工程结构钢学习.pptx
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1、v概念概念l指指专专门门用用来来制制造造各各种种工工程程结结构构的的一一大大类类钢钢种种,如如制制造造桥桥梁梁、船船体体、油油井井或或矿矿井井用用钢钢、钢钢轨轨、高高压压容容器器、管管道道和和建筑钢结构等。建筑钢结构等。v组织组织l热轧态或正火态使用的低热轧态或正火态使用的低C C钢钢;l组织为组织为F+P;BF+P;B或或MM。v性能要求性能要求l足够高的强度、良好的塑性足够高的强度、良好的塑性;l适当的常温冲击韧性,有时要求适当的低温冲击韧性适当的常温冲击韧性,有时要求适当的低温冲击韧性;l良好的工艺性能。良好的工艺性能。第2页/共34页第1页/共34页2.2 2.2 工程结构钢的合金化工
2、程结构钢的合金化一一.工程结构钢的强化工程结构钢的强化固溶强化固溶强化C,C,Si,Mn,Ni,Cr,MoSi,Mn,Ni,Cr,Mo细晶强化细晶强化 Ti,Nb,V;Cr,Mn,Ni,MoTi,Nb,V;Cr,Mn,Ni,Mo沉淀强化沉淀强化 V,Ti,NbV,Ti,Nb珠光体含量珠光体含量 C C 第3页/共34页第2页/共34页二二.F-PF-P组织的冲击韧性和脆性转化温度组织的冲击韧性和脆性转化温度 C C量越高,冲击韧性下降,脆化温度升高;量越高,冲击韧性下降,脆化温度升高;Ni,MnNi,Mn,CrCr提高冲击韧性,降低脆化温度;提高冲击韧性,降低脆化温度;细化晶粒;细化晶粒;Ti
3、,Nb,VTi,Nb,V 提高强度,对韧性影响不大;提高强度,对韧性影响不大;非金属夹杂物降低韧性。非金属夹杂物降低韧性。第4页/共34页第3页/共34页当合金元素含量高时当合金元素含量高时,可焊性变差;可焊性变差;用碳当量来表示:用碳当量来表示:碳当量大于碳当量大于0.40.5%0.40.5%时时,可焊性变差可焊性变差;常用多元少常用多元少(微微)量合金化;量合金化;微合金化元素,尤其是微合金化元素,尤其是0.01-0.02%i,0.01-0.02%i,可提高钢可提高钢的焊接性。的焊接性。三三.工程结构钢的可焊性工程结构钢的可焊性第5页/共34页第4页/共34页多在潮湿空气或海洋大气中服役多
4、在潮湿空气或海洋大气中服役,会产生电化学会产生电化学腐蚀;腐蚀;少量少量Cu,P,Ni,CrCu,P,Ni,Cr等元素等元素,可提高抗大气腐蚀能可提高抗大气腐蚀能力力;常用耐候钢钢种常用耐候钢钢种 09 09CuPTi,08CuPV,10MnPNbRECuPTi,08CuPV,10MnPNbRE等。等。四四.工程结构钢的耐大气腐蚀性工程结构钢的耐大气腐蚀性第6页/共34页第5页/共34页2.3 2.3 常用工程结构钢常用工程结构钢 v铁素体铁素体-珠光体(珠光体(F-PF-P)钢钢 碳素工程结构钢碳素工程结构钢 高强度低合金钢高强度低合金钢 微合金钢微合金钢 v低碳贝氏体钢和马氏体钢低碳贝氏体
5、钢和马氏体钢 低碳贝氏体钢低碳贝氏体钢 针状铁素体钢针状铁素体钢 低碳马氏体钢低碳马氏体钢 双相钢双相钢 第7页/共34页第6页/共34页一一.铁素体铁素体-珠光体(珠光体(F-PF-P)钢钢1.1.碳素工程结构钢碳素工程结构钢 碳钢碳钢 碳素结构钢碳素结构钢 普通碳结构钢普通碳结构钢 优质碳结构钢优质碳结构钢 碳素工具钢碳素工具钢 以以Fe-C+Fe-C+少量少量Mn,Si,S,PMn,Si,S,P(常存元素)常存元素)+Cu,Cr,Ni,Mo,V,Ti;N,H,O +Cu,Cr,Ni,Mo,V,Ti;N,H,O第8页/共34页第7页/共34页n碳素结构钢碳素结构钢 钢中应用最多的、数量最大
6、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。第9页/共34页第8页/共34页图示:F+P 组织第10页/共34页第9页/共34页 含碳量与对热轧碳钢机械性能的影含碳量与对热轧碳钢机械性能的影响响v 几个元素引起的脆性几个元素引起的脆性 热脆热脆-S 冷脆冷脆-P 蓝脆蓝脆-N 氢脆氢脆-H 白点白点-Hl 碳量提高,硬度提高;碳量提高,硬度提高;l 碳量提高,强度先升后降;碳量提高,强度先升后降;l 碳量提高,塑韧性降低碳量提高,塑韧性降低;WHY?
