工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼

Chapter2

工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼主要內(nèi)容第一節(jié)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼第二節(jié)微合金化鋼第三節(jié)低碳貝氏體型鋼

針狀鐵素體型鋼鐵素體-馬氏體雙相鋼第四節(jié)新一代鋼鐵材料重點(diǎn)與難點(diǎn)：工程結(jié)構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)、耐大氣腐蝕性及微量合金元素的作用。

Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼教學(xué)要求基本要求：了解工程結(jié)構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)、耐大氣腐蝕性及加工工藝性能；熟悉常用碳素構(gòu)件用鋼和低合金構(gòu)件用鋼。一、應(yīng)用背景工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼是在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要用于制造各種大型金屬結(jié)構(gòu)（如橋梁、船舶、屋架、鍋爐及壓力容器等）的鋼材。2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼二、工程構(gòu)件的服役特點(diǎn)不作相對運(yùn)動，長期承受靜載荷作用；有一定的使用溫度和環(huán)境要求：如寒冷的北方，構(gòu)件在承載的同時，還要長期經(jīng)受低溫的作用；橋梁或船舶則長期經(jīng)受大氣或海水的浸蝕；電站鍋爐構(gòu)件的使用溫度則可達(dá)到250℃以上。2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼三、力學(xué)性能要求一是彈性模量大，以保證構(gòu)件有更好的剛度；二是有足夠的抗塑性變形及抗破斷的能力，即σs和σb較高，而δ和ψ較好；三是缺口敏感性及冷脆傾向性較小等；四是要求具有一定的耐大氣腐蝕及海水腐蝕性能。2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼四、工藝性能要求良好的冷變形性能；良好的焊接性能。

2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能為輔工藝性能為主五、成分設(shè)計要求低碳（wC%≤0.25%）；加入適量的合金元素提高強(qiáng)度:(1)當(dāng)合金元素含量較低時，如低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和微合金化鋼，其基體組織是大量的鐵素體和少量的珠光體；(2)當(dāng)合金元素中含量較多時，基體組織可變?yōu)樨愂象w、針狀鐵素體或馬氏體組織。2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼六、供貨狀態(tài)大部分構(gòu)件通常是在熱軋空冷（正火）狀態(tài)下使用；有時也在回火狀態(tài)下使用。2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼鞍鋼1700精軋機(jī)組現(xiàn)場圖

2.1低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼也稱為普通低合金鋼（簡稱普低鋼），這類鋼是為了適應(yīng)大型工程結(jié)構(gòu)（如大型橋梁、大型壓力容器及大型船舶等）、減輕結(jié)構(gòu)重量、提高使用的可靠性及節(jié)約鋼材的需要而發(fā)展起來的。

2.0引言Chapter2工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼二、普普通低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼的化化學(xué)成成分特特點(diǎn)（1））低碳，這類類鋼中中碳的的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)數(shù)一般般小于于0.2%，主主要是是為了了獲得得較好好的塑塑性、、韌性性、焊焊接性性能。。（2）主加合合金元元素主主要是是Mn，很少加加Cr和Ni，是經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性能較較好的的鋼種種。2.1低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Mn能能細(xì)化化珠光光體和和鐵素素體晶晶粒；；Mn的的含量量在1%~1.5%范圍圍內(nèi)可可促進(jìn)進(jìn)鐵素素體在在形變變時發(fā)發(fā)生交交滑移移，使使[112]〈〈111〉〉滑移移系在在低溫溫下仍仍其作作用，，同時時，錳錳還使使三次次滲碳碳體難難于在在鐵素素體晶晶界析析出，，減少少了晶晶界的的裂紋紋源，，這也也將改改善鋼鋼的沖沖擊韌韌性；；Mn的的加入入還可可使Fe-Fe3C相圖圖中的的S點(diǎn)點(diǎn)左移移，使使基體體中珠珠光體體數(shù)量量增多多，致致使強(qiáng)強(qiáng)度不不斷提提高。。2.1低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼（3）輔加合合金元元素Al、、V、、Ti、Nb等等，既可可產(chǎn)生生沉淀淀強(qiáng)化化作用用，還還可細(xì)細(xì)化晶晶粒，，從而而使強(qiáng)強(qiáng)韌性性得以以改善善。（4）加入一一定量量的Cu和和P，，改善善這類類鋼的的耐大大氣腐腐蝕性性能。。Cu元素沉沉積在在鋼的的表面面，具具有正正電位位，成成為附附加陰陰極，，使鋼鋼在很很小的的陽極極電流流下達(dá)達(dá)到鈍鈍化狀狀態(tài)。。P在鋼中中可以以起固固溶強(qiáng)強(qiáng)化的的作用用，也也可以以提高高耐蝕蝕性能能；Ni和Cr都能促促進(jìn)鋼鋼的鈍鈍化，，減少少電化化學(xué)腐腐蝕；；加入微微量的的稀土土金屬屬也有有良好好的效效果。。2.1低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼（5））加入微微量稀稀土元元素可可以脫脫硫去去氣，，凈化化鋼材材，并并改善善夾雜雜物的的形態(tài)態(tài)與分分布，，從而而改善善鋼的的力學(xué)學(xué)性能能和工工藝性性能。。2.1低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼總之，，普通通低合合金高高強(qiáng)度度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼合合金化化的思思路是是：低低碳，，以Mn為為基礎(chǔ)礎(chǔ)，適適當(dāng)加加入Al、、V、、Ti、Nb、、Cu、P及稀稀土等等合金金元素素。