第二章工程构件用钢课件.ppt

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1、第二章工程构件用钢2021/8/51主要内容2.1构件用钢的力学性能特点2.2构件用钢的工艺性能2.3构件用钢耐大气腐蚀性能2.4碳素构件用钢2.5低合金高强度钢2.6微合金化低合金高强度钢2021/8/52概述构件用钢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。建筑构件钢桥梁2021/8/53大桥船舶屋架压力容器尼米兹核动力航母001钢制桥梁压力容器工程结构钢包括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%（质量分数，下同）的普通碳素钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元素（低于3%），使钢的强度明

2、显高于碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。一﹑工程构件用钢工作条件特点1﹑长时间承受静载荷；2﹑有一定温度要求，如锅炉构件，寒冷地区构件等；3﹑长时间在大气环境中服役，有的还与海水或淡水接触；4﹑构件加工往往需要冷变形和焊接。二、工程构件用钢性能要求1﹑一定的综合力学性能；2﹑耐大气腐蚀和海水腐蚀性能好，有的还需好的耐高温腐蚀性能；3﹑良好的工艺性能，即冷变形及焊接性能好。构件用钢以工艺性能为主，力学性能为辅。成分:低碳(＜0.2%)基体组织：大量的铁素体和少量的珠光体。性能特点：屈服、冷脆及时效等现象。使用状态：热轧空冷(正火)，有时也在回火状态下使用。202

3、1/8/592.1构件用钢的力学性能特点力学性能三大特点：屈服现象冷脆现象时效现象2021/8/510一、构件用钢的屈服现象屈服现象是低碳钢所具有的力学行为特点之一，主要表现在两方面：(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。2021/8/511弹性阶段弹性极限p屈服阶段屈服点s强化阶段强度极限b颈缩阶段屈服现象的危害及消除表现形式：屈服变形集中在局部地区少数滑移带上，引起滑移台阶高度增大，使试样表面有明显滑移线，表面出现皱折。屈服现象有时会影响构件(如汽车蒙皮)的表面质量。一些冷轧钢板在冲压前表面质量很好，但冲压后却

4、在某些部分形成皱折，这是一种水波纹状的表面缺陷，称为滑移线。2021/8/513滑移线的出现破坏了构件的外观，甚至在涂漆以后仍然可以看出，故必须消除。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。其目的是使钢板的屈服在冷轧过程中完成，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，以免出现皱折。2021/8/514屈服现象的产生原因：一般认为，钢中C、N原子与位错相互作用产生的“柯氏气团”有关。2021/8/515二、构件用钢的冷脆现象冷脆现象：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

5、塑性破坏过渡到宏观脆性破坏，这种现象称为冷脆。构件生产及使用过程中，往往存在着尖锐的缺口，甚至裂缝。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。2021/8/516评定指标：冷脆转变温度，又称脆性转折温度。是组织敏感的参数。晶体结构、强度、合金元素及晶粒大小等均有影响。变形速度、试件尺寸、应力状态及缺口形式等也有一定的影响。实际意义：构件用钢在常温拉伸时能表现出很好的极限塑性，因此曾经认为按照钢材的屈服点设计的各种构件是安全的。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

6、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。2021/8/517冷脆的防止：1.合金元素可使脆性转折温度下降。如Ni、Mn、Al等使之下降，而C、Si使之上升2.细化晶粒3.更换基体材料2021/8/518三、构件用钢的应变时效、淬火时效及蓝脆时效：构件用钢加热到Ac1以上进行淬火(快冷)或经塑性变形后，在放置过程中，钢的力学性能和物理性能将随时间而变化。通常强度、硬度增高，塑性、韧性下降，并提高钢的脆性转折温度，这种现象称为时效。①塑性变形后的时效称为应变时效；②淬火后的时效称为淬火时效；③在一般气候条件下的时效称为自然时效；

7、在较高温度下进行的时效称为人工时效。2021/8/519时效的危害：①对塑性变形：应变时效一般应视为一种不利的现象。在生产中的弯角、卷边、冲孔、剪裁等过程中产生局部塑性变形的工艺操作，由于应变时效会使局部地区的断裂抗力降低，增加构件脆断的危险性。应变时效还给冷变形工艺造成困难，裁剪下的毛坯如过一段时间再进行下道冷变形工序，往往因为裁剪边出现裂缝而报废。②对焊接成型：焊接构件热影响区的温度可以达到淬火以上温度而产生淬火时效。此时，钢的显微组织没有明显变化，但其力学性能也发生类似于应变时效的变化。2021/8/520蓝脆现象低碳钢