完整版耐候钢综述课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,耐候钢综述,耐候钢综述,主要内容,为什么研究耐候钢,什么是耐候钢,耐候钢的发展历程,耐候钢的种类及化学成分,耐候钢组织、性能、夹杂物,耐候钢的应用领域,合金元素对耐候钢性能的影响,耐候性能评估,耐候钢研究,耐候钢生产关注点,主要内容为什么研究耐候钢什么是耐候钢耐候钢的发展历程耐候钢的,一、为什么研究耐候钢,金属腐蚀现象遍及国民经济和国防建设各个领域，危害,十分严重。椐统计，材料因大气腐蚀所造成的经济损失约,占总腐蚀损失的,50,，给国民经济造成重大损失。,据工业发达国家统计，每年由于钢结构腐蚀造成的经济,损失，占国民经济生产总值的,2%4%,；目前，全世界因钢,结构腐蚀造成的经济损失达数万亿美元。,为了解决钢材在大气中的腐蚀问题，开展了耐候钢的研,究。,一、为什么研究耐候钢金属腐蚀现象遍及国民经济和国防建设各个领,另外，耐候钢在使用过程中可以省掉对环境,造成污染的酸洗、镀锌工序，减少使用过程中对,环境造成的危害,实现绿色生产。,另外，耐候钢在使用过程中可以省掉对环境造成污染的酸洗、镀锌工,二、什么是耐候钢,GB/T4171-2008,标准中对耐候钢的定义是：,通过添加少量的合金元素如：,Cu,、,P,、,Cr,、,Ni,等，使,其在金属基体表面上形成保护层，以提高耐大气腐蚀,性能的钢。,耐候钢,耐大气腐蚀钢,因使用环境不同（通常分为乡村、工业及海洋性大气,环境），耐蚀性有差异。耐候钢有三种使用方法：裸,露使用、涂装使用、锈层稳定化处理后使用。,耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的,2,8,倍,并,且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。,二、什么是耐候钢GB/T4171-2008标准中对耐候钢的,三、耐候钢发展历程,表,1,耐候钢的发展历程,年,记,述,1900,美国开始了含铜钢早期耐候钢的研究和开发,1933,美国,U.S.Steel,公司推出,Coxten2A,型低合金耐候钢,1955,日本开发耐候钢,1959,美国开始使用裸耐候钢,1961,中国开始试制,16 MnCu,钢,1965,中国试制出,09CuPTi,薄钢板,日本建成第一座耐候钢大桥,(,涂漆,),1967,中国首次用于试验车辆,日本建成第一座裸耐候钢桥,(,知多,2,号桥,),1968,日本制定,J IS 63114,“焊接构造用耐候性热轧钢材”,即,SMA,钢材标准化,1969,德国开始使用裸耐候钢,1972,英国开始使用裸耐候钢,1980,日本建成第三大川桥,(,最初用于桥梁的桁架,),1983,日本制定出将,Smaoop,作为涂装用耐候钢,Smaoow,作为不涂装用耐候钢的,it s,标准用于志染川桥,(11,型钢架,),1984,中国制定高耐候性结构钢国家标准,1988,中国初步试制出,NH235q,桥用耐候钢,1990,中国建成国内第一座裸耐候钢桥,1999,中国试制出,J T,系列塔桅高耐候性结构钢,三、耐候钢发展历程表1 耐候钢的发展历程年记述1900 美国,四、耐候钢的种类及成分,国家标准,GB/T4171-2008,将耐候钢分为两类,即：高耐候,钢和焊接耐候钢。,命名方法,高耐候钢：屈服强度拼音首字母,Q+,屈服强度级别,+GNH,（高耐候）,+,质量等级。,例如：,Q295GNHB,焊接耐候钢：屈服强度拼音首字母,Q+,屈服强度级别,+NH,（耐候）,+,质量等级。,例如：,Q355NHC,四、耐候钢的种类及成分国家标准GB/T4171-2008将耐,高耐候钢的成分特点,高耐候钢耐腐蚀元素以,P,、,Cu,、,Cr,、,Ni,配合，达到较,高的耐蚀性能，尤其在海洋性大气环境下耐蚀性更有,效，其耐蚀性能优于焊接耐候钢，但对于要求焊接性,能较高的场合不太适用。