第2章_工程结构钢--20090316.ppt

第二章 工程结构钢 概述 合金化 常用工程结构钢 工程结构钢的冶金工艺特点 2.1 概 述 工程结构钢 结构钢 机械制造结构钢 概念 指专门用来制造各种工程结构的一大类钢种，如制造桥梁、船体、油井或矿井用钢、钢轨、高压容器、管道和建筑钢结构等。 组织 热轧态或正火态使用的低C钢; 组织为F+P; B或M。 性能要求 足够高的强度、良好的塑性; 适当的常温冲击韧性，有时要求适当的低温冲击韧性; 良好的工艺性能。 2. 2 工程结构钢的合金化 一. 工程结构钢的强化 固溶强化——C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 细晶强化—— Ti,Nb,V; Cr,Mn,Ni,Mo 沉淀强化—— V, Ti, Nb 珠光体含量—— C 二. F-P组织的冲击韧性和脆性转化温度 C量越高，冲击韧性下降，脆化温度升高； Ni, Mn, Cr提高冲击韧性，降低脆化温度； 细化晶粒； Ti, Nb, V 提高强度，对韧性影响不大； 非金属夹杂物降低韧性。 三. 工程结构钢的可焊性 当合金元素含量高时, 可焊性变差； 用碳当量来表示： 碳当量大于0.4~0.5%时,可焊性变差； 常用多元少(微)量合金化； 微合金化元素，尤其是0.01-0.02%i, 可提高钢的焊接性。 四.工程结构钢的耐大气腐蚀性 多在潮湿空气或海洋大气中服役, 会产生电化学腐蚀； 少量Cu, P, Ni, Cr等元素, 可提高抗大气腐蚀能力; 常用耐候钢钢种 09CuPTi, 08CuPV, 10MnPNbRE等。 2.3 常用工程结构钢 铁素体-珠光体（F-P）钢 碳素工程结构钢 高强度低合金钢 微合金钢 低碳贝氏体钢和马氏体钢 低碳贝氏体钢 针状铁素体钢 低碳马氏体钢 双相钢 一. 铁素体-珠光体（F-P）钢 1.碳素工程结构钢 碳钢 碳素结构钢 普通碳结构钢 优质碳结构钢 碳素工具钢 以Fe-C + 少量Mn, Si, S, P（常存元素） + Cu, Cr, Ni, Mo, V, Ti; N, H, O 碳素结构钢 钢中应用最多的、数量最大的。常轧制成板材、型材及异型材，一般不需要经热处理直接使用。用于一般结构和工程。 钢的牌号由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、）脱氧方法符号等四部分按顺序组成。 含碳量与对热轧碳钢机械性能的影响 普通碳素结构钢的牌号、成分与用途(GB700-88) 二. 高强度低合金钢（HSLA steels） 1. 概念及特点 概念：一种含有少量合金元素具有较高强度的结构钢。 特点：强度较高；合金消耗量小，成本低廉；工艺简单，适合于大量生产；可焊性能较好；应用广泛。 合金元素强化机制 固溶强化，细晶强化和沉淀强化。 2. 钢种及用途 16Mn 产量最多，用量最广。345MPa 15MnTi,16MnNb,15MnV，15MnVN 屈强：390Mpa，利用低合金与微合金相结合。在建筑，石油，化工，铁道，桥梁，造船，机车，锅炉等应用广泛。 三. 微合金钢 1. 概念 利用微合金化元素Ti, Nb, V； 主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度； 利用控制轧制和控制冷却工艺----- 高强度低合金钢。 2. 微合金元素的作用 抑制奥氏体形变再结晶； 阻止奥氏体晶粒长大； 沉淀强化； 改变与细化钢的组织。 四. 低碳贝氏体钢和马氏体钢 1. 低碳贝氏体钢 1）概念 在轧制或正火后得到B组织，屈服强度可达到490-780 MPa。 2）合金化原理 合金元素主要是能显著推迟先共析 F和P转变，但对B转变推迟较少的元素如Mo，B，可得到贝氏体组织。 加入Mn, Ni, Cr等合金元素，进一步推迟先共析F和P转变，并使Bs点下降，可得到下B组织； 加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用； 低碳,使韧性和可焊性提高。钢种14MnMoV, 14MnMoVBRE，用来制造容器。 2. 针状铁素体钢 低碳或超低碳的针状F，实质上也是属于低碳B钢 C0.1%,其α片呈板条状，具有高位错密度，在450℃ 以下形成。 常用Mn-Mo-Nb钢， 屈强470MPa，如 06MnMoNb, 09MnMoVN