工程结构钢课件.ppt

第四章 工程结构钢 工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类钢种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。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%），使钢的强度明显高于碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。 按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、耐磨钢、钢筋钢、钢轨钢及其他专业用钢等 4.1 工程结构钢的基本要求 4.2 低合金高强度结构钢的合金化1、Me对低合金高强度钢力学性能的影响 4.3 铁素体-珠光体钢 4.4 微珠光体低合金高强度钢 石油、天然气开发，需要大量输送管线。油气管线 用钢要求有很好的焊接性、低温韧度和强度等综合性能。 输送油气距离越长，压力越大，质量要求也越高。油气 管线用钢发展为微P低合金高强度钢。 4.5 针状铁素体钢 对于一些强度、焊接性、低温冲击韧性等要 求更高的场合，还必须采用针状铁素体低合金 高强度钢。 4.6 低碳贝氏体和马氏体钢 低碳贝氏体钢是指含碳量为0.10~0.15%，使 用状态组织为B的钢。贝氏体钢通常是在轧制空 冷或控制冷却，直接获得B组织。 由于B的相变强化，低碳贝氏体钢与相同含碳 量的铁素体-珠光体型钢相比，具有更高的强度和 良好的韧度，屈服强度可达450~980MPa . 低碳马氏体钢 工程机械上相对运动部件和低温下使用部件， 要求有更高的强度和良好的韧性。 4.7双相钢 由于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，因而需要改善其强度-成形性的综合性能以满足汽车冲压成型件的要求。把传统的低合金高强度的显微组织，即铁素体加珠光体改成铁素体加马氏体（实际上还包含少量奥氏体）的双相组织，其显微组织特征是20%左右的马氏体呈小岛状或纤维状分布在80%左右的铁素体基体上。 性能特点 具有较低的屈服强度，且是连续屈服。无屈服平台和上、下屈服; 均匀的伸长率和总的伸长率很大,冷加工性能好; 塑变变形比γ值很高; 加工硬化率n值大。 生产工艺与类型 双相组织既可以通过亚临界温度范围内的退火获得，也可以通过热轧后的控制冷却来获得。因此生产上通常又把双相钢分为退火双相钢和热轧双相钢。  2.8低合金高强度钢发展趋势 * * 工程结构件长期受静载；互相无相对运动 受大气（海水）的侵蚀；有些构件受疲劳冲击； 一般在-50~100℃范围内使用； 如：桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击. 服役 条件 生产 工艺 焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要 经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺 技术 要求 1、足够的强度与韧性（特别是低温韧度）； 2、良好的焊接性和成型工艺性； 3、良好的耐腐蚀性； 4、低的成本。 C ↑固溶强化效果和珠光体含量，低成本。 ↑C，↓塑、韧性，↓焊接性、冷成型。 如0.1%C，TK为-50℃，0.3%C，TK为50℃ 一般均应限制在0.2%以下 Si 最常用且较经济的元素。强化F较显著， 1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多时可大为 降低塑韧性，所以Si控制在1.1% Mn 固溶强化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。 约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用，↓TK。 同样量多时可大为降低塑韧性. 所以Mn控制在1.8%。 Nb\V Ti\Al 形成稳定细小的K等，粒子2~10nm， 既细晶又沉淀强化，↑σs，↑δ、AK， 综合效果↓TK。改善焊接性。 作用顺序:TiNbAlV。 Re 脱氧去硫吸氢作用，改善塑韧性，↓TK 所以，低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳， 稍高的锰含量，并适当用硅强化。 低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳，稍高的锰含量，并适当用硅强化。 在低合金高强度钢中常利用Nb、V、Ti合金化来细化晶粒。其作用顺序为： Ti 、 Nb、V。 Nb、V、Ti合金元素还可以生成细小的化合物，产生沉淀强化。其作用顺序为： Nb、 Ti 、 V。 2、Me对焊接性和耐大气腐蚀性的影响 优良的焊接性是指：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与韧 性，没有裂纹及各种缺陷。 控制 C C↑→ 焊缝处硬化与脆化倾向↑，焊接裂 纹↑。提高淬透性的Me种类及其数量也应适 当控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。 Cu P ↑耐大气腐蚀性最有效的元素。一般含量: 0.025~0.25% C