我國低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號是按屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度的的高低低來分分類的的，共共5個級別別，21個鋼種種。我國低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼的化學(xué)成成分、、力學(xué)學(xué)性能能和特特性及及用途途分別如如表2-1、表2-3所示。。2.1低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼一、微微合金金化鋼鋼是70年代代在低低合金金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼鋼基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展起起來的的一大大類高高強(qiáng)度度低合合金鋼鋼。其化學(xué)學(xué)成分分特點(diǎn)點(diǎn)是加加入適適量的的微合合金化化合金金元素素，如如鈦、、鈮、、釩等等；其工藝藝特點(diǎn)點(diǎn)是運(yùn)運(yùn)用控制軋軋制和控制冷冷卻生產(chǎn)工工藝。。通過化化學(xué)成成分和和制備備工藝藝的最最佳配配合達(dá)達(dá)到了了鐵素素體型型鋼的的最佳佳強(qiáng)化化效果果，即即細(xì)化化晶粒粒強(qiáng)化化和沉沉淀強(qiáng)強(qiáng)化的的最佳佳組合合。2.2微微合金金化鋼鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼二、微微量合合金元元素鈦鈦、鈮鈮、釩釩等的的作用用1.抑抑制奧奧氏體體形變變再結(jié)結(jié)晶在熱加工工過程中中，通過過固溶、偏偏聚在奧奧氏體晶晶界、應(yīng)應(yīng)變誘導(dǎo)導(dǎo)析出氮氮化物，，阻止了了奧氏體體再結(jié)晶晶的晶界界和位錯錯運(yùn)動，從而抑抑制再結(jié)結(jié)晶過程程的進(jìn)行行。2.2微微合金金化鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼圖2-1Nb、V和Ti對再結(jié)晶晶臨界溫溫度的影影響強(qiáng)弱延緩?qiáng)W氏氏體再結(jié)結(jié)晶能力力Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.2微微合金金化鋼2.阻止止奧氏體體晶粒的的長大通過加入入鈦和鈮鈮形成TiN或或Nb(C,N)，它它們在高高溫下非非常穩(wěn)定定，其彌彌散分布布對控制制高溫下下的晶粒粒長大有有強(qiáng)烈的的抑制作作用。微量鈮（（w≤0.06%）形形成的Nb(C,N)阻止止奧氏體體晶粒長長大作用用可達(dá)1150℃；微量鈦（（w≤0.02%）以以TiN從高溫溫固態(tài)鋼鋼中析出出，呈彌彌散分布布，對阻阻止奧氏氏體晶粒粒長大很很有效。。2.2微微合金金化鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.2微微合金金化鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼圖2-2Nb、V和Ti對正火態(tài)態(tài)低合金金鋼晶粒粒度的影影響細(xì)化晶粒粒的作用用強(qiáng)弱3.形成成沉淀相相促進(jìn)沉沉淀強(qiáng)化化作用鈦和鈮的的碳化物物和氮化化物有足足夠低的的固溶度度和高的的穩(wěn)定性性。釩只有在在氮化物物中才這這樣。一一般微合合金化鋼鋼中的沉沉淀強(qiáng)化化相主要要是低溫溫下析出出的Nb(C,N)和和VC。。當(dāng)w(Nb)≤0.04%時時，其細(xì)細(xì)化晶粒粒對屈服服強(qiáng)度的的貢獻(xiàn)大大于沉淀淀強(qiáng)化的的作用；當(dāng)w(Nb)＞0.04%時時，其沉沉淀強(qiáng)化化作用對對屈服強(qiáng)強(qiáng)度的貢貢獻(xiàn)大于于細(xì)化晶晶粒的作作用。2.2微微合金金化鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼微合金化化元素釩釩的沉淀淀強(qiáng)化對對屈服強(qiáng)強(qiáng)度的作作用最大大，而鈦鈦的作用用處于鈮鈮和釩之之間。圖2-3微合金元元素對鋼鋼屈服強(qiáng)強(qiáng)度的影影響σG—細(xì)化晶晶粒強(qiáng)化化的貢獻(xiàn)獻(xiàn)；σph—沉淀強(qiáng)強(qiáng)化的貢貢獻(xiàn)Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.2微微合金金化鋼4.改善善鋼的顯顯微組織織鈦、釩、、鈮等合合金碳化化物和氮氮化物隨隨奧氏體體化溫度度的升高高有一定定的溶解解量，溶溶于奧氏氏體的微微合金化化元素提提高了過過冷奧氏氏體的穩(wěn)穩(wěn)定性，，降低了了發(fā)生先先共析鐵鐵素體和和珠光體體的溫度度范圍，，低溫下下形成的的先共析析鐵素體體和珠光光體組織織更細(xì)小小，并使使相間沉沉淀Nb(C,N)和和V(C,N)的粒子子更細(xì)小小。2.2微微合合金金化化鋼鋼Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼2.2微微合合金金化化鋼鋼Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼2.2微微合合金金化化鋼鋼Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼三、、控控制制軋軋制制與與控控制制冷冷卻卻鋼材材的的熱熱軋軋工工藝藝（（如如鋼鋼坯坯的的加加熱熱溫溫度度、、保保溫溫時時間間、、開開軋軋溫溫度度、、軋軋制制道道次次和和道道次次變變形形量量、、終終軋軋溫溫度度以以及及軋軋后后冷冷卻卻等等參參數(shù)數(shù)））對對鋼鋼材材的的力力學(xué)學(xué)性性能能有有重重要要影影響響。。由于于在在普普低低鋼鋼中中加加入入微微量量的的Nb、、V等等合合金金元元素素可可以以產(chǎn)產(chǎn)生生顯顯著著的的沉沉淀淀強(qiáng)強(qiáng)化化效效應(yīng)應(yīng)，，但但同同時時也也使使鋼鋼的的冷冷脆脆性性傾傾向向增增大大。。所所以以要要生生產(chǎn)產(chǎn)強(qiáng)強(qiáng)韌韌性性鋼鋼還還必必須須采采取取相相應(yīng)應(yīng)的的韌化化措措施施，即即采采用用控制制軋軋制制和控制制冷冷卻卻工藝藝來來細(xì)細(xì)化化鐵鐵素素體體晶晶粒粒。。2.2微微合合金金化化鋼鋼Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼1.控制制軋軋制制是將加入微微合金化元元素的普低低鋼加熱到到高溫（1250℃℃~1350℃）進(jìn)進(jìn)行軋制，，但必須將將終軋溫度度控制在Ar3附近?？