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1、第二章工程构件用钢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、针状铁素体钢和低碳马氏体钢2.5双相钢2.6相变诱发塑性(TRIP)钢2.7建筑用抗震耐火钢2.8工程构件用钢的发展趋势工程构件用钢是指广泛应用于制造船体、石油井架、矿井架、桥梁、建筑用钢结构件、高压容器、输送管道等，其用量大约占钢材产量的90%左右。可分为两大类，碳素钢和低合金高强度钢。低合金高强度钢是指在碳含量低于0.25％的普通碳素钢的基础上，添加一种或多种少量合金元素，使钢的强度明显高于碳素钢的一类工程构件用钢。这里的“低合金”是指钢中合金元素的总
2、量，而“高强度”是指相对于含量较高的合金钢和普通碳素钢而言的。经历几个阶段最初主要考虑强度,少考虑韧性和焊接性,多用铆接,含碳量0.3%;考虑焊接性,降低含碳量,为保证强度,加入Mn;焊接构件的脆断,开始考虑冲击韧性和断裂韧性加入Nb,V,Ti,细化晶粒,提高韧性综合利用微合金化,发展低合金高强度钢2.1工程构件用钢的基本要求1、足够的强度和韧性：承受较大载荷，减轻金属结构重量，提高结构安全性(335→400MPa,节省14%钢用量)工程结构件使用温度为-50～100℃→较高低温韧度FATT50(℃)2、良好的成形工艺性和焊接性：焊接后焊缝性能不低于或很少低于母材，焊
3、缝的热影响区的性能变化要小，不致产生裂纹3、良好的耐腐蚀性：主要是指在各类气候、环境条件下的抗腐蚀能力4、机械时效敏感性小冷加工—室温或低温—脱溶沉淀—强度↑韧性↓--金相无明显变化2.2工程构件用钢的合金化常用的工程结构钢显微组织是铁素体—珠光体。通过加入合金元素提高强韧性。这类钢主要合金元素为C、Si、Mn、Nb、V、Ti、Al等。合金元素通过固溶强化、析出强化、细化晶粒强化和增加珠光体含量等强化机制提高钢的强度。2.2.1合金元素对力学性能的影响C固溶强化效果和珠光体的含量↑，成本低C↑，塑、韧性↓，焊接性↓，韧-脆转折温度↑：0.11％C为-50℃，0.3%C
4、为50℃→碳含量一般均应限制在0.2％以下Nb,V,Ti细化晶粒和产生沉淀强化作用顺序：Nb＞Ti＞VMn：廉价强化效果好，＜1.8%时，低碳下保持高的强度和韧性;Si:强化铁素体,含量1.1%以下,过高降低韧性;固溶强化:Mn,Si,Cu,Ni;沉淀强化,细化晶粒:C,Ti,Nb,Mo,V韧脆转变温度-含碳量2.2.2合金元素对焊接性能的影响优良的焊接性主要是指焊接工艺简单、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和韧性、没有裂纹及各种缺陷。热影响区(HAZ)：由于被加热至A3温度线以上，在焊接后急冷时容易形成马氏体组织控制C量C↑→HAZ区
5、的硬化与脆化↑，裂纹↑→C含量应尽可能的低增加淬透性的Me的种类及数量应适当控制，如Cr、Ni、Mn、Mo碳当量＜0.35％焊接性最好,＞0.4%焊接困难2.2.3合金元素对耐大气腐蚀性的影响CuP提高耐大气腐蚀性最有效的合金元素；一般含量：Cu＜0．25％；P为0.05％～0.15％P↑，冷脆和时效倾向↑1、固溶强化→Si、Mn强化有效2、细化晶粒→Ti、Nb、V、Al3、Cu→耐大气腐蚀性↑综上所述F-P钢的合金化方向：Si-Mn为基础，适当添加Ti、Nb、V、Al、Cu、P等添加少量的Cr和Ni→更高的抗蚀性从固溶强化观点来看，Si、Mn元素的强化是十分有效的，
6、在低碳情况下，Mn能细化晶粒，降低韧-脆转折温度。从细化晶粒来看，Ti、Nb、V、A1是十分有效的，Nb、V还可以产生沉淀强化作用。Cu既能提高耐大气腐蚀性，又能产生沉淀强化。P与其它元素配合，可以发挥其固溶强化和提高其耐大气腐蚀的作用。对铁素体+珠光体型低合金高强度钢的合金化方向应该以Si-Mn为基础，适当添加Ti、Nb、V、Al、Cu、P等。如果要得到更高的抗蚀性，则可用少量的Cr和Ni。要求正火态获得贝氏体组织时，则必须同时考虑Mo与B。2.3铁素体—珠光体钢F-P钢是工程结构钢中最主要的一类钢组织：10%～25%珠光体＋75%～90%铁素体分类碳素工程结构钢（
7、普通）低合金高强度钢微合金化低合金高强度钢2.3.1碳素工程结构钢碳素钢价格低廉，工程上用量很大。碳素工程结构钢通常轧制成板材、型材等，一般不需要进行热处理，在供应状态下直接使用。碳素工程结构钢按屈服强度分为四级，即Q195、Q215、Q235和Q275，其中Q表示屈服强度，其后的数字表示屈服强度值，按钢中杂质S、P含量高低划分等级。碳素结构钢的力学性能主要取决于钢的含碳量，含碳量提高，珠光体数量增加材料强度提高，塑性下降。碳含量从0.12%～0.24%范围增加，屈服强度从195MPa上升到275MPa，延伸率从33%下降到22%。2.3.1碳素工程