7、第11页/共34页第10页/共34页普通碳素结构钢的牌号、成分与用途普通碳素结构钢的牌号、成分与用途(GB700-88)第12页/共34页第11页/共34页二二.高强度低合金钢(高强度低合金钢(HSLA steelsHSLA steels)1.1.概念及特点概念及特点n概念:概念:一种含有少量合金元素具有较高强度的结构钢。一种含有少量合金元素具有较高强度的结构钢。n特特点点:强强度度较较高高;合合金金消消耗耗量量小小,成成本本低低廉廉;工工艺艺简简单,适合于大量生产;可焊性能较好;应用广泛。单,适合于大量生产;可焊性能较好;应用广泛。n合金元素强化机制合金元素强化机制 固溶强化,细晶强化和沉淀
8、强化。固溶强化,细晶强化和沉淀强化。第13页/共34页第12页/共34页2.2.钢种及用途钢种及用途 1616Mn Mn 产量最多,用量最广。产量最多,用量最广。345345MPaMPa15MnTi,16MnNb,15MnV15MnTi,16MnNb,15MnV,15MnVN15MnVN 屈屈强强:390390MpaMpa,利利用用低低合合金金与与微微合合金金相相结结合合。在在建建筑筑,石石油油,化化工工,铁铁道道,桥桥梁梁,造造船船,机机车车,锅锅炉炉等应用广泛。等应用广泛。第14页/共34页第13页/共34页三三.微合金钢微合金钢1.1.概念概念利用微合金化元素利用微合金化元素Ti,Nb,
9、VTi,Nb,V;主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度;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利用控制轧制和控制冷却工艺-高强度低合金钢。高强度低合金钢。2.2.微合金元素的作用微合金元素的作用 抑制奥氏体形变再结晶;抑制奥氏体形变再结晶;阻止奥氏体晶粒长大;阻止奥氏体晶粒长大;沉淀强化;沉淀强化;改变与细化钢的组织。改变与细化钢的组织。第15页/共34页第14页/共34页 3.3.轧制方法轧制方法l 铌主要用来在高温形变时产生应变诱导析出相铌主要用来在高温形变时产生应变诱导析出相 Nb Nb(C C,N N),),细化奥氏体晶粒;细化奥氏体晶粒;l 钒主要用来产生沉
10、淀强化相钒主要用来产生沉淀强化相V V(C,NC,N););l 目前微合金元素组合方法:目前微合金元素组合方法:1 1)V-TiV-Ti法或法或V-Ti-N V-Ti-N 法法 2 2)Nb-VNb-V或或 V-Nb-TiV-Nb-Ti复合法复合法第16页/共34页第15页/共34页四四.低碳贝氏体钢和马氏体钢低碳贝氏体钢和马氏体钢1.1.低碳贝氏体钢低碳贝氏体钢1 1)概念)概念 在在轧轧制制或或正正火火后后得得到到B B组组织织,屈屈服服强强度度可可达达到到490-490-780 780 MPaMPa。2 2)合金化原理合金化原理 合合金金元元素素主主要要是是能能显显著著推推迟迟先先共共析
11、析 F F和和P P转转变变,但但对对B B转转变变推推迟迟较较少少的的元元素素如如MoMo,B B,可可得得到到贝贝氏氏体体组组织。织。第17页/共34页第16页/共34页l加加入入Mn,Mn,Ni,Ni,CrCr等等合合金金元元素素,进进一一步步推推迟迟先先共共析析F F和和P P转变,并使转变,并使BsBs点下降,可得到下点下降,可得到下B B组织;组织;l加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用;加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用;l低碳低碳,使韧性和可焊性提高。钢种使韧性和可焊性提高。钢种1414MnMoV,MnMoV,14MnMoVBRE 14MnMoVBRE,用来制
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