刂浦栖堉票举|(zhì)質(zhì)上是形變變熱處理的的一種派生生形式，其其主要目的的是細(xì)化晶晶粒組織，，從而提高高熱軋鋼的的強(qiáng)韌性。。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼在高于1200℃時時，一方面，鋼中的鈮、、鈦的碳氮氮化物部分分溶解于奧奧氏體，以以便在隨后后的軋制過過程中析出出，起抑制制再結(jié)晶和和控制奧氏氏體晶粒長長大的作用用；在軋制制完畢的冷冷卻過程中中，又有部部分彌散的的碳化物析析出起沉淀淀強(qiáng)化作用用。另一方面，，未溶的鈮、、鈦的碳氮氮化物起阻阻止鋼坯的的奧氏體晶晶粒過渡長長大的作用用。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼控制軋制通通常由三個個階段組成成：第一階段是高溫下的的再結(jié)晶區(qū)區(qū)變形；第二階段是在緊靠Ar3以上的低溫溫?zé)o再結(jié)晶晶區(qū)變形；；第三階段是在奧氏體體-鐵素體體兩相區(qū)變變形。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼圖2-6控制軋制三三個階段及及每個階段段變形時顯顯微組織的的變化示意意圖Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.2微微合金化鋼鋼常規(guī)熱軋和和控制軋制制之間的差差別在于常規(guī)熱軋的的鐵素體形核核只在A晶晶界上形成成；控制軋制的的奧氏體晶晶粒被形變變帶劃分為為幾個部分分，使得鐵素體形核核不僅發(fā)生生在奧氏體體晶界上，，而且還在在奧氏體的的晶內(nèi)。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼若將一般熱熱軋與控制制軋制比較較，可以發(fā)發(fā)現(xiàn)它們與與正火與淬淬火之間的的關(guān)系:相似:在控制軋制制和淬火鋼鋼中，奧氏體晶粒粒被分割為為幾部分，，從而形成成非常細(xì)小小的晶粒組組織。區(qū)別:控制軋制和和淬火分割割奧氏體晶晶粒的區(qū)別別在于，控制軋制是是依靠變形形帶，淬火火是依靠馬馬氏體相變變。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼控制軋制通通常有兩種種工藝：傳統(tǒng)的控制制軋制，即當(dāng)控制制軋制是在低于再結(jié)晶終止止溫度時變變形，此時已變變形的奧氏氏體或發(fā)生生再結(jié)晶但但晶粒來不不及長大，，或者僅達(dá)達(dá)到回復(fù)狀狀態(tài)未發(fā)生生再結(jié)晶，，奧氏體在在形變道次次時間終了了時，實(shí)際際上仍保持持加工狀態(tài)態(tài)的薄餅形形晶粒。隨后通過控控制冷卻使使得鐵素體在奧奧氏體晶界界和晶內(nèi)滑滑移帶上多多處形核得到極細(xì)小小的鐵素體體晶粒。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼微合金化元元素的作用用是為了在熱熱加工時應(yīng)應(yīng)變誘導(dǎo)析析出，阻礙礙奧氏體再再結(jié)晶，升升高奧氏體體的再結(jié)晶晶溫度。只有Nb(C,N)是最理想想的應(yīng)變誘誘導(dǎo)析出相相；TiN由于沉淀溫溫度太高，，不能成為為應(yīng)變誘導(dǎo)導(dǎo)析出相；；而VN和VC沉淀的溫度度太低，不不能用來抑抑制奧氏體體再結(jié)晶，，只能用作作沉淀強(qiáng)化化相。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼傳統(tǒng)的控制制軋制工藝藝的缺點(diǎn)是終軋溫度度較低，一一般要低于于900℃℃，此時鋼鋼的強(qiáng)度因因溫度降低低而升高，，軋制時變變形抗力增增大，必須須有高功率的強(qiáng)強(qiáng)力軋機(jī)才能實(shí)現(xiàn)這這種工藝。。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼再結(jié)晶控制制軋制，即當(dāng)控制制軋制是在高于再結(jié)晶終止止溫度時變變形，此時奧氏氏體要發(fā)生生再結(jié)晶，，因此必須須抑制熱變變形后再結(jié)結(jié)晶奧氏體體的粗化和和避免應(yīng)變變誘導(dǎo)析出出。微合金化元元素的作用用加入鈦使鋼在液凝凝后的冷卻卻過程中析析出穩(wěn)定彌彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)，，可抑制經(jīng)經(jīng)反復(fù)形變變再結(jié)晶細(xì)細(xì)化的奧氏氏體晶粒長長大，當(dāng)反反復(fù)多道次次形變和再再結(jié)晶后，，奧氏體晶晶粒得到細(xì)細(xì)化。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼由于終軋溫溫度高（高高于950℃），形形變不能誘誘導(dǎo)V(C,N)相相產(chǎn)生，所所以不能阻阻礙奧氏體體再結(jié)晶，，加入微合合金化元素素釩只作為低溫溫析出的沉沉淀強(qiáng)化相相。由此發(fā)展了了高于再結(jié)結(jié)晶溫度控控軋的V-Ti-N鋼。這種種鋼可以通通過控制軋軋制得到極極細(xì)小的鐵鐵素體晶粒粒和珠光體體團(tuán)。再結(jié)晶控制制軋制工藝藝的優(yōu)點(diǎn)是特別適合合在不能進(jìn)進(jìn)行低溫軋軋制的低功率軋機(jī)機(jī)上實(shí)施，或或者在鍛造造時使用。。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.控制冷卻工工藝對獲得得細(xì)小的鐵鐵素體晶粒粒和沉淀強(qiáng)強(qiáng)化相極為為重要。對于截面較較厚的鋼材材，冷卻速度過過慢時，對于截面面較厚的鋼鋼材，析出出的先共析析鐵素體將將長大，珠珠光體團(tuán)和和片層也粗粗化，這就就降低了鋼的的強(qiáng)度和韌韌性；對于微合金金化鋼，冷卻速度過過慢時，發(fā)生相間間沉淀的溫溫度較高，，沉淀相過過于粗大，，減弱了沉淀淀強(qiáng)化效應(yīng)應(yīng)。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)鋼材截截面的厚度度不同，控制冷卻可以采用強(qiáng)強(qiáng)制風(fēng)冷、、噴霧、噴噴水等措施施來控制冷冷卻速度。。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼冷卻速度過過快時，鋼的塑性和和韌性又較較差。所以，在連連軋鋼板生生產(chǎn)過程中中，控制鋼板的的卷取溫度度也很重要要，卷取溫度度一般控制制在600℃~650℃，使使鋼板在600℃以以下冷卻速速度減慢，，以便改善善鋼材的塑塑性和韌性性。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼控制軋制和和控制冷卻卻的主要工工藝參數(shù)①選擇合適適的加熱溫度，以獲得細(xì)細(xì)小而均勻勻的奧氏體體晶粒；②選擇適當(dāng)當(dāng)?shù)能堉频来魏秃兔康赖膲簤很埩?