工程结构钢6654.pptx
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1、金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学金属材料学1武汉理工大学 材料学院 School of Materials Science and Engineering,WUTChapter 2 工程结构钢工程结构钢热轧钢板热轧钢板热轧钢板热轧钢板*Wei
2、ping YE2本章要点本章要点o工程结构钢基本要求工程结构钢基本要求o低合金高强度结构钢的合金化低合金高强度结构钢的合金化o铁素体铁素体-珠光体钢珠光体钢o微珠光体低合金高强度钢微珠光体低合金高强度钢o针状铁素体钢针状铁素体钢o低碳贝氏体和马氏体钢低碳贝氏体和马氏体钢o双相钢双相钢o新一代钢铁材料新一代钢铁材料o低合金高强度钢发展趋势低合金高强度钢发展趋势*Weiping YE3工程结构钢工程结构钢o工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类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,工程结构钢占钢种。在钢总产量中,工程结构钢占9090左右。工左右。工程结构钢包括碳素钢
3、和低合金高强度钢。程结构钢包括碳素钢和低合金高强度钢。o低合金高强度钢是指在碳含量低于低合金高强度钢是指在碳含量低于0.25%0.25%的普通碳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素钢的基础上,通过添加一种或多种少量合金元素(低于(低于3%3%),使钢的强度明显高于碳素钢的一类工),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。程结构用钢,统称低合金高强度钢。o按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、耐磨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钢、钢筋钢、钢轨钢及其他专业用钢等*Weiping YE42.1 2.1 工程结
4、构钢基本要求工程结构钢基本要求 工程结构件长期受静载;工程结构件长期受静载;互相无相对运动互相无相对运动受大气(海水)的侵蚀;受大气(海水)的侵蚀;有些构件受疲劳冲击;有些构件受疲劳冲击;一般在一般在-50100范围内使用;范围内使用;如:桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击如:桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击.服役服役条件条件生产生产工艺工艺 焊接是构成金属结构的常用方法;一般都要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、深冲等成型工艺经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺技术技术要求要求 1、足够的强度与韧度(特别是低温韧度);、足够的强度与韧度(特别是低温韧度);2、良好
5、的焊接性和成型工艺性;、良好的焊接性和成型工艺性;3、良好的耐腐蚀性;、良好的耐腐蚀性;4、低的成本。、低的成本。*Weiping YE52.2 2.2 低合金高强度结构钢的合金化低合金高强度结构钢的合金化oMe对HSLA力学性能影响C 固溶强化效果和珠光体含量,低成本。固溶强化效果和珠光体含量,低成本。C,塑、韧性,塑、韧性,焊接性、冷成型。焊接性、冷成型。如如0.1%C,TK为为-50,0.3%C,TK为为50一般均应限制在一般均应限制在0.2%以下以下Si 最常用且较经济的元素。强化最常用且较经济的元素。强化F较显著,较显著,1%Si,s85MPa,TK,量多时可大为,量多时可大为降低塑
6、韧性,所以降低塑韧性,所以Si控制在控制在1.1%*Weiping YE62.2 2.2 低合金高强度结构钢的合金化低合金高强度结构钢的合金化oMe对HSLA力学性能影响Mn 固溶强化作用大,固溶强化作用大,1%Mn,s33MPa。约有约有3/4量溶入量溶入F中,弱的细晶作用,中,弱的细晶作用,TK。同样量多时可大为降低塑韧性同样量多时可大为降低塑韧性.所以所以Mn控制在控制在 NbAlV。*Weiping YE72.2 2.2 低合金高强度结构钢的合金化低合金高强度结构钢的合金化oMe对HSLA力学性能影响Re 脱氧去硫吸氢作用,改善脱氧去硫吸氢作用,改善塑韧性,塑韧性,TK 所以,低合金高
