最新第6章结构钢素材教学讲义PPT.ppt

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1、第6章结构钢素材26.1.1工程结构钢的性能要求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。例如：寒冷的北方，构件在承载的同时，还要长期经受低温的作用；电站锅炉构件的使用温度则可达到250℃以上；桥梁或船舶则长期经受大气或海水的浸蚀；工程结构钢的力学性能要求：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；缺口敏感性及冷脆倾向性较小等；具有一定的耐大气腐蚀及海水腐蚀性能。一定的工艺性能。36.1.2工程结构钢的化学成分特

2、点1.低碳（C%≤0.25%）目的：为了获得较好的塑性、韧性和焊接性能。2.主加合金元素Mn（Mn%≤1.8%）目的：固溶强化；使共析成分点左移，从而减少F量而增加P量，以达到强化的目的。3.辅加合金元素Al、V、Ti、Nb等目的：形成稳定的碳化物和氮化物，从而细化晶粒以及第二相强化的目的。4.为了改善耐蚀性还应加入Cu（≤0.4%）和P（≤0.1%）5.加入微量稀土元素目的：脱S去气，净化钢材，改善夹杂物的形态及分布。7热处理特点这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般

3、为：F+少量P。8常用的钢种Q345钢16Mn是我国低合金高强钢中用量最多、产量最大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的F+P，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。Q390钢（15MnV）含V、Ti、Nb，中等级别强度钢中使用最多的钢种。强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶、中等压力的容器。9强度级别超过500MPa后，F+P组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利

4、于空冷条件下得到B下组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等，如14CrMnMoVB。106.1.5提高低合金结构钢性能的途径1.微合金化与控制轧制相结合加入少量V、Ti、Nb等微合金化元素，通过控制轧制使钢的晶粒细化，达到强韧化的效果。控制轧制与控制冷却控制轧制是高温形变热处理的一种派生形式，其主要目的是细化晶粒组织，从而提高热轧钢的强韧性。控制轧制主要由三个阶段组成：①高温下的再结晶区变形；②在紧靠Ar3以上的低温无再结晶区变形；③在A＋F两相区变形。11控制轧制三个阶段以及每个阶

5、段变形时显微组织的变化示意图12阶段1：使粗大的奥氏体（a）多次变形和再结晶而细化（b），但是这时由A转变的F仍较粗大（bˊ）；阶段2：在伸长而未再结晶的奥氏体（c）内形成变形带，而且使铁素体在变形带以及A晶界上形核，从而形成细小的F（cˊ）；阶段3：在A＋F两相区的变形，继续阶段2的过程，此时铁素体也发生变形，从而形成亚结构。132.通过多元微合金化（如Cr、Mn、Mo、Si、B等）改变基体组织（热轧空冷后得到贝氏体或马氏体组织），提高强度；3.超低碳化超低碳化的主要目的是保证韧性、焊接以及冲压性能。（1）发

6、展微合金化低碳高强度钢其成分特点是低碳（0.12-0.14%），高Mn，微量合金元素V、Ti、Nb、Zr、Cr、Ni、Mo及稀土等。（2）发展新型低合金高强度钢a、低碳贝氏体钢（加入Mn、Cr、V等元素）b、低碳索氏体钢（低碳低合金钢淬火得到低碳M，然后高温回火得到低碳回火S）c、针状铁素体钢（C%=0.04-0.08%，加入Mn、Mo、Nb合金元素，限制V、Si、N和S含量）14双相钢(一)双相钢的特征传统的低合金高强度钢对汽车压力加工件来说，没有具备足够的冷成形性，因而需要改善强度—成形性的综合性能，以满足

7、汽车冲压成型件的要求。双相钢的开发，使这类问题在一定程度上得到了解决。双相钢的开发目标是把显微组织从F+P→F+岛状M+奥氏体。双相钢性能的特点为：1.具有连续强度的σ-ε曲线；2.低的屈服强度，一般不超过350Mpa；3.高的应变硬化速率和优良的抗拉强度与塑性的配合。15下图比较了一般低合金高强度钢和双相钢的σ-ε曲线。图注：一般低合金高强度钢和双相钢的σ-ε曲线的比较在双相钢中得到了光滑的连续σ-ε曲线。起始屈服强度较低，随后，σ-ε曲线的其余部分迅速增加，它意味着双相钢具有高的应变硬化速率。双相钢的组织为

8、：铁素体+马氏体（岛状）+少量的残余奥氏体。16(二)双相组织的获得方法1、热处理双相处理（退火双相钢）钢在（F＋A）两相区加热退火，然后空冷或快冷，得到F＋M组织。2、热轧双相钢生产双相钢的另一工艺是热轧后，控制冷却，使钢形成80～90％的细小多边形铁素体。在剩余奥氏体岛中C和一些合金元素富化，促使奥氏体岛的稳定，因此它既不转变为P，也不转变为B，而是在较低相变温度下形成M-A组成体