，通過回復(fù)復(fù)再結(jié)晶獲獲得細(xì)小的的晶粒；③選擇合適適的在再結(jié)晶區(qū)區(qū)和無再結(jié)結(jié)晶區(qū)停留留時間和溫溫度，以使再結(jié)結(jié)晶的晶粒粒內(nèi)產(chǎn)生形形變回復(fù)的的多邊化亞亞結(jié)構(gòu)；2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼④在鐵素體-奧氏體兩兩相區(qū)選擇擇適宜的總總壓下量和和軋制溫度度；⑤控制冷卻速度。2.2微微合金化鋼鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)控制冷卻卻后的優(yōu)質(zhì)質(zhì)中板2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼背景具有鐵素體體-珠光體體組織的低低合金鋼和和微合金化化鋼的屈服服強(qiáng)度的極極限約為460MPa。若要求更高高強(qiáng)度和韌韌性的配合合，就需要要考慮選擇擇其它類型型組織的低低合金鋼，如采用相相變強(qiáng)化的的方法，因因而發(fā)展了了低碳貝氏氏體型、低低碳索氏體體型及低碳碳馬氏體型型鋼。Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼主要是適當(dāng)當(dāng)降低鋼的含含碳量以改改善韌性，由此造成成的強(qiáng)度損失可可由加入合合金元素通通過控制軋軋制和控制制冷卻后形形成低碳貝貝氏體或馬馬氏體的相相變強(qiáng)化的的方法得到到補(bǔ)償。配合加入微合金金化元素，如鈮以細(xì)細(xì)化晶粒并并進(jìn)一步提提高韌性。。Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼一、低碳貝貝氏體型鋼鋼貝氏體鋼的的發(fā)展過程程20世紀(jì)紀(jì)20年年代，Robertson首先先發(fā)現(xiàn)鋼的的中溫轉(zhuǎn)變變產(chǎn)物，隨隨后Devenport和和Bain等等人對這種種組織進(jìn)行行了大量細(xì)細(xì)致的研究究，直到1934年““貝氏體體”術(shù)術(shù)語的提出出，貝氏體體結(jié)構(gòu)及其其相變機(jī)制制一直是人人們研究的的重點(diǎn)。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼由于貝氏氏體轉(zhuǎn)變變的溫度度范圍界界于珠光光體與馬馬氏體之之間，相相應(yīng)地貝貝氏體組組織兼?zhèn)鋫淞烁邷販剞D(zhuǎn)變產(chǎn)產(chǎn)物的塑塑韌性和和低溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的強(qiáng)強(qiáng)度，具具有良好好的強(qiáng)韌韌性配合合，從而而引起人人們的極極大關(guān)注注。但早期的的貝氏體體鋼一般般是通過過等溫淬淬火工藝藝獲得，，由于工工藝復(fù)雜雜使其大大規(guī)模生生產(chǎn)應(yīng)用用受到限限制。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼20世世紀(jì)50年年代末期期，英國國的Irvine和和Pickering等等人率率先發(fā)明明了具有有高的貝貝氏體淬淬透性Mo-B系系貝氏體體鋼，通通過Mo、、W、、B等元元素的加加入使一一定尺寸寸的工件件在空冷冷條件下下即可得得到以貝貝氏體為為主的組組織，從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了貝氏氏體鋼生生產(chǎn)的工工藝變革革：盡管管Mo的價價格較高高，而且且為了降降低貝氏氏體轉(zhuǎn)變變起始溫溫度（BS），改善善強(qiáng)韌性性，還須須添加其其他合金金元素復(fù)復(fù)合金化化，致使使鋼的成成本進(jìn)一一步增加加，但是是Mo-B系系貝氏氏體鋼還還是得到到了一定定的發(fā)展展。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼20世世紀(jì)70年年代，方方鴻生教教授等人人的研究究發(fā)現(xiàn)：：Mn在一一定含量量時，使使鋼的C曲曲線形狀狀發(fā)生變變化。Mn在在過冷奧奧氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變中具具有特殊殊的再分分配規(guī)律律。對Mn-B鋼鋼中Mn富富集因子子的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果表表明在600℃℃左右右的溫度度區(qū)間內(nèi)內(nèi)，Mn在在α和和γ兩兩相中的的濃度無無明顯區(qū)區(qū)別，而而在α/γ界界界面富富集程度度很大。。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Mn在相相界面的的濃度峰峰勢必對對界面遷遷移產(chǎn)生生釘扎作作用即溶質(zhì)拖曳曳作用，使鐵素素體生長長顯著推推遲。此外，Mn在在相界面面的富集集也降低低了相界界附近奧奧氏體基基體內(nèi)碳碳的活度度及活度度梯度，，導(dǎo)致致碳在奧奧氏體中中擴(kuò)散速速度降低低，此即即所謂溶質(zhì)類拖拖曳作用用，進(jìn)一步步抑制了了鐵素體體生長。。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼由于溶質(zhì)質(zhì)拖曳和和類拖曳曳作用，，導(dǎo)致該該合金的的γ→αα轉(zhuǎn)變曲曲線在600℃左左右出現(xiàn)現(xiàn)“河灣灣”形狀狀。此此拖曳作作用還顯顯著降低低貝氏體體相變驅(qū)驅(qū)動力及及貝氏體體相變溫溫度，細(xì)細(xì)化貝氏氏體尺寸寸。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼低碳貝氏氏體型鋼鋼的組織織和成分分低碳貝氏體體鋼在軋制制或正火后后控制冷卻卻，直接得得到低碳貝氏體體組織。與相同碳含含量的鐵素素體-珠光光體組織鋼鋼相比具有有更高的強(qiáng)強(qiáng)度和良好好的韌性。。利用貝氏氏體相變強(qiáng)強(qiáng)化，鋼的的屈服強(qiáng)度度可達(dá)到490MPa~780MPa。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼低碳貝氏體體鋼的化學(xué)學(xué)成分:w(C)=0.10%~0.20%，w(Mo)=0.30%~0.60%，，w(Mn)=0.60%~1.60%，，w(B)=0.001%~0.005%，w(V)=0.04%~0.10%，w(Nb)或或w(Ti)=0.010%~0.06%，并經(jīng)常加w(Cr)=0.4%~0.7%。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼低碳貝氏體體型鋼中的的合金化:主加合金元元素鉬和硼是能顯著推推遲先共析析鐵素體和和珠光體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變，而對對貝氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變推遲較較少。