7、强度钢的所以,低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳,基本成分应考虑低碳,稍高的锰含量,并适当用硅强化。稍高的锰含量,并适当用硅强化。*Weiping YE8 合金元素对低合金高强度合金元素对低合金高强度钢的固溶强化钢的固溶强化 钢的韧脆转折温度与碳钢的韧脆转折温度与碳含量的关系含量的关系*Weiping YE9(a)强化机制的影响)强化机制的影响 (b)成分的影响)成分的影响图图 F F-P P钢的各种强化机制和成份对屈服强度和韧钢的各种强化机制和成份对屈服强度和韧-脆转折温度的影响脆转折温度的影响*Weiping YE102.2 2.2 低合金高强度结构钢的合金化低合金高强度结构钢的合金化oM
8、eMe对焊接性和耐大气腐蚀性的影响对焊接性和耐大气腐蚀性的影响C C 焊缝处硬化与脆化倾向焊缝处硬化与脆化倾向,焊接裂,焊接裂纹纹。提高淬透性的。提高淬透性的Me种类及其数量也应适种类及其数量也应适当控制,如当控制,如Cr、Mn、Mo、Ni等。等。CuP 耐大气腐蚀性最有效耐大气腐蚀性最有效的元素。的元素。一般一般含量含量:0.0250.25%Cu,0.050.15 P。P,冷脆,冷脆和时效倾向增加。和时效倾向增加。用用Al脱氧脱氧 细晶粒钢。细晶粒钢。复合加入适量元素,则复合加入适量元素,则钢耐蚀性效果更佳。钢耐蚀性效果更佳。如如090CuPCrNi-A、09CuP、09CuPCrNi-B*
9、Weiping YE11时效时效现象现象 低碳工程构件经加工或高温冷却后,低碳工程构件经加工或高温冷却后,在室温或较低温度下放置一段时间,在室温或较低温度下放置一段时间,钢的性能会发生明显变化的现象。钢的性能会发生明显变化的现象。(淬火时效和机械时效)(淬火时效和机械时效)产生产生原因原因 C、N等间隙等间隙原子偏聚原子偏聚或内吸附于或内吸附于位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低塑性和韧度。如:某钢板刚变形时,塑性和韧度。如:某钢板刚变形时,AK120J,十天后降为,十天后降为35J;焊接钢板;焊接钢板在三个月后由在三个月后由92J降为降为33J。*Weiping
10、YE12思考题思考题:退火后的低退火后的低C C钢板一般在钢板一般在深冲前,先进行一次少量变深冲前,先进行一次少量变形的平整加工,然后再进行形的平整加工,然后再进行深冲,为什么深冲,为什么?*Weiping YE132.3 2.3 铁素体铁素体-珠光体钢珠光体钢o碳素结构钢碳素结构钢nQ+最低屈服强度值最低屈服强度值(MPa);+质量等级符号质量等级符号(A、B、C、D、E)+脱氧方法符号脱氧方法符号n如如Q235AF、Q235BZn一般以热轧空冷状态供应一般以热轧空冷状态供应钢板钢板钢板钢板沸腾钢沸腾钢F;镇静钢;镇静钢Z;半镇静钢;半镇静钢b;特殊;特殊镇静钢镇静钢TZ*Weiping Y
11、E142.3 2.3 铁素体铁素体-珠光体钢珠光体钢o碳素结构钢碳素结构钢(GB/T7001988)*Weiping YE152.3 2.3 铁素体铁素体-珠光体钢珠光体钢o低合金高强度低合金高强度结构钢结构钢(屈服强度提高屈服强度提高25%100%)n都是镇静钢或特殊镇静钢,都是镇静钢或特殊镇静钢,其牌号中没有表示脱其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如氧方法的符号。如Q345Cn屈服点从屈服点从300650MPa分为六级,分为六级,也可采用也可采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量的万分之几)两位阿拉伯数字(表示平均含碳量的万分之几)和化学元素符号,按顺序表示,如和化学元素符号,按顺序表示,如16
12、Mn。*说明:说明:通常情况下,屈服强度值小通常情况下,屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢,大于时为碳素结构钢,大于300MPa时为低合金高强度钢。时为低合金高强度钢。*Weiping YE162.3 2.3 铁素体铁素体-珠光体钢珠光体钢 最新研究成果:如最新研究成果:如F晶粒尺寸细化到晶粒尺寸细化到级,则级,则F-P类低合金高强度钢的强度也可类低合金高强度钢的强度也可达到达到800MPa F-P类型是工程结构钢中最主要的一类钢。有类型是工程结构钢中最主要的一类钢。有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。根五个牌号。根据质量要求分为据质量要求分为A、B、C、D四个等级
13、。四个等级。A、B级级为普通质量级;为普通质量级;C级为优质级;级为优质级;D级和级和E级为特殊级为特殊质量级,有低温冲击韧性要求。质量级,有低温冲击韧性要求。组织:组织:1025片层状片层状P+7590多边形多边形F。*Weiping YE17低碳铁素体低碳铁素体/珠光体钢超细晶强韧化与控制技术珠光体钢超细晶强韧化与控制技术 20042004年度国家科学技术进步一等奖年度国家科学技术进步一等奖主要主要特点特点 超细晶粒、高洁净度、高均匀性超细晶粒、高洁净度、高均匀性。生产生产节约能源和资源节约能源和资源,不用或少用不用或少用Me,改善改善环境,环境,成本成本,具有更高的经济效益。具有更高的经
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