1王浩-工程结构钢-正式

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,*,*,概述,合金化,常用工程结构钢,工程结构钢的冶金工艺特点,思考题,工程结构钢,1,1 概 述,2,3,弥补碳素钢的如下缺陷：,综合机械性能差,热稳定性差,耐腐蚀性差,淬透性差,不能满足某些特殊性能要求，如低温环境,合金化的必要性,4,工程结构钢,结构钢,机械制造结构钢,工作条件不同,性能要求不同,组织不同,合金化和热处理技术不同,5,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。,6,2,工程结构钢的合金化,常用的工程结构钢是热轧态或正火态使用的低碳钢，显微组织是铁素体-珠光体。为了能承受更大的载荷并减轻结构的重量，要求钢材有较高的强度和良好的塑性。因此，通过对铁素体-珠光体钢参加合金元素提高强韧性。,图示：,F+P,组织,7,一.工程结构钢的强化,固溶强化,P,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,8,细化晶粒,-,铝脱氧和合金化,9,沉淀强化,10,二.,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。,11,碳当量,;,当合金元素含量高时,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%Ti,可提高钢的焊接性。,三.工程结构钢的可焊性,12,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,09,CuPTi,08CuPV,10MnPNbRE,等。,四.工程结构钢的耐大气腐蚀性,13,3 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,14,一.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,15,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、）脱氧方法符号等四局部按顺序组成。,16,普通碳素结构钢的牌号、成分与用途,(GB700-88),17,碳素结构钢,(GB700-2006),18,碳素结构钢,(GB700-2006),19,二.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，本钱低廉；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。,20,2.钢种及用途,Q345(16Mn),产量最多，用量最广。345,MPa,Q390,Q420.(15MnTi,16MnNb,15MnV，15MnVN),屈强：390,MPa，,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。,21,GB/T 1591-94,低合金高强度结构钢,22,3,国家标准,GB 1591-88,低合金高强度结构钢,GB/T 1591-94,低合金高强度结构钢,GB/T 1591-2008,低合金高强度结构钢,23,GB/T 1591-2008,低合金高强度结构钢,24,三.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,应变诱导析出氮化物，,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。,25,3.轧制方法,铌主要用来在高温形变时产生应变诱导析出相,Nb（C，N,），,细化奥氏体晶粒；,钒主要用来产生沉淀强化相,V（C,N）；,目前微合金元素组合方法：,1）,Nb,-V,或,V-,Nb,-Ti,复合法,2）,V-Ti,法或,V-Ti-N,法,26,27,四.低碳贝氏体钢和马氏体钢,28,1.低碳贝氏体钢,1）概念,在轧制或正火后得到B组织，屈服强度可到达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。,29,参加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；,参加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。,下贝氏体组织,30,2.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,C470,MPa，,如,06,MnMoNb,09MnMoVNb,具有好的低温韧性，而且有良好,焊接性，成功地应用于制造寒带,输送石油和天然气的管线。,针状铁素体,31,3.低碳马氏体钢（,C0.25%）,性能,：更高的强度和良好的焊接性,超群的疲劳性能；,合金元素：,Al、Nb、V、B,及,Mn,Cr,常用的钢种,（多用中厚板,）,1）锻轧空冷得到,B+M+F,混合组织；,2）轧后淬火并自回火,得到,M,组织。,应用：,运动的部件和低温下使用的部件,。,32,33,4.双相钢,近7080%细晶多边形,F,+2030%,M;,通过两相区加热淬火或热轧后空冷;,高强度，良好冷成型性能，,极佳冲压性能（薄板或带钢,深冲用钢材）;,分为退火双相钢和热轧双相钢；,钢种举例：,Si-Mn-Cr-Mo,-V。,F+B,双相钢,34,双相钢的特点是：,屈服强度较低，一般不超过,350MPa,而抗拉强度却较高；,钢的拉伸应力,-,应变曲线上无明显屈服平台；,高的均匀延伸率和总伸长率（总伸长率在,24%,以上）；,高的加工硬化指数（,n,值）,=K,n,；,塑性应变比,(,值,),高；,=,w,/,b,；,应变时效速率较低。因此，这类钢具有良好的加工成型性。,35,4 工程结构钢的冶金工艺特点,冶炼工艺,1）固N：Al脱氧;,2）控S：降低S%；改变MnS形态;,3）参加微合金元素：强化与细化。,36,控制轧制与控制冷却,控制轧制,主要由三个阶段组成：,1）高温下的再结晶区变形；,2）在紧靠,Ar,3,以上的低温无再结晶区变形；,3）在奥氏体和铁素体两相区变形,钢坯的加热温度、保温时间、开轧温度、轧制道次和道次变形量、终轧温度以及轧后冷却等参数，都极为重要。通过控制轧制过程中的各种参数，形成轧制工艺。,控制冷却,主要在相变后的卷取过程,。,热处理工艺与金相组织,-,正火或淬回火，,F-P，B，M,37,5,思考题,1对工程结构钢的根本性能要求是什么？,2合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？,3什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？试举例说明。,4低碳贝氏体钢的合金化有何特点？,38,