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼圖2-7低低碳鉬鋼鋼和鉬硼鋼鋼的過冷奧奧氏體恒溫溫轉(zhuǎn)變開始始曲線再加入錳、鉻、鎳鎳等元素，進(jìn)進(jìn)一步推遲遲先共析鐵鐵素體和珠珠光體轉(zhuǎn)變變，并使BS點(diǎn)下降，以以獲得下貝貝氏體組織織。通過微合金金化，充分分發(fā)揮鈮、鈦、釩釩的細(xì)化晶粒粒和沉淀強(qiáng)強(qiáng)化的作用用。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼典型的低碳碳貝氏體型型鋼:14MnMoV和14MnMoVBRE鋼是我國發(fā)發(fā)展的典型型的低碳貝貝氏體型鋼鋼，其屈服服強(qiáng)度為490MPa級。。主要用于于制造容器器的板材和和其它鋼結(jié)結(jié)構(gòu)。板厚厚小于14mm時，，在熱軋態(tài)態(tài)即可得到到貝氏體；；板厚大于于14mm時，需要要正火處理理。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼為了提高鋼鋼的室溫和和低溫韌性性，改善焊焊接性，發(fā)發(fā)展了超低碳貝氏氏體鋼，鋼的含碳碳量降低到到w(C)=0.02%，并加入入w(Ti)=0.01%使之成成為Mn-Mo-Nb-Ti-B超低低碳貝氏體體型鋼。通通過控制軋軋制和控制制冷卻可以以得到高位位錯密度的的細(xì)小貝氏氏體組織。。這種鋼可可在0℃以以下溫度條條件下服役役。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼方鴻生教教授等人人研究的的Mn系及及Mn-B系貝貝氏體鋼鋼：突破了為為獲空冷冷貝氏體體必須加加昂貴Mo、、W的傳傳統(tǒng)成分分設(shè)計思思路。Mn原原料的的價格約約為Mo的的1/50。。高的貝氏氏體空冷冷淬透性性和較低低的貝氏氏體轉(zhuǎn)變變起始溫溫度（Bs）），有有利于大大件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)空冷自自硬，且且具備足足夠的韌韌性；Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼無需添加加多量合合金元素素進(jìn)行復(fù)復(fù)合金化化，成分分簡單，，成本低低；摒棄了Mo-B系系貝氏體體鋼限于于低碳為為主的傳傳統(tǒng)，設(shè)設(shè)計出不不同性能能、用途途的中高高碳、中中碳Mn系系貝氏體體體鋼系系列鋼種種，該鋼鋼免除了了淬火或或淬回火火工序，，降低了了淬火過過程中產(chǎn)產(chǎn)生的變變形，開開裂，氧氧化和脫脫碳傾向向；有效地縮縮短了工工藝流程程并節(jié)省省能源，，因此近近年來已已在我國國多個產(chǎn)產(chǎn)品中得得到應(yīng)用用。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼二、針狀狀鐵素體體型鋼針狀鐵素素體鋼是是鋼材在在控制軋軋制后空空冷過程程中通過切變變和擴(kuò)散散相變形成由位位錯列陣陣和位錯錯胞組成成的非等等軸鐵素素體鋼。。相變開開始發(fā)生生在較上上貝氏體體為高的的溫度范范圍里，，反映在在連續(xù)冷冷卻轉(zhuǎn)變變圖上，，貝氏體體區(qū)被鐵鐵素體區(qū)區(qū)所掩蓋蓋。這類類鋼的顯微組織織是低碳或超超低碳的的針狀鐵鐵素體，，與低碳碳貝氏體體很相似似，但由由于含C量極低低，故鐵鐵素體板板條的相相界上不不存在碳碳化物。。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼針狀鐵素素體型鋼鋼的合金金化低碳是為了Nb的碳碳化物沉沉淀，含含C量一一般不低低于0.06%，高于于這一水水平，C的偏析析將引起起韌性的的下降，，這是由由于高碳碳區(qū)往往往成為斷斷裂的微微孔形核核核心。。Mn的含含量根據(jù)據(jù)鋼板厚厚度和要要求的強(qiáng)強(qiáng)度水平平?jīng)Q定，一般在在1.4%~2.2%之間。。Mn推推遲鐵素素體-珠珠光體相相變，降降低BS點(diǎn)，使使細(xì)晶晶粒的的針狀狀鐵素素體在在450℃℃以下下形成成；Mn也是是固溶溶強(qiáng)化化的元元素。。2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Mo的的含量量也根根據(jù)鋼鋼板厚厚度確確定在0.15%~0.6%之之間。。Mo能能有效效地推推遲鐵鐵素體體而不不影響響貝氏氏體相相變；Mo與與Mn聯(lián)合合使用用還有有利于于得到到細(xì)晶晶粒的的針狀狀鐵素素體而而不是是粗大大的多多邊形形鐵素素體。。當(dāng)Mo被被Cu-Ni-Cr代替替時，，通過過控制制軋制制，也也可以以得到到針狀狀鐵素素體。。2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Nb的的含量量一般般在0.04%~0.06%之間間，通通過沉沉淀相相Nb(C,N)的的析出出能有有效地地產(chǎn)生生沉淀淀強(qiáng)化化，并且且在奧奧氏體體熱軋軋時，，沉淀淀相Nb(C,N)也可可以細(xì)細(xì)化晶晶粒。。顯微組組織和和性能能特點(diǎn)點(diǎn)細(xì)晶粒粒的多多邊化化鐵素素體、、30%以以上的的針狀狀鐵素素體片片、高高度彌彌散的的滲碳碳體質(zhì)質(zhì)點(diǎn)、、少量量島狀狀的馬馬氏體體-奧奧氏體體塊和和細(xì)而而彌散散的Nb(C,N)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)。2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼這類鋼鋼由于于缺乏乏足夠夠的C去鎖鎖住位位錯，，因而而未鎖鎖住的的部分分可以以導(dǎo)致致位錯錯運(yùn)動動而不不能突突然引引發(fā)屈屈服點(diǎn)點(diǎn)的自自由位位錯的的產(chǎn)生生，從從而顯示出出連續(xù)續(xù)的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變變曲線線。這種力力學(xué)行行為與與鐵素素體-珠光光體鋼鋼相比比，在在許多多場合合是十十分有有利的的，比比如在在管線線建設(shè)設(shè)中。。軋材材可以以精確確地就就位成成形。。這類類鋼的的屈服服強(qiáng)度度一般般大于于470MPa，伸伸長率率大于于20%，，室溫溫沖擊擊值大大于80J。2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼X70級管管線鋼鋼拉伸伸試驗(yàn)驗(yàn)曲線線Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼典型針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼鋼種種針狀鐵鐵素體體型鋼鋼的典典型鋼鋼種為為Mn-Mo-Nb鋼，，其化化學(xué)成成分范范圍為為w(C)≤0.10%，w(Mn)=1.6%~2.0%，，w(Mo)=0.2%~0.6%，，w(Nb)=0.04%~0.06%，，有時時還加加w(V)=0.06%，w(Ti)=0.01%。