金属学与热处理第十一章第三节工程用钢

第十一章工业用钢一、概述结构钢包括工程结构钢和机械零件用结构钢。工程结构钢是指专门用来制造工程结构件一大类钢种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。如桥梁、船舶、屋架、车辆、锅炉、容器等。工作特点：一般不作相对运动，承受长期静载荷；有一定使用温度。

第三节工程结构用钢

性能要求：要求构件在静载荷长期作用下结构稳定，须有较高的刚度、屈服强度、抗拉强度，且塑性韧性好，有较小的冷脆倾向和耐蚀性。良好的工艺性（冷变形性和焊接性），工程结构钢包括碳素钢（Wc≤0.2)和低合金高强度钢。二、工程结构用钢的力学性能特点（一）屈服现象屈服现象是低碳钢所具有的力学性能特点，表现为其工程应力-应变曲线上存在上、下屈服点和屈服平台。吕德斯带:是屈服现象中的不均匀塑性变形区穿过不同晶粒在试样表面产生的痕迹，是许多晶粒协调变形的结果。消除方法:预变性法、减少间隙溶质原子量（加入固定C、N原子的强碳化物形成元素，如Ti、Nb等）（二)应变时效和淬火时效应变时效：构件用钢经冷塑性变形后，在室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为应变时效。淬火时效：低碳钢加热到接近Ac1温度淬火，于室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为淬火时效。Fe2.4C和Fe16N2析出应变时效和淬火时效增加钢的冷脆转变温度。（三）冷脆倾向性工程构件，当使用温度降低时，可能由塑性断裂转变为脆性断裂，这一现象称为冷脆。材料组织状态对冷脆转变温度有影响，钢中出现针状铁素体或魏氏组织提高冷脆转变温度；上贝氏体冷脆转变温度。冶炼方法：平炉优于侧吹转炉；镇静钢优于沸腾钢。这主要与钢中S、P、N、O等杂质有关。三、合金元素对工程结构用钢性能的影响（一）对力学性能的影响由于工程用钢在热轧空冷态使用，所以合金化提高强度的途径主要有：固溶强化、细化晶粒、增加珠光体数量及沉淀强化等方法。（二）对焊接性的影响焊接性是指再简单可行的焊接条件下，钢件焊接后不产生裂纹、并获得良好的焊缝区性能。碳当量：当大于0.4~0.5%，焊接性差。（三）对耐大气腐蚀性能的影响合金元素Cu加入在表面形成氧化保护膜；它溶入铁素体可提高其电极电位，有利于提高钢的耐蚀性。Cu加入常在0.25%左右，若大于0.5%，将导致热脆。P也是提高耐蚀性的元素，但应加以限制。加入Cr、Ni、Ti可提高铁素体电极电位，提高钢的耐蚀性。四、常用的工程结构用钢(一）碳素结构钢用量占钢材总产量的70~80%；含碳量低(0.06~0.38%),S、P含量较高；通常热轧空冷态供应，塑性高，焊接性好；通常以热轧板、带、棒及型钢使用；适用：焊接、铆接、栓接等。常用牌号

Q195常用作铁钉，铁丝,薄板

Q275代替30钢，40钢制造普通零件(如齿轮,链轮)一般以热轧空冷状态供应。此外还有一些专门用钢，如造船钢、桥梁钢、压力容器钢等。需特殊性能检验和质量检验项目。上一级1、成分

wc=≤0.2%，wMn=0.8～1.7%，wSi≤0.55%

2、性能特点⑴高的屈服点与良好的塑韧性，低的冷脆转变温度。低合金高强度结构钢的屈服点提高30～50%.δ5=17～23%.Akv＞34J⑵良好的焊接性能。⑶较好的耐蚀性。上一级（二）低合金高强度结构钢主要加入合金元素Mn，还加入V、Ti、Nb、细化晶粒，提高韧性。加入RE提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。通常热轧状态使用，也可在正火及正火加回火状态下使用。上一级3.典型牌号及应用典型牌号：Q345(16Mn)，σb＝345MPa，具有较高的强度、良好的塑性和低温韧性、焊接性。16Mn是工程用高强度低合金钢中产量最多，用途极广的钢种。主要用于生产钢筋、建筑钢结构等。Q390(15MnTi、16MnNb、15MnV)→制造桥梁、船舶、容器。铸钢中的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%