《工程构建用钢》PPT课件.ppt

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1、Chapter6工程构件用钢主要内容第一节低合金高强度钢第二节微合金化低合金高强度钢一、应用背景工程构件用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、屋架、锅炉及压力容器等）。Chapter6工程构件用钢二、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。三、力学性能要求弹性模量大，以保证构件有更好的刚度；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；缺口敏感性及冷

2、脆倾向性较小等；具有一定的耐大气腐蚀及海水腐蚀性能。Chapter6工程构件用钢四、工艺性能要求良好的冷变形性能和焊接性能。以工艺性能为主，力学性能为辅。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）当合金元素含量较多时，其基体组织可变为，贝氏体、针状铁素体或马氏体组织。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，有时也在回火状态下使用。Chapter6工程构件用钢6.1低合金高强度钢一、对低合金高强度钢的性能要求：l要求钢材具有较高的屈服强度，

3、提高其可靠性,以减轻金属结构的重量。大致来说，如果将钢屈服强度值由240～260Mpa，增高到340～360MPa，即提高50％，则可使金属构件的重量减轻20～30％。l屈强比σs/σb也是一个有意义的指标，此值越大，越能发挥钢材潜力。但是为了使用安全，亦不宜过大，适合的比值在0.65-0.75之间。l在塑性方面，要求厚度为3～20mm钢板的延伸率(δ5)一般不小于21％。l室温冲击韧性在纵向和横向分别不小于80和60J/cm2。l这类钢的韧—脆转折温度应低于-30℃左右。l此外还要求这类钢具有良好的工艺性能和耐蚀性。为了统筹兼顾上述性能的要求，只能采用低碳、多组元合金元素，同时尽量不含过多

4、贵重元素或者根本不含贵重元素，以降低成本。二、合金元素在低合金高强度钢中的作用（一）合金元素对低合金高强度钢机械性能的影响通常碳用于强化钢材是最合适的元素，它既便宜又易于与Fe合金化。因此工程构件用钢发展的初期，主要是用含C量达0.3%的热轧钢材，其屈服强度在300～350Mpa左右。然而由于其具有较高的含C量，带来焊接和成型的极大困难。焊接工艺发展成为主要加工方法后，曾引起严重的变形、开裂问题，因而低合金高强度钢的含C量，必须逐步降低。同时考虑到C对韧－脆转折温度的影响，所以，低合金高强度钢的含C量，一般均限制在0.2%以下。铁素体＋珠光体低合金高强度钢组织性能的关系已经很好的建立，其汇总

5、图如图所示。图注：铁素体中各种强化机理和成分对韧-脆转折温度的影响图中向量值表明σs每增加15MPa时，韧-脆转折温度的变化量/℃。在低合金高强度钢中，利用Nb、V、Ti细化晶粒和产生沉淀强化也是很普遍的。Nb、V、Ti对正火状态的低合金高强度钢的晶粒度的影响见下图。图注：Nb、V、Ti对正火态低合金钢晶粒度的影响由图可见，Nb细化晶粒最有效，Ti次之，V则基本上不起细化晶粒的作用。下图示意地表示了热轧低碳带钢中由于晶粒细化和沉淀强化引起的屈服强度、韧－脆转折温度的变化与Nb、V、Ti含量的关系。图注：热轧低碳带钢中微合金元素含量与由于晶粒细化及析出强化引起的屈服强度增量、转折温度变化的关系

6、。由图可知，在热轧状态Nb能较显著地细化晶粒和具有中等的析出强化作用。lNb细化晶粒作用特别显著。这样，它既能使钢强化又能降低韧-脆转折温度。l随着含Ti量的增加，热轧钢的强度显著地随析出强化而增加，而细化晶粒的贡献则处于中等情况。含Ti钢脆性断裂抗力稍低些。lV产生中等的析出强化效果，而细化晶粒的作用则相对地较弱，这样大量的V(CN)化合物的析出影响脆性断裂抗力，从而使韧-脆转折温度比含Nb和含Ti钢都要高些。具有铁素体＋珠光体组织的低合金高强度钢，通过各种方式强化，其σs最高约为470MPa。若需要获得强度更高的钢种，就必须考虑低碳贝氏体型钢和低碳马氏体型钢。（二）合金元素对焊接性能的影

7、响所谓优良的焊接性是指：L焊接工艺简单；l焊接时不易产生裂纹及各种缺陷；l焊缝处保持足够的强度与韧性。注意：l钢材的含C量越高，热影响区的硬化与脆化越显著，在焊接应力的作用下容易产生裂纹，所以，钢的含C量应尽可能压低；l增加钢材淬透性的合金元素的种类及数量也应适当地控制。（三）合金元素对耐大气腐蚀性的影响所谓抗大气腐蚀性是指：钢构件或容器在自然环境中使用时抵抗大气腐蚀的能力。钢中加入少量的Cu、P、Cr、Ni