工程材料学第二章构件用钢课件.ppt

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1、第二章构件用钢构件用钢是指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)的钢材，又称为工程用钢。一般说来，构件的工作特点是不作相对运动，长期承受静载荷作用，有一定的使用温度要求。如锅炉使用温度可到250℃以上，而有的构件在北方寒冷条件下工作长期经受低温作用，桥梁或船舶则长期与大气或海水接触，承受大气和海水的侵蚀。2.构件用钢概述(1)力学性能要求。要求构件用钢弹性模量大，以保证构件有较好的刚度；有足够的抗塑性变形及抗破断的能力；缺口敏感性及冷脆倾向性较小等。(2)耐腐蚀性能要求。为使构件在大气或海水中能

2、长期稳定工作，要求构件用钢具有一定的耐大气腐蚀及耐海水腐蚀性能。(3)冷变形和焊接成型要求。要求构件用钢有良好的冷变形性能和焊接性能。2.构件用钢概述根据上述性能要求，构件用钢应以工艺性能为主，力学性能为辅。从成分上看，构件用钢应是低碳的(加C≤0.2％)，钢轨除外，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。构件用钢的基体组织是大量的铁素体和少量的珠光体。这种组织状态便决定了构件用钢具有一系列性能特点，如具有屈服、冷脆及时效等现象。2.构件用钢概述2.1构件用钢的力学性能特点2.1构件用钢的力

3、学性能特点一、构件用钢的屈服现象二、构件用钢的冷脆现象三、构件用钢的应变时效、淬火时效及篮脆(1)拉伸曲线上出现屈服齿与屈服平台。(2)在屈服过程中，试件的塑性变形分布是宏观不均匀的。由于屈服变形集中在局部地区少数滑移带上，所以必然引起滑移台阶高度增大，使试样表面有明显滑移线，表面出现皱褶。冷轧钢板在冲压后却在某些部分形成皱褶，消除的办法是对于一些冲压用的钢板退火后，进行变形量约为0.8％-1.5％的冷轧，即平整加工。使钢板的屈服现象在冷轧过程中完成，使钢板处于正常的加工硬化状态，从而在以后的冲压过程中变形均匀，以免出现

4、皱褶。注意冷轧后不能停留时间过长，否则易产生应变时效现象。一般认为，屈服现象与钢中C、N原子与位错相互作用产生的“柯氏气团”有关。因此减少钢中C、N原子的含量或加入强碳化物形成元素(如Ti、Nb等)，使C、N原子与之结合成稳定的碳化物，抑制柯氏气团的形成，可避免冲压时产生表面皱褶。由于屈服变形集中在局部地区少数滑移带上，所以必然引起滑移台阶高度增大，使试样表面有明显滑移线，表面出现皱褶。2.1构件用钢的力学性能特点冷轧钢板在冲压后却在某些部分形成皱褶，消除的办法是对于一些冲压用的钢板退火后，进行变形量约为0.8％-1.5

5、％的冷轧，即平整加工。使钢板的屈服现象在冷轧过程中完成，使钢板处于正常的加工硬化状态，从而在以后的冲压过程中变形均匀，以免出现皱褶。注意冷轧后不能停留时间过长，否则易产生应变时效现象。2.1构件用钢的力学性能特点一般认为，屈服现象与钢中C、N原子与位错相互作用产生的“柯氏气团”有关。因此减少钢中C、N原子的含量或加入强碳化物形成元素(如Ti、Nb等)，使C、N原子与之结合成稳定的碳化物，抑制柯氏气团的形成，可避免冲压时产生表面皱褶。2.1构件用钢的力学性能特点一、构件用钢的屈服现象二、构件用钢的冷脆现象三、构件用钢的应变

6、时效、淬火时效及篮脆2.1构件用钢的力学性能特点随着试验温度的降低，构件用钢的屈服点显著升高，且出现断裂特征，由宏观塑性破坏过渡到宏观脆性破坏，这种现象称为冷脆。带有尖锐缺口或裂缝的构件，上述断裂形式的过渡可能在一般的气温条件下即能产生，而且其断裂应力往往低于室温下的屈服极限。评定材料冷脆倾向大小的指标是冷脆转变温度，又称脆性转折温度(Tk)。Tk是组织敏感的参数。如金属的晶体结构、强度、合金元素及晶粒大小等均对Tk有影响。除此之外，变形速度、试件尺寸、应力状态及缺口形式等对Tk也有一定影响.构件用钢的冷脆现象在生产上有

7、很大的实际意义。曾经认为按照钢材的屈服点设计的各种构件是安全的，即使在受到超载作用时，也只能产生过量的塑性变形而失效，不会因构件断裂造成严重后果。但在生产实际中，一系列低碳构件(船舶、桥梁、容器等)在较低使用温度下发生的引起严重后果的冷脆事故，使人们认识到只根据常规拉伸性能数据还不能全面评价构件用钢的性能。为了防止发生冷脆，对构件用钢还必须要求低的脆性转折温度，并且要保证构件的工作温度高于Tk。随着试验温度的降低，构件用钢的屈服点显著升高，且出现断裂特征，由宏观塑性破坏过渡到宏观脆性破坏，这种现象称为冷脆。带有尖锐缺口或

8、裂缝的构件，上述断裂形式的过渡可能在一般的气温条件下即能产生，而且其断裂应力往往低于室温下的屈服极限。二、构件用钢的冷脆现象2.1构件用钢的力学性能特点评定材料冷脆倾向大小的指标是冷脆转变温度，又称脆性转折温度(Tk)。Tk是组织敏感的参数。如金属的晶体结构、强度、合金元素及晶粒大小等均对Tk有影响。除此之外，变形速