文档介绍：第2章 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。
%〔质量分数，下同〕的普通碳素钢的根底上，通
指标
采用形变诱导F相变，可把F晶粒细化到2-5μm〔碳钢〕和1～2μm〔微合金钢〕。碳钢的σs由200MPa提高到350～400MPa；低合金钢由350～400MPa提高到600～700MPa。
低碳铁素体/珠光体钢超细晶钢材生产工艺控制和不同的制品
微珠光体低合金高强度钢
石油、天然气开发，需要大量输送管线。油气管线
用钢要求有很好的焊接性、低温韧度和强度等综合性能。
输送油气距离越长，压力越大，质量要求也越高。油气
管线用钢开展为微P低合金高强度钢。
强化
机理
对F-P钢, P量每↑10%，将使TK↑22℃。
油气管线用钢:↓C, <%；为保证σ，
就必须采用其它不损害或少损害焊接性和
韧度的强化措施。
→ 析出强化和晶粒细化↑钢性能。
→Nb、V、Ti微合金化和控轧处理工艺。
控制轧制和控制冷却技术
高温形变热处理→F大幅度晶粒细化→↑强度和韧度。
控制轧制和控制冷却的组织变化模式图
图中轧制温度向右边降低，上层表示奥氏体组织变化，下层表示奥氏体开始相变后组织及F核的形成
图 各种轧制程序模式图
CR：控制轧制 ；AcC:控制冷却
3、微合金元素的作用
Nb、V、Ti单元或复合是常用的，其作用主要
有细化晶粒组织和析出强化。微合金元素细化钢
晶粒主要通过以下两种方式：
〔1〕阻止加热时奥氏体晶粒长大
〔2〕抑制奥氏体形变再结晶
在热加工过程中，奥氏体会发生形变再结晶
使晶粒回复粗大。但应变动态析出Nb、V、Ti的
碳氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上起钉轧
作用，有效地阻止奥氏体再结晶时晶界和位错的
运动，从而抑制奥氏体形变再结晶。
沉淀析出强化相主要是低温下析出的Nb(C，N)和VC。
Nb≤%时，ΔσG＞Δσph；Nb≥%时，Δσph
增量大大增加，而ΔσG保持不变。V引起析出强化增量
Δσph最显著，而Ti的作用处于Nb和V之间。
微合金元素对钢的屈服强度的影响
〔σG：晶粒细化的奉献σPh：析出强化的奉献〕
针状铁素体钢
对于一些强度、焊接性、低温冲击韧性等要
求更高的场合，还必须采用针状铁素体低合金
高强度钢。
根本
特点
针状铁素体〔acicular ferrite，简写AF〕
钢实际上属于超低碳贝氏体钢。
≤％C + 适量Mn、Mo、Nb等 →具有
高密度位错〔1010cm－2〕亚结构的“针状F〞
组织〔超低碳B〕。σs 达700~800MPa，低
温冲击韧性、焊接性更好.
用于现场焊接条件及其寒冷地带管线。被
称为21世纪的控轧钢。
低碳贝氏体和马氏体钢
~%，使
用状态组织为B的钢。贝氏体钢通常是在轧制空
冷或控制冷却，直接获得B组织。
由于B的相变强化，低碳贝氏体钢与相同含碳
量的铁素体-珠光体型钢相比，具有更高的强度和
良好的韧度，屈服强度可达450~980MPa .
主要
特点
合金元素是保证在较宽的冷速范
围内获得以贝氏体为主的组织
成分特点: ?
%左右Mo + 微量B〔%〕
+Mn、Cr、Ni等+Nb、Ti、V
主要用于制造容器的板材和其他
钢结构。
14MnMoV和14MnMoVBRE钢是我国开展的
低碳贝氏体钢，屈服强度为490MPa级
低碳马氏体钢
工程机械上相对运动部件和低温下使用部件，
要求有更高的强度和良好的韧性。
≤%C，参加Mo、Nb、V、B及控制Mn或Cr与之
配合→ 淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。
BHS-1钢的成分为。
锻轧后空冷或直接淬火并自回火。到达合金调质钢调质
后的性能水平。
制造汽车的轮臂托架、操纵杆、车轴、转向联动节和
拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。
双相钢
成分
主要成分为： ~%C，~%Si，
~%Mn，~%Cr，~%Mo，
少量V 、Nb、Ti。〔质量分数〕
组织
F+M组织，F基体上分布不连续岛
状混合型M〔<20%〕→ 双相钢。
F中非常干净，C、N等间隙原子很
少；C和Me大局部在M中.
强度 MPa