第2章 工程结构钢--2011

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1、概述合金化常用工程结构钢工程结构钢的冶金工艺特点第二章工程结构钢工程结构钢结构钢机械制造结构钢2.1概述工作条件不同性能要求不同组织不同合金化和热处理技术不同概念指专门用来制造各种工程结构的一大类钢种，如制造桥梁、船体、油井或矿井用钢、钢轨、高压容器、管道和建筑钢结构等。组织热轧态或正火态使用的低C钢;组织为F+P;B或M；多相组织（或F+A，F+M等）。性能要求足够高的强度、良好的塑性;适当的常温冲击韧性，有时要求适当的低温冲击韧性;良好的工艺性能（成形性、焊接性）；一定的耐蚀性。2.2工程结

2、构钢的合金化一.工程结构钢的强化固溶强化——C,Si,Mn,Ni,Cr,Mo细晶强化——Ti,Nb,V;Cr,Mn,Ni,Mo沉淀强化——V,Ti,Nb珠光体含量——C二.F-P组织的冲击韧性和脆性转化温度C量越高，冲击韧性下降，脆化温度升高；Ni,Mn,Cr提高冲击韧性，降低脆化温度；细化晶粒；Ti,Nb,V提高强度，对韧性影响不大；非金属夹杂物降低韧性。当合金元素含量高时,可焊性变差；用碳当量来表示：碳当量大于0.4~0.5%时,可焊性变差；常用多元少（微）量合金化；微合金化元素，尤其是0.

3、01-0.02%Ti,可提高钢的焊接性。三.工程结构钢的可焊性多在潮湿空气或海洋大气中服役,会产生电化学腐蚀；少量Cu,P,Ni,Cr等元素,可提高抗大气腐蚀能力;常用耐候钢钢种09CuPTi,08CuPV,10MnPNbRE等。四.工程结构钢的耐大气腐蚀性2.3常用工程结构钢铁素体-珠光体（F-P）钢碳素工程结构钢高强度低合金钢微合金钢低碳贝氏体钢和马氏体钢低碳贝氏体钢针状铁素体钢低碳马氏体钢双相钢一.铁素体-珠光体（F-P）钢1.碳素工程结构钢碳钢碳素结构钢普通碳结构钢优质碳结构钢碳素工具钢

4、以Fe-C+少量Mn,Si,S,P（常存元素）+Cu,Cr,Ni,Mo,V,Ti;N,H,O碳素结构钢钢中应用最多的、数量最大的。常轧制成板材、型材及异型材，一般不需要经热处理直接使用。用于一般结构和工程。钢的牌号由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、）脱氧方法符号等四部分按顺序组成。图示：F+P组织含碳量与对热轧碳钢机械性能的影响几个元素引起的脆性热脆----S冷脆----P蓝脆----N氢脆----H白点----H碳量提高，硬度提高；碳量提高，强度先升后降；碳量

5、提高，塑韧性降低；WHY？？？普通碳素结构钢的牌号、成分与用途(GB700-88)二.高强度低合金钢（HSLAsteels）1.概念及特点概念：一种含有少量合金元素具有较高强度的结构钢。特点：强度较高；合金消耗量小，成本低廉；工艺简单，适合于大量生产；可焊性能较好；应用广泛。按屈服强度可分为Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690等八个级别；典型钢种：Q345：相当于16Mn，16MnRE、18Nb、14MnNb、12MnV。Q390：相当于15MnV、15

6、MnTi、16MnNb。Q420：相当于15MnVN、14MnVTiRE。合金元素强化机制固溶强化，细晶强化和沉淀强化。合金元素对低合金高强度钢的固溶强化效果钢的韧-脆转变温度与碳含量的关系铁素体-珠光体钢各种强化机制和成分对屈服强度和韧-脆转变温度的影响注：向量值表明屈服强度每增加15MPa，韧-脆转变温度的变化量2.钢种及用途16Mn产量最多，用量最广。345MPa15MnTi,16MnNb,15MnV，15MnVN屈强：>390Mpa，利用低合金与微合金相结合。在建筑，石油，化工，铁道，桥

7、梁，造船，机车，锅炉等应用广泛。09CuPCrNi，09CuP三.微合金钢1.概念利用微合金化元素Ti,Nb,V；主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度；利用控制轧制和控制冷却工艺-----高强度低合金钢。2.微合金元素的作用抑制奥氏体形变再结晶；阻止奥氏体晶粒长大；沉淀强化；改变与细化钢的组织。3.轧制方法铌主要用来在高温形变时产生应变诱导析出相Nb（C，N），细化奥氏体晶粒；钒主要用来产生沉淀强化相V（C,N）；目前微合金元素组合方法：1）V-Ti法或V-Ti-N法2）Nb-V或V-Nb-Ti

8、复合法四.低碳贝氏体钢和马氏体钢1.低碳贝氏体钢1）概念在轧制或正火后得到B组织，屈服强度可达到490-780MPa。2）合金化原理合金元素主要是能显著推迟先共析F和P转变，但对B转变推迟较少的元素如Mo，B，可得到贝氏体组织。如14MnMoV及14CrMnMoVB。屈服强度分别为大于490MPa和640MPa。加入Mn,Ni,Cr等合金元素，进一步推迟先共析F和P转变，并使Bs点下降，可得到下B组织；加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用；低碳,使韧性和可焊性提高。钢种14MnMoV,1