第 2 章 工程构件用钢课件.ppt

《第 2 章 工程构件用钢课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章工程构件用钢主要内容2.1工程构件用钢的基本要求2.2工程构件用钢的合金化2.3铁素体-珠光体钢2.4低碳贝氏体钢、针状铁素体钢及低碳马氏体钢2.5双相钢2.6相变诱发塑性钢（自学）2.7建筑用抗震耐火钢（自学）2.8工程构件用钢的发展趋势（自学）学习要求基本要求：了解工程构件用钢的力学性能特点，以及合金化原则；熟悉常用的工程构件用钢。重点与难点：力学性能特点、合金化原则，以及常用的工程结构钢。引言工程构件用钢是指专门用来制造工程结构件的一类钢种。主要用于制造船体、石油井架、矿井架、桥梁、建筑用钢结构件、高压容器、输送管道。工程构件用钢普通碳素钢C<0.25%低合

2、金高强度钢工作特点：不作相对运动，承受静载荷。有一定的使用温度(高温、低温、大气)2.1工程构件用钢的基本要求1、足够的强度和韧性材料应承受较大的载荷并能减轻整个材料的质量，要求材料应具有高的屈服强度。屈服强度——材料抵抗起始塑性变形，或产生微量塑性变形的能力。（屈服现象见图）工程结构件的使用温度为-50℃~100℃，要求材料应有较高的低温韧性。低温脆性——当冲击试验低于某一温度tk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状态变为结晶状（见图）。低温韧性由FATT50（℃）来衡量。（脆性断裂区占整个断口面积的50

3、%）韧窝穿晶断裂2、良好的成形工艺性和焊接性成形工艺：冲压、剪切、冲孔、冷弯、热弯、焊接（焊缝性能不低于母材，HAZ-heataffectzone,性能变化要小），火焰切割。3、良好的耐蚀性工程构件用钢的耐蚀性主要是指在各类气候、环境条件下的耐腐蚀能力。在合金化设计成分时应采用低碳、多组元合金元素加入而且不考虑含贵重元素，以降低成本。总结：低合金高强度结构钢既要有高的强度、良好的塑韧性，还要有良好的焊接性和成形性，此外还有低的成本。2.2工程构件用钢的合金化1、合金元素对力学性的影响构件用钢是在热轧空冷状态下使用，所以合金元素作用主要有固溶强化、细化晶粒、增加珠光体数量

4、及沉淀强化等方法。所有的合金元素均使Fe－C相图的S点左移，相当于珠光体的数量增加，钢的强度增加。V、Ti、Nb在热轧空冷中，以细小弥散的碳化物V3C4、TiC、NbC产生沉淀强化作用。合金元素的强化，同时韧性下降，使钢的冷脆倾向增加，脆性转折温度提高，降低构件的安全可靠性。唯独细化晶粒是一种既强化又韧化的有效措施。微合金化元素NbVTi——沉淀强化。由图2-1可知，C能显著起到固溶强化效果并且提高P的含量，但是随着C含量增多tk温度提高（见图2-2），并且焊接性能和加工成形性能降低。C的质量分数应控制在0.2%以下。2、合金元素对钢焊接性能的影响焊接——也称作熔接、镕

5、接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属的制造工艺。焊接热影响区——简称HAZ（HeatAffectZone），在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。优良的焊接性——焊接工艺简单、焊缝与母材结合牢固、强度不低于母材、焊缝的热影响区保持足够的强度与韧性、没有裂纹及各种缺陷。HAZ在焊接过程中，由于被加热到A3温度线以上，在随后冷却过程中易形成马氏体，C含量越高HAZ的硬化与脆化越显著，越易产生裂纹。降低含碳量以及Cr、Ni、Mn、Mo等元素。3、合金元素对钢耐大气腐蚀性的影响Cr、Ni、Ti等元素，可提高铁素体的电

6、极电位，从而提高其耐蚀性。Cr表面形成致密的氧化膜，从而阻碍其腐蚀过程。合金元素Cu加入钢中有利于在表面形成致密的保护膜，同时它溶入铁素体后提高其电极电位，有利于提高钢的耐蚀性。加入量常在0.25％左右，大于0.50％时，将导致热脆。P也是提高耐蚀性的元素，当P与Cu共存时，效果更好，但由于P增加钢的冷脆性，所以对其用量应加以限制。2.3铁素体-珠光体钢组织：片状珠光体+多边形铁素体晶粒10%~25%珠光体+75%~90%铁素体F-P钢包括：碳素结构钢、低合金高强度钢和微合金化低合金高强度钢。1、碳素工程结构钢产量约占钢总产量的70～80％，大部分作钢结构，少量作机器零

7、件。易冶炼、价格低廉，性能也基本满足了一般工程构件的要求，所以工程上用量很大。以热轧状态供应，一般不经热处理强化。大部分做钢的结构件，如工字钢、槽钢、角钢（图示）、钢板、钢管以及各种型材，少部分做机器零件。普通碳钢除了要一定的强度外，还要有良好的塑性、韧性，易成型与焊接性（耐腐蚀环境一般不予考虑）。碳钢以Fe-C为主，还有Mn、Si、S、P及气体N2、H2、O2常存元素。Ni、Cr、Cu、V、Ti、Mo视原材料来源而不同。碳钢牌号有四个等级：Q195、Q215、Q235、Q2751）、碳含碳量增加，强度上升，硬度提高，塑韧性下降。焊接性能