這類鋼通通常用堿堿性氧氣氣轉(zhuǎn)爐冶冶煉，用用鋁脫氧氧，并且且S含量量很低（（大約為為0.05%左左右）；；或者用用稀土處處理，控控制硫化化物的形形態(tài)，提提高橫向向沖擊性性能。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼這類鋼和和低碳貝貝氏體型型鋼一樣樣，不僅具有有良好的的低溫韌韌性，而而且還具具有良好好的焊接接性能，已成功功地應(yīng)用于制制造寒帶帶輸送石石油和天然氣的的管線。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼西氣東輸輸工程三、鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼背景由于傳統(tǒng)統(tǒng)的低合合金高強(qiáng)強(qiáng)度鋼對汽車壓壓力加工工件來說說，沒有有具備足足夠的冷冷成形性性，因而需需要改善善其強(qiáng)度度-成形形性的綜綜合性能能以滿足足汽車沖沖壓成型型件的要要求。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼顯微組織織特點(diǎn)把傳統(tǒng)的的低合金金高強(qiáng)度度的顯微微組織，，即鐵素素體加珠珠光體改成鐵素體加加馬氏體體（實(shí)際際上還包包含少量量奧氏體體）的雙雙相組織織，其顯微組織織特征是是20%左右的的馬氏體呈小島狀狀或纖維維狀分布布在80%左右右的鐵素體基體上。。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼一方面使鋼中的的碳在奧奧氏體發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)變變析出先先共析鐵鐵素體時時集中在在奧氏體體中，當(dāng)當(dāng)奧氏體體轉(zhuǎn)變成成馬氏體體（含碳碳量偏高高）時，，將引起起體積和和形狀變變化，并并且鐵素素體相中中的間隙隙碳原子子相對較較為貧化化；另一方面面，在一定定冷卻條條件或應(yīng)應(yīng)變誘發(fā)發(fā)下的馬馬氏體相相變將在在馬氏體體區(qū)域產(chǎn)產(chǎn)生殘余余應(yīng)力，，在鐵素素體中激激發(fā)出高高密度的的可動位位錯（由由于鐵素素體中的的碳、氮氮量極低低，位錯錯不易被被釘扎））。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼性能特點(diǎn)點(diǎn)具有較低低的屈服服強(qiáng)度，，且是連連續(xù)屈服服；同時時在屈服服發(fā)生以以后，鐵鐵素體中中的位錯錯運(yùn)動互互相纏結(jié)結(jié)，因而而繼續(xù)塑塑性變形形所需應(yīng)應(yīng)力迅速速增加，，表現(xiàn)為為高的應(yīng)應(yīng)變硬化化速率。。此外加之之有強(qiáng)韌韌的馬氏氏體島或或纖維和和很細(xì)的的鐵素體體晶粒及及結(jié)合牢牢固的馬馬氏體/鐵素體體界面，，使得塑塑性變形形主要發(fā)發(fā)生在鐵鐵素體相相中，所所以表現(xiàn)現(xiàn)為高的的均勻伸伸長率和和高的強(qiáng)強(qiáng)度。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼連續(xù)的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線線，低的的屈服應(yīng)應(yīng)力，高高的應(yīng)變變硬化速速率和優(yōu)優(yōu)良的抗抗拉強(qiáng)度度與塑性性配合生產(chǎn)工藝藝及類型型由于雙相組織織既可以以通過亞亞臨界溫溫度范圍圍內(nèi)的退退火獲得得，也可可以通過過熱軋后后的控制制冷卻來來獲得。因此生生產(chǎn)上通通常又把把雙相鋼鋼分為退火雙相相鋼和熱軋雙相相鋼。并且它它們在合合金化上上也有明明顯的區(qū)區(qū)別。退火雙相相鋼熱軋雙相相鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼退火雙相相鋼又稱稱熱處理理雙相鋼鋼：將鋼加熱熱到亞臨界溫溫度范圍圍（即在A+F兩兩相區(qū)））內(nèi)，形形成20%左右右的奧氏氏體，然然后空冷冷或快冷冷即可得得到鐵素素體加馬馬氏體組組織。當(dāng)當(dāng)鋼長時時間在A+F兩兩相區(qū)內(nèi)內(nèi)退火時時，鋼中的合合金元素素將在奧奧氏體和和鐵素體體之間重重新分配配，其中奧奧氏體形形成元素素碳、錳錳等將富富集于奧奧氏體中中，這樣樣就提高高了奧氏氏體的穩(wěn)穩(wěn)定性，，從而抑抑制了珠珠光體的的轉(zhuǎn)變，，保證鋼鋼中的奧奧氏體在在空冷條條件下得得到馬氏氏體。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼熱軋雙相相鋼在熱軋狀狀態(tài)下，，通過控控制轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)臺的冷冷卻，使使鋼形成成80%左右的的鐵素體體發(fā)生多多邊化，，C和其其它合金金元素在在剩余的的奧氏體體島中富富集，提提高奧氏氏體的穩(wěn)穩(wěn)定性，，而避免免形成珠珠光體和和貝氏體體，最后后得到鐵鐵素體加加馬氏體體的雙相相組織。。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼其典型的的化學(xué)成成分范圍圍是：w(C)=0.04%~0.10%，，w(Mn)=0.8%~1.8%，w(Si)=0.9%~1.5%，w(Mo)=0.3%~0.4%，w(Cr)=0.4%~0.6%，以以及微合合金元素素V等。。2.3低低碳貝貝氏體型型鋼、針針狀鐵素素體型鋼鋼及鐵素素體-馬馬氏體雙雙相鋼Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼四、低碳碳調(diào)質(zhì)鋼鋼提高高低低合合金金高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼的的另另一一途途徑徑，，是是采采用用低低碳碳低低合合金金鋼鋼淬淬火火獲獲得得低低碳碳馬馬氏氏體體，，然然后后進(jìn)進(jìn)行行高高溫溫回回火火，，獲獲得得低碳碳索索氏氏體體組組織織，從從而而得得到到良良好好的的綜綜合合機(jī)機(jī)械械性性能能和和焊焊接接性性。。這類類鋼鋼一一般般在在調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)狀狀態(tài)態(tài)下下供供貨貨。。既既有有較較高高的的強(qiáng)強(qiáng)度度，，又又有有較較好好的的韌韌性性、、塑塑性性和和焊焊接接性性。。