金屬學(xué)與熱處理第十一章第三節(jié)工程用鋼

第十一章工業(yè)用鋼一、概述結(jié)構(gòu)鋼包括工程結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)械零件用結(jié)構(gòu)鋼。工程結(jié)構(gòu)鋼是指專(zhuān)門(mén)用來(lái)制造工程結(jié)構(gòu)件一大類(lèi)鋼種。在鋼總產(chǎn)量中，工程結(jié)構(gòu)鋼占90％左右。如橋梁、船舶、屋架、車(chē)輛、鍋爐、容器等。工作特點(diǎn)：一般不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，承受長(zhǎng)期靜載荷；有一定使用溫度。

第三節(jié)工程結(jié)構(gòu)用鋼

性能要求：要求構(gòu)件在靜載荷長(zhǎng)期作用下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，須有較高的剛度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，且塑性韌性好，有較小的冷脆傾向和耐蝕性。良好的工藝性（冷變形性和焊接性），工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼（Wc≤0.2)和低合金高強(qiáng)度鋼。二、工程結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)（一）屈服現(xiàn)象屈服現(xiàn)象是低碳鋼所具有的力學(xué)性能特點(diǎn)，表現(xiàn)為其工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)上存在上、下屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)。呂德斯帶:是屈服現(xiàn)象中的不均勻塑性變形區(qū)穿過(guò)不同晶粒在試樣表面產(chǎn)生的痕跡，是許多晶粒協(xié)調(diào)變形的結(jié)果。消除方法:預(yù)變性法、減少間隙溶質(zhì)原子量（加入固定C、N原子的強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti、Nb等）（二)應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效應(yīng)變時(shí)效：構(gòu)件用鋼經(jīng)冷塑性變形后，在室溫放置較長(zhǎng)時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變時(shí)效。淬火時(shí)效：低碳鋼加熱到接近Ac1溫度淬火，于室溫放置較長(zhǎng)時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為淬火時(shí)效。Fe2.4C和Fe16N2析出應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效增加鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。（三）冷脆傾向性工程構(gòu)件，當(dāng)使用溫度降低時(shí)，可能由塑性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，這一現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆。材料組織狀態(tài)對(duì)冷脆轉(zhuǎn)變溫度有影響，鋼中出現(xiàn)針狀鐵素體或魏氏組織提高冷脆轉(zhuǎn)變溫度；上貝氏體冷脆轉(zhuǎn)變溫度。冶煉方法：平爐優(yōu)于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)于沸騰鋼。這主要與鋼中S、P、N、O等雜質(zhì)有關(guān)。三、合金元素對(duì)工程結(jié)構(gòu)用鋼性能的影響（一）對(duì)力學(xué)性能的影響由于工程用鋼在熱軋空冷態(tài)使用，所以合金化提高強(qiáng)度的途徑主要有：固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、增加珠光體數(shù)量及沉淀強(qiáng)化等方法。（二）對(duì)焊接性的影響焊接性是指再簡(jiǎn)單可行的焊接條件下，鋼件焊接后不產(chǎn)生裂紋、并獲得良好的焊縫區(qū)性能。碳當(dāng)量：當(dāng)大于0.4~0.5%，焊接性差。（三）對(duì)耐大氣腐蝕性能的影響合金元素Cu加入在表面形成氧化保護(hù)膜；它溶入鐵素體可提高其電極電位，有利于提高鋼的耐蝕性。Cu加入常在0.25%左右，若大于0.5%，將導(dǎo)致熱脆。P也是提高耐蝕性的元素，但應(yīng)加以限制。加入Cr、Ni、Ti可提高鐵素體電極電位，提高鋼的耐蝕性。四、常用的工程結(jié)構(gòu)用鋼(一）碳素結(jié)構(gòu)鋼用量占鋼材總產(chǎn)量的70~80%；含碳量低(0.06~0.38%),S、P含量較高；通常熱軋空冷態(tài)供應(yīng)，塑性高，焊接性好；通常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用；適用：焊接、鉚接、栓接等。常用牌號(hào)

Q195常用作鐵釘，鐵絲,薄板

Q275代替30鋼，40鋼制造普通零件(如齒輪,鏈輪)一般以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)。此外還有一些專(zhuān)門(mén)用鋼，如造船鋼、橋梁鋼、壓力容器鋼等。需特殊性能檢驗(yàn)和質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目。上一級(jí)1、成分

wc=≤0.2%，wMn=0.8～1.7%，wSi≤0.55%

2、性能特點(diǎn)⑴高的屈服點(diǎn)與良好的塑韌性，低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈服點(diǎn)提高30～50%.δ5=17～23%.Akv＞34J⑵良好的焊接性能。⑶較好的耐蝕性。上一級(jí)（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼主要加入合金元素Mn，還加入V、Ti、Nb、細(xì)化晶粒，提高韌性。加入RE提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。通常熱軋狀態(tài)使用，也可在正火及正火加回火狀態(tài)下使用。上一級(jí)3.典型牌號(hào)及應(yīng)用典型牌號(hào)：Q345(16Mn)，σb＝345MPa，具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和低溫韌性、焊接性。16Mn是工程用高強(qiáng)度低合金鋼中產(chǎn)量最多，用途極廣的鋼種。主要用于生產(chǎn)鋼筋、建筑鋼結(jié)構(gòu)等。Q390(15MnTi、16MnNb、15MnV)→制造橋梁、船舶、容器。鑄鋼中的Wc=0.2~0.6%,主要加入Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti合金元素，S、P限制在0.04%