb较高，而δ和ψ较好；三是缺口敏感性及冷脆倾向性较小等；四是要求具有一定的耐大气腐蚀及海

3、水腐蚀性能。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢四、工艺性能要求良好的冷变形性能；良好的焊接性能。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢力学性能为辅工艺性能为主五、成分设计要求低碳（wC%≤0.25%）；加入适量的合金元素提高强度:(1)当合金元素含量较低时，如低合金高强度结构钢和微合金化钢，其基体组织是大量的铁素体和少量的珠光体；(2)当合金元素中含量较多时，基体组织可变为贝氏体、针状铁素体或马氏体组织。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢六、供货状态大部分构件通常是在热轧空冷（正火）状态下使用；有时也

4、在回火状态下使用。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢鞍钢1700精轧机组现场图2.1低合金高强度结构钢一、低合金高强度结构钢也称为普通低合金钢（简称普低钢），这类钢是为了适应大型工程结构（如大型桥梁、大型压力容器及大型船舶等）、减轻结构重量、提高使用的可靠性及节约钢材的需要而发展起来的。2.0引言Chapter2工程构件用合金结构钢二、普通低合金高强度结构钢的化学成分特点（1）低碳，这类钢中碳的质量分数一般小于0.2%，主要是为了获得较好的塑性、韧性、焊接性能。（2）主加合金元素主要是Mn，很少加Cr和Ni，是经济性能较

5、好的钢种。2.1低合金高强度结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢Mn能细化珠光体和铁素体晶粒；Mn的含量在1%~1.5%范围内可促进铁素体在形变时发生交滑移，使[112]〈111〉滑移系在低温下仍其作用，同时，锰还使三次渗碳体难于在铁素体晶界析出，减少了晶界的裂纹源，这也将改善钢的冲击韧性；Mn的加入还可使Fe-Fe3C相图中的S点左移，使基体中珠光体数量增多，致使强度不断提高。2.1低合金高强度结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢（3）辅加合金元素Al、V、Ti、Nb等，既可产生沉淀强化作用，还可细化晶粒，从而使强韧性

6、得以改善。（4）加入一定量的Cu和P，改善这类钢的耐大气腐蚀性能。Cu元素沉积在钢的表面，具有正电位，成为附加阴极，使钢在很小的阳极电流下达到钝化状态。P在钢中可以起固溶强化的作用，也可以提高耐蚀性能；Ni和Cr都能促进钢的钝化，减少电化学腐蚀；加入微量的稀土金属也有良好的效果。2.1低合金高强度结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢（5）加入微量稀土元素可以脱硫去气，净化钢材，并改善夹杂物的形态与分布，从而改善钢的力学性能和工艺性能。2.1低合金高强度结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢总之，普通低合金高强度结构钢合金化

7、的思路是：低碳，以Mn为基础，适当加入Al、V、Ti、Nb、Cu、P及稀土等合金元素。我国低合金高强度结构钢的牌号是按屈服强度的高低来分类的，共5个级别，21个钢种。我国低合金高强度结构钢的化学成分、力学性能和特性及用途分别如表2-1、表2-3所示。2.1低合金高强度结构钢Chapter2工程构件用合金结构钢一、微合金化钢是70年代在低合金高强度结构钢基础上发展起来的一大类高强度低合金钢。其化学成分特点是加入适量的微合金化合金元素，如钛、铌、钒等；其工艺特点是运用控制轧制和控制冷却生产工艺。通过化学成分和制备工艺的最佳配合达到了铁素

8、体型钢的最佳强化效果，即细化晶粒强化和沉淀强化的最佳组合。2.2微合金化钢Chapter2工程构件用合金结构钢二、微量合金元素钛、铌、钒等的作用1.抑制奥氏体形变再结晶在热加工过程中，通过固溶、偏聚在奥氏体晶界、应变诱导析出氮化物，阻