2.3低低碳碳貝貝氏氏體體型型鋼鋼、、針針狀狀鐵鐵素素體體型型鋼鋼及及鐵鐵素素體體-馬馬氏氏體體雙雙相相鋼鋼Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼低碳碳調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼鋼的合合金金化化設(shè)設(shè)計計原原則則與與鐵鐵素素體體－－珠珠光光體體型型熱熱軋軋和和正正火火鋼鋼不不一一樣樣。。其其強(qiáng)強(qiáng)度度主主要要不不直直接接取取決決于于合合金金元元素素的的含含量量，，而而取取決決于于含含碳碳量量。。美國國最最具具有有代代表表性性的的這這類類鋼鋼是是T-1鋼鋼。。該該鋼鋼淬淬火火后后獲獲得得低低碳碳的的板板條條馬馬氏氏體體組組織織，，具具有有很很好好的的強(qiáng)強(qiáng)度度與與韌韌性性。。Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼其合金化特特點(diǎn)是：①把C含量量限制在0.12％％以下，這這樣可以保保證優(yōu)良的的焊接性與與低溫韌性性；②為了保證證最低限度度的淬透性性，復(fù)合地地加入少量量Mn、Ni、Cr、Mo、、B等元素素；③少量的V提高了鋼鋼的回火穩(wěn)穩(wěn)定性，使使焊接時的的熱影響區(qū)區(qū)變窄；④加入少量量的Cu是是為了提高高鋼的抗大大氣腐蝕能能力。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼T-1鋼是是美國早期期發(fā)展的一一種含Cr、Ni的的低碳調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼，主要要用于壓力力容器、橋橋梁、工程程機(jī)械和塔塔式結(jié)構(gòu)等等。日本的HT-80型型的Welten80C類似似T-1鋼鋼，但不含含Ni和V，故抗應(yīng)應(yīng)力腐蝕能能力高，在在日本用來來制造-30℃的大大型球形貯貯罐。我國GQ-702和和GQ-705屬于于這類鋼。。2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼HY-80鋼是美國國σs=540~687MPa的調(diào)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼鋼，低溫下下有高的韌韌性與防爆爆性能，用用于制造潛潛艇這類的的耐壓外殼殼。日本的的NS-63、英國國的Q1鋼鋼和我國的的GQ-604鋼類類似于此類類鋼。HY-130鋼是σs=883MPa的韌韌性優(yōu)良的的低碳調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼，主要要用于海洋洋和宇航等等重要結(jié)構(gòu)構(gòu)。我國發(fā)展的的σs=600~700MPa級的的無Ni、、Cr低碳碳調(diào)質(zhì)鋼，，如14MnMoVN和14MnMoNbB等等，主要用用于制造中中溫高壓鍋鍋爐及石油油、化工作作的中溫高高壓容器等等。Chapter2工程構(gòu)構(gòu)件用合金金結(jié)構(gòu)鋼2.3低低碳貝氏體體型鋼、針針狀鐵素體體型鋼及鐵鐵素體-馬馬氏體雙相相鋼209級潛潛艇是是德國國專為為出口口建造造的，，但正正是該該級潛潛艇為為德國國戰(zhàn)后后潛艇艇樹立立了赫赫赫豐豐碑，，以其其出色色的性性能創(chuàng)創(chuàng)造了了常規(guī)規(guī)潛艇艇出口口數(shù)量量最多多，使使用國國家最最多的的兩項(xiàng)項(xiàng)世界界紀(jì)錄錄，成成為世世界市市場上上的““名牌牌產(chǎn)品品”。。209級級潛艇艇根據(jù)據(jù)不同同國家家的需需要，，有1100噸噸、1200噸噸、1300噸噸、1400噸噸和1500噸噸多種種型號號。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼典型的的209級級潛艇艇采用用單殼殼體結(jié)結(jié)構(gòu)，，艇體體為優(yōu)優(yōu)質(zhì)HY-80鋼，安全全潛深深可達(dá)達(dá)300米米，水水下最最大航航速23節(jié)節(jié)，主主要武武器是是8具具533mm魚魚雷發(fā)發(fā)射管管，攜攜帶魚魚雷14枚枚，部部分型型號還還有發(fā)發(fā)射““捕鯨鯨叉””反艦艦導(dǎo)彈彈的能能力。。209級級潛艇艇提高高了集集中控控制和和自動動化水水平，，可靠靠性高高且維維修工工作量量少，，因而而僅配配備了了30多名名艇員員。Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2.3低低碳貝貝氏體體型鋼鋼、針針狀鐵鐵素體體型鋼鋼及鐵鐵素體體-馬馬氏體體雙相相鋼所謂““新一代代鋼鐵鐵材料料”就是是使用用現(xiàn)有有的設(shè)設(shè)備（（或略略加改改造）），用用一種種便宜宜的辦辦法（（不是是加入入合金金元素素，增增加成成本的的辦法法），，也不不是大大變形形量，，低溫溫扎制制的辦辦法）），在在比較較高的的溫度度下扎扎制鋼鋼材，，在扎扎制過過程鋼鋼材產(chǎn)產(chǎn)生相相變，，“形形變誘誘導(dǎo)鐵鐵素體體相變變”，，通過過改變變鋼材材物理理性能能和顯顯微組組織，，得到到超細(xì)細(xì)顯微微組織織，提提高鋼鋼材的的力學(xué)學(xué)性能能，也也就是是在性性能價價格比比提高高和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性優(yōu)良良的情情況下下，保保持鋼鋼材韌韌性和和塑性性的同同時，，把現(xiàn)現(xiàn)在鋼鋼材的的強(qiáng)度度提高高一倍倍，使使用壽壽命提提高一一倍，，從而而得到到良好好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益和和社會會效益益。2.4新新一代代鋼鐵鐵材料料Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼背景鋼鐵是是結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料的主主體，迄今今為止止仍然然是可可加工工性能能最好好、性性能價價格比比最合合理、、生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)模模最大大、供供給能能力最最強(qiáng)及及循環(huán)環(huán)利用用性最最佳的的基礎(chǔ)礎(chǔ)原材材料之之一。?？梢砸哉f，，鋼鐵鐵作為為結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料的主主導(dǎo)地地位仍仍然是是不可可替代代的。。20世世紀(jì)堪堪稱是是世界界鋼鐵鐵業(yè)大大發(fā)展展的世世紀(jì)，，全球球鋼產(chǎn)產(chǎn)量從從20世紀(jì)紀(jì)初的的2850萬噸噸猛增增到2000年年的8.43億億噸，，增長長了近近29倍。。在此此期間間，鋼鋼鐵業(yè)業(yè)科學(xué)學(xué)技術(shù)術(shù)發(fā)展展迅速速，新新工藝藝、新新技術(shù)術(shù)、新新品種種和新新裝備備大量量涌現(xiàn)現(xiàn)。