文档介绍：1
武汉理工大学材料学院
School of Materials Science and Engineering, WUT
Chapter 2 工程结构钢
热轧钢板
* Weiping YE
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本章要点
工程结构钢基本要求
低合金高强度结构钢的合金化
铁素体-珠光体钢
微珠光体低合金高强度钢
针状铁素体钢
低碳贝氏体和马氏体钢
双相钢
新一代钢铁材料
低合金高强度钢发展趋势
* Weiping YE
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工程结构钢
工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类钢种。在钢总产量中,工程结构钢占90%左右。工程结构钢包括碳素钢和低合金高强度钢。
%的普通碳素钢的基础上,通过添加一种或多种少量合金元素(低于3%),使钢的强度明显高于碳素钢的一类工程结构用钢,统称低合金高强度钢。
按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、耐磨钢、钢筋钢、钢轨钢及其他专业用钢等
* Weiping YE
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工程结构钢基本要求
工程结构件长期受静载;互相无相对运动
受大气(海水)的侵蚀;有些构件受疲劳冲击;
一般在-50~100℃范围内使用;
如:桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击.
服役
条件
生产
工艺
焊接是构成金属结构的常用方法;一般都要
经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺
技术
要求
1、足够的强度与韧度(特别是低温韧度);
2、良好的焊接性和成型工艺性;
3、良好的耐腐蚀性; 4、低的成本。
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低合金高强度结构钢的合金化
Me对HSLA力学性能影响
C
↑固溶强化效果和珠光体含量,低成本。
↑C,↓塑、韧性,↓焊接性、冷成型。
%C,TK为-50℃,%C,TK为50℃
%以下
Si
最常用且较经济的元素。强化F较显著,
1%Si,σs↑85MPa,↑TK,量多时可大为
降低塑韧性,所以Si控制在<%
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低合金高强度结构钢的合金化
Me对HSLA力学性能影响
Mn
固溶强化作用大,1%Mn,σs↑33MPa。
约有3/4量溶入F中,弱的细晶作用,↓TK。
同样量多时可大为降低塑韧性.
所以Mn控制在<%。
Nb/V
Ti/Al
形成稳定细小的K等,粒子2~10nm,
既细晶又沉淀强化,↑σs,↑δ、AK,
综合效果↓TK。改善焊接性。
作用顺序:Ti>Nb>Al>V。
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低合金高强度结构钢的合金化
Me对HSLA力学性能影响
Re
脱氧去硫吸氢作用,改善塑韧性,↓TK
所以,低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳,
稍高的锰含量,并适当用硅强化。
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合金元素对低合金高强度钢的固溶强化
钢的韧-脆转折温度与碳含量的关系
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(a)强化机制的影响(b)成分的影响
图 F-P钢的各种强化机制和成份对屈服强度和韧-脆转折温度的影响
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低合金高强度结构钢的合金化
Me对焊接性和耐大气腐蚀性的影响
C
C↑→焊缝处硬化与脆化倾向↑,焊接裂
纹↑。提高淬透性的Me种类及其数量也应适
当控制,如Cr、Mn、Mo、Ni等。
Cu
P
↑耐大气腐蚀性最有效的元素。一般含量:
~% Cu ,~% P 。↑P,冷脆
和时效倾向增加。→用Al脱氧→细晶粒钢。
复合加入适量元素,则↑钢耐蚀性效果更佳。
如090CuPCrNi-A、 09CuP、09CuPCrNi-B