chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼課件

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2022/12/26chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2022/12/26chd第2章工程結(jié)1概念指專門用來制造各種工程結(jié)構(gòu)的一大類鋼種，如制造橋梁、船體、油井或礦井用鋼、鋼軌、高壓容器、管道和建筑鋼結(jié)構(gòu)等。組織熱軋態(tài)或正火態(tài)使用的低C鋼;組織為F+P;B或M。性能要求足夠高的強度、良好的塑性;適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;良好的工藝性能。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼概念chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2大橋船舶屋架壓力容器chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼大橋船舶屋架壓力容器chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼3工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金高強度鋼。低合金高強度鋼是指在碳含量低于0.25%（質(zhì)量分數(shù)，下同）的普通碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過添加一種或多種少量合金元素（低于3%），使鋼的強度明顯高于碳素鋼的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼，統(tǒng)稱低合金高強度鋼。

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金高強度鋼。chd第2章工程45碳素結(jié)構(gòu)鋼1、碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的分類、成分及性能特點

1)編號Q＋屈服點＋質(zhì)量等級＋脫氧Q：表示屈服強度屈服點：分為5個等級：195，215，235，255，275（MPa）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼5碳素結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼56質(zhì)量等級：分A，B，C，D四個等級，表示對沖擊試驗的要求不一樣。A：不要求，B：20℃時≥27J。C：0℃時≥27J，D：－20℃≥27J。脫氧：鎮(zhèn)靜鋼：不表示。沸騰鋼：F；半鎮(zhèn)靜鋼：b。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼6質(zhì)量等級：chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼672)特點：(1)碳含量較低。0.06-0.38%C(2)熱軋態(tài)供貨，不需熱處理，組織為F＋P。(3)S，P含量隨質(zhì)量等級提高而減少。3)用途主要用于工程結(jié)構(gòu)鋼。產(chǎn)量大。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼72)特點：chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼72、Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是Fe、C、Mn、Si、S、P

1）CC強度上升，塑韌性下降，焊接性能下降、冷脆性及時效敏感性增加；2）MnMn是殘留物，可以減輕S的有害性；3）Si作為脫氧劑殘留于鋼中，可提高鋼的強度硬度及彈性，降低塑韌性；4）S煉鋼中殘留的有害物質(zhì)（熱脆）。5）PP也為有害物質(zhì)（冷脆）。H-氫脆O-夾雜有害物質(zhì)chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是1）83、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通用的工程構(gòu)件用鋼之一，具有一定的強度、塑性及良好的焊接性；5）Q275C、Si、Mn含量較高，具有較高的強度及硬度較好的塑性及耐磨性，而塑性較低。4）Q255良好的強度、塑韌性、焊接性及冷熱壓力加工。2）Q215C、Mn含量低，強度不高，塑韌性好，同時具有良好的焊接性能及工藝成型性。1）Q195C、Mn含量低，強度不高，塑韌性高；chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼3、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通9Q195（0.06-0.12%C）、Q215（0.09-0.15%C）、Q235（A（0.14-0.22%C）、B（0.12-0.20%C））、Q255（0.18-0.28%C）、Q275（0.28-0.38%C）

碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用屈服強度表示。這類鋼主要用于制造一般的機械零件和工程構(gòu)件。屈σsQ195chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Q195（0.06-0.12%C）、Q215（0.09-0.10chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼11chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼12chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼13chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼14chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼15chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼16chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼172.1工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求

工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；互相無相對運動受大氣（海水）的侵蝕；有些構(gòu)件受疲勞沖擊；一般在-50~100℃范圍內(nèi)使用；如：橋梁、船舶等受到像風(fēng)力或海浪沖擊.服役條件生產(chǎn)工藝焊接是構(gòu)成金屬結(jié)構(gòu)的常用方法；一般都要經(jīng)過如剪切、沖孔、熱彎、深沖等成型工藝技術(shù)要求

1、足夠的強度與韌度（特別是低溫韌度）；2、良好的焊接性和成型工藝性；3、良好的耐腐蝕性；4、低的成本。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.1工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；互相18組織熱軋態(tài)或正火態(tài)使用的低C鋼;組織為F+P;B或M。性能要求足夠高的強度、良好的塑性;適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;良好的工藝性能。2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼組織2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼192.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化

1、Me對低合金高強度鋼力學(xué)性能的影響C↑固溶強化效果和珠光體含量，低成本?！麮，↓塑、韌性，↓焊接性、冷成型。如0.1%C，TK為-50℃，0.3%C，TK為50℃一般均應(yīng)限制在0.2%以下Si