2.4新新一代代鋼鐵鐵材料料Chapter2工工程構(gòu)構(gòu)件用用合金金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼近年來來，世世界鋼鋼鐵業(yè)業(yè)的形形勢發(fā)發(fā)生了了新變變化。。受西西方經(jīng)經(jīng)濟(jì)復(fù)復(fù)蘇和和我國國經(jīng)濟(jì)濟(jì)快速速增長長的影影響，，全球球鋼材材需求求日趨趨強(qiáng)勁勁。2003年年，世世界鋼鋼產(chǎn)量量達(dá)到到了9.63億億噸，，其中中約80%的新新增產(chǎn)產(chǎn)量來來自亞亞洲，，其中中大部部分來來自我我國。。我國國鋼產(chǎn)產(chǎn)量在在由2001年年的1.516億噸噸增至至2003年的的2.201億億噸的的同時時，鋼鋼材價價格一一路攀攀升，，效益益得到到明顯顯改善善。2003年年，CRU國際際鋼材材價格格指數(shù)數(shù)達(dá)到到106.8，，創(chuàng)13年年以來來的新新高；；我國國國內(nèi)內(nèi)鋼材材市場場價格格指數(shù)數(shù)也達(dá)達(dá)到了了104.5，，創(chuàng)近近年之之最。。Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼2.4新新一一代代鋼鋼鐵鐵材材料料需求求鋼鐵鐵業(yè)業(yè)的的快快速速發(fā)發(fā)展展也也引引發(fā)發(fā)了了““資源源、、能能源源和和環(huán)環(huán)境境”方方面面的的問問題題。。鋼鋼鐵鐵業(yè)業(yè)的的競競爭爭日日益益升升級級，，用用戶戶要要求求也也不不斷斷提提高高。。所所有有這這些些問問題題給給鋼鋼鐵鐵業(yè)業(yè)的的持持續(xù)續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定定發(fā)發(fā)展展帶帶來來了了嚴(yán)嚴(yán)峻峻的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)，，因因此此，，依依靠靠科科技技進(jìn)進(jìn)步步不不斷斷提提高高鋼鋼鐵鐵產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量，，按按照照““節(jié)約約、、回回收收和和再再利利用用”的的原原則則，，開開發(fā)發(fā)質(zhì)質(zhì)量量更更高高、、性性能能更更好好、、壽壽命命更更長長和和性性能能價價格格比比更更高高的的先先進(jìn)進(jìn)鋼鋼鐵鐵結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料，，比比任任何何時時候候都都顯顯得得緊緊迫迫和和必必要要。。Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼2.4新新一一代代鋼鋼鐵鐵材材料料進(jìn)入入21世世紀(jì)紀(jì)，，輕輕量量節(jié)節(jié)能能汽汽車車、、大大跨跨度度重重載載橋橋梁梁、、深深井井采采油油管管和和大大口口徑徑輸輸油油（（氣氣））管管、、大大型型工工程程機(jī)機(jī)械械、、大大型型高高性性能能船船舶舶、、高高層層建建筑筑等等的的升升級級換換代代，，又又對鋼鋼鐵鐵材材料料的的性性能能和和使使用用壽壽命命提提出出了了更更高高的的要要求求。按按照照““節(jié)節(jié)約約，，回回收收，，再再利利用用””原原則則，，突突破破冶冶金金資資源源和和冶冶金金環(huán)環(huán)保保這這一一新新的的制制約約矛矛盾盾，，開開發(fā)發(fā)性性能能更更好好、、壽壽命命更更長長、、性性能能價價格格比比更更高高的的先先進(jìn)進(jìn)鋼鋼鐵鐵結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料勢勢在在必必行行。。2.4新新一一代代鋼鋼鐵鐵材材料料Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼我國國當(dāng)當(dāng)前前冶冶金金行行業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)展展的的重重點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)從以以工工藝藝結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)調(diào)整整為為主主轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到到以以產(chǎn)產(chǎn)品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)調(diào)整整為為主主。在在鋼鋼鐵鐵總總量量增增加加、、高高需需求求基基本本建建設(shè)設(shè)用用長長型型材材增增加加時時，，板板帶帶比比和和板板管管比比應(yīng)應(yīng)相相應(yīng)應(yīng)地地增增長長。。社社會會經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的發(fā)發(fā)展展對對鋼鋼材材都都有有了了更更高高的的要要求求，，這這也也是是我我國國工工業(yè)業(yè)化化走走向向逐逐步步成成熟熟的的標(biāo)標(biāo)志志。。重視視制制造造執(zhí)執(zhí)行行系系統(tǒng)統(tǒng)（（MES））的的建建設(shè)設(shè)，，迅迅速速推推進(jìn)進(jìn)鋼鋼鐵鐵業(yè)業(yè)的的信信息息化化建建設(shè)設(shè)和和管管理理技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展，，從從而而使使我我國國能能早早日日實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)從““鋼鋼鐵鐵大大國國””向向““鋼鋼鐵鐵強(qiáng)強(qiáng)國國””的的跨跨越越。Chapter2工工程程構(gòu)構(gòu)件件用用合合金金結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼2.4新新一一代代鋼鋼鐵鐵材材料料日本本于于1997年年提提出出了了STX-21““Ultra-Steel（（超超級級鋼鋼））研研究究計計劃劃””，，分分兩兩個個5年年實(shí)實(shí)施施，，第第一一個個5年年他他們們就就投投入入了了10億億美美金金，，目目標(biāo)標(biāo)是是10年年內(nèi)內(nèi)開開發(fā)發(fā)出出強(qiáng)強(qiáng)度度相相當(dāng)當(dāng)于于現(xiàn)現(xiàn)有有鋼鋼鐵鐵材材料料兩兩倍倍的的超超級級鋼鋼，，用用于于道道路路、、橋橋梁梁、、高高層層建建筑筑等等基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)設(shè)施施建建材材的的更更新新?lián)Q換代代。。主主要要研研究究開開發(fā)發(fā)800MPa級級易易焊焊接接的的鐵鐵素素體體-珠珠光光體體型型低低合合金金鋼鋼、、耐耐延延遲遲破破壞壞和和疲疲勞勞破破壞壞的