,焊接耐候钢的成分特点,焊接耐候钢耐腐蚀元素以,Cu,、,Cr,、,Ni,配合，达到较高,的耐蚀性能，适用于陆地大气环境，其耐蚀性能和焊,接性能优良。,高耐候钢的成分特点高耐候钢耐腐蚀元素以P、Cu、Cr、Ni配,牌号,化学成分（,%,）,C,Si,Mn,S,P,Cu,Cr,Ni,其他元素,Q265GNH,0.12,0.100.40,0.200.50,0.020,0.070.12,0.200.45,0.300.65,0.250.50,a,b,Q295GNH,0.12,0.100.40,0.200.50,0.020,0.070.12,0.200.45,0.300.65,0.250.50,a,b,Q310GNH,0.12,0.250.75,0.200.50,0.020,0.070.12,0.200.45,0.301.25,0.65,a,b,Q355GNH,0.12,0.200.75,1.00,0.020,0.070.15,0.250.55,0.301.25,0.65,a,b,高耐候钢的牌号和化学成分,a,为改善钢的性能可添加一种或一种以上微量合金元素,:Nb 0.0150.060%,，,V 0.020.12%,，,Ti0.020.10%,Al0.020%,。若上述元素组合使用时，应至少保证一种元素的含量达到上述化学成分,的下限规定。,b,可以添加系列合金元素：,Mo0.30%,，,Zr,0.15%,牌号化学成分（%）CSiMnSPCuCrNi其他元素Q265,牌号,化学成分（,%,）,C,Si,Mn,S,P,Cu,Cr,Ni,其他元素,Q235NH,0.13,0.100.40,0.200.60,0.030,0.030,0.250.55,0.400.80,0.65,a,b,Q295NH,0.15,0.100.50,0.301.00,0.030,0.030,0.250.55,0.400.80,0.65,a,b,Q355NH,0.16,0.50,0.501.50,0.030,0.030,0.250.55,0.400.80,0.65,a,b,Q415NH,0.12,0.65,1.10,0.030,0.025,0.200.55,0.301.25,0.120.65,a,b,Q460NH,0.12,0.65,1.50,0.030,0.025,0.200.55,0.301.25,0.120.65,a,b,c,Q500NH,0.12,0.65,2.00,0.030,0.025,0.200.55,0.301.25,0.120.65,a,b,c,Q550NH,0.16,0.65,2.00,0.030,0.025,0.200.55,0.301.25,0.120.65,a,b,c,焊接耐候钢牌号及成分,a,为改善钢的性能可添加一种或一种以上微量合金元素,:Nb 0.0150.060%,，,V 0.020.12%,，,Ti0.020.10%,Al0.020%,。若上述元素组合使用时，应至少保证一种元素的含量达到上述化学成分,的下限规定。,b,可以添加系列合金元素：,Mo0.30%,，,Zr,0.15%,c Nb,、,V,、,Ti,等三种合金元素的添加总量不应超过,0.22%,牌号化学成分（%）CSiMnSPCuCrNi其他元素Q235,五、耐候钢的性能及组织等,耐候钢力学性能满足下表要求,五、耐候钢的性能及组织等耐候钢力学性能满足下表要求,冲击性能满足下表要求,耐候钢组织,钢材的金相组织应为铁素体,+,珠光体。晶粒度不小于,7,级，晶粒度,的不均匀性在三个相邻级别范围内。,冲击性能满足下表要求耐候钢组织钢材的金相组织应为铁素体+珠,非金属夹杂物要求,A,B,C,D,DS,2.5,2.0,2.5,2.0,2.0,非金属夹杂物要求ABCDDS2.52.02.52.0,六、耐候钢应用领域,耐候钢可以轧成热或冷板卷、型材、线材甚至管材，根据使用情况，,耐候钢可分为结构用耐候钢和焊接结构用耐候钢。前者主要用于非焊,接或焊接要求不高的结构件中，具有优良的耐大气腐蚀性能，以,Cu,P,系为主，其中,P,含量在,0,07,-0,15,之间，由于含,P,量高，,所以这类钢的屈服强度一般在,345MPa,以下，板厚一般不超过,16mm,，,美国的,ASTMA242,系列和日本,JIS,中的,SPA,系列耐候钢均属此类。焊,接结构用耐候钢，主要用于大型焊接结构中，以,Cu,Cr-Ni,系为主，,含,P,量在,0,04,以下，具有优良的焊接性能和低温韧性，应用十,分广泛，如已有美国的,ASTMA588,和,A514,系列、日本的,JIS SMA,系列,耐侯钢等型号。,六、耐候钢应用领域耐候钢可以轧成热或冷板卷、型材、线材甚至管,耐候钢的应用领域具体有：,各,种,车,辆,耐候钢的应用领域具体有：各种车辆,铁路设施、铁路公路钢桥,铁路设施、铁路公路钢桥,集装箱,集装箱,（矿山）机械设备,（矿山）机械设备,换热器,煤、泥、灰等输送管线,建筑,换热器煤、泥、灰等输送管线建筑,脱硫设备,通讯、电力铁塔,烟囱,脱硫设备通讯、电力铁塔烟囱,七、合金元素对耐候性能的影响,与普通碳素钢相比,耐候钢具有良好的抗大气腐蚀能力。这是因为合金,元素起到了降低锈层的导电性能、阻碍腐蚀产物快速生长等作用。耐蚀特,点表现为经长期使用后才呈现出显著的耐蚀效果。可提高钢的耐大气腐蚀,性能的合金元素应满足以下条件,:,在铁中的溶解度大于在锈层中的溶解,度,;,可以与铁形成固溶体,;,可提高钢的电位。研究结果表明,耐候钢中,加入的合金元素对其耐大气腐蚀性能的影响不尽相同。,碳,碳元素对钢的耐大气腐蚀不利,同时碳对钢的,焊接性能、冷脆性能和冲压性能有影响。通常,耐候,钢中碳的质量分数被控制在,0.12%,以下。,铜和硫,当钢中加入,w(Cu)=0.2%,0.4%,时,无论在乡,村大气、工业大气或海洋大气中,都比普通碳素钢的,耐蚀性能优越。值得注意的是,铜抵消钢中硫的有,害作用的效果很明显,其作用特点是,钢中硫含量愈,高,铜降低腐蚀速率的相对效果愈显著。这是因为,铜与硫生成了难溶硫化物。,七、合金元素对耐候性能的影响与普通碳素钢相比,耐候钢具有良好,磷,磷是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素,之一。磷在钢中能均匀溶解,有助于在钢表面形成,致密的保护膜,使其内部不被大气腐蚀。通常钢中,w(P)=0.08%,0.15%,时,其耐蚀性最佳。,铬能在钢表面形成致密的氧化膜,提高钢的,钝化能力,使锈层生长速度减慢。通常,耐候钢中,w(Cr)=0.4%,1.0%(,最高,1.3%),。当铬和铜,同时加入时,效果尤为明显。,铬,镍,镍是一种比较稳定的元素,加入镍能使钢的自,腐蚀电位向正方向变化,增加了钢的稳定性。大气,暴露试验结果表明,w(Ni)4%,时,能显著提高海,滨耐候钢的抗大气腐蚀性能。,磷磷是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一。磷在钢中能均,钙,研究结果表明,耐候钢中加入微量钙不仅可以,显著改善钢的整体耐大气腐蚀性能,而且可以有效,避免耐候钢使用时出现的锈液流挂现象。钢中加入,微量钙可形成,CaO,和,CaS,溶解于钢表面的电解液,薄膜中,使腐蚀界面碱性增加,降低其侵蚀性,促进,锈层转化呈致密、保护性好的,2FeOO H,(,羟基氧化,铁）相。,锰,目前,锰对耐蚀性的影响认识不统一,大多数,学者认为,锰能提高钢对海洋大气的耐蚀性,但对,在工业大气中的耐蚀性几乎无影响。通常,耐候钢,中,w(Mn)=0.5%,2.0%,。,钙研究结果表明,耐候钢中加入微量钙不仅可以显著改善钢的整体,钼,钢中,w(Mo)=0.4%,0.5%,时,在大气腐蚀环,境下,(,尤其是在工业大气中,),其腐蚀速率可降低,50%,以上。,稀土元素,稀土元素,(RE),是不含铬、镍耐候钢的添加元素,之一。通常稀土元素的加入量小于或等于,0.2%(,质,量分数,),。稀土元素是极其活泼的元素,是很强的脱,氧剂和脱硫剂,主要对钢起净化作用。稀土元素可细,化晶粒,改变钢中夹杂物的状态,减少有害夹杂物的,数量,降低腐蚀源点,从而提高钢