最常用且較經(jīng)濟的元素。強化F較顯著，1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多時可大為降低塑韌性，所以Si控制在<1.1%chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化

1、Me對低合金高強度鋼20Mn

固溶強化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。約有3/4量溶入F中，弱的細晶作用，↓TK。同樣量多時可大為降低塑韌性.所以Mn控制在<1.8%。Nb\VTi\Al形成穩(wěn)定細小的K等，粒子2~10nm，既細晶又沉淀強化，↑σs，↑δ、AK，綜合效果↓TK。改善焊接性。作用順序:Ti>Nb>Al>V。Re脫氧去硫吸氫作用，改善塑韌性，↓TK所以，低合金高強度鋼的基本成分應(yīng)考慮低碳，稍高的錳含量，并適當(dāng)用硅強化。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Mn固溶強化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。Nb21

合金元素對低合金高強度鋼的固溶強化

鋼的韌－脆轉(zhuǎn)折溫度與碳含量的關(guān)系

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼合金元素對低合金高強度鋼的固溶強化22（a）強化機制的影響（b）成分的影響圖鐵素體-珠光體鋼的各種強化機制和成份對屈服強度和韌-脆轉(zhuǎn)折溫度的影響

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼（a）強化機制的影響（b）23細化晶粒的主要措施有：1）用Al脫氧時形成AlN質(zhì)點；2）用Ti、Nb、V等元素合金化時形成碳化物、氮化物以及碳氮化物（如圖所示）3）用Cr、Ni、Mn等元素降低A3溫度，使奧氏體在更低溫度轉(zhuǎn)移而細化鐵素體晶粒和珠光體區(qū)域。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼細化晶粒的主要措施有：3）用Cr、Ni、Mn等chd第224沉淀強化利用V、Nb、Ti的微合金化，使過冷奧氏體發(fā)生相間沉淀和鐵素體中析出彌散的碳化物和碳氮化物，產(chǎn)生沉淀強化。微合金鋼中的主要沉淀強化相有VC、NbC、TiC以及Nb(C,N)等。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼沉淀強化利用V、Nb、Ti的微合金化，使過冷奧氏體發(fā)252、Me對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響優(yōu)良的焊接性是指：焊接工藝簡單；焊縫與母材結(jié)合牢固，強度不低于母材；焊縫的熱影響區(qū)保持足夠的強度與韌性，沒有裂紋及各種缺陷。控制CC↑→焊縫處硬化與脆化傾向↑，焊接裂紋↑。提高淬透性的Me種類及其數(shù)量也應(yīng)適當(dāng)控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。CuP↑耐大氣腐蝕性最有效的元素。一般含量:0.025~0.25%Cu

，0.05~0.15％P

?！黀，冷脆和時效傾向增加?！肁l脫氧→細晶粒鋼。復(fù)合加入適量元素，則↑鋼耐蝕性效果更佳。如090CuPCrNi-A、09CuP、09CuPCrNi-Bchd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、Me對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響控制C↑→26時效現(xiàn)象低碳工程構(gòu)件經(jīng)加工或高溫冷卻后，在室溫或較低溫度下放置一段時間，鋼的性能會發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象。（淬火時效和機械時效）產(chǎn)生原因C、N等間隙原子偏聚或內(nèi)吸附于位錯等晶體缺陷處。提高硬度、降低塑性和韌度。如：某鋼板剛變形時，AK120J，十天后降為35J；焊接鋼板在三個月后由92J降為33J。當(dāng)然橋梁、船舶等突然斷裂的原因很多。共振、應(yīng)力波等chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼時效低碳工程構(gòu)件經(jīng)加工或高溫冷卻后，在室溫或較低溫度下放27常用工程結(jié)構(gòu)鋼

鐵素體-珠光體（F-P）鋼

碳素工程結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度鋼微合金鋼低碳貝氏體鋼和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼針狀鐵素體鋼低碳馬氏體鋼雙相鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼常用工程結(jié)構(gòu)鋼鐵素體-珠光體（F-P）鋼chd第2章工程282.3鐵素體-珠光體鋼最新研究成果：如F晶粒尺寸細化到μ級，則F-P類低合金高強度鋼的強度也可達到800MPaF-P類型是工程結(jié)構(gòu)鋼中最主要的一類鋼。有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。根據(jù)質(zhì)量要求分為A、B、C、D四個等級。A、B級為普通質(zhì)量級；C級為優(yōu)質(zhì)級；D級和E級為特殊質(zhì)量級，有低溫沖擊韌性要求。組織：10~25％片層狀P+75~90％多邊形F。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.3鐵素體-珠光體鋼最新研究成果：如F晶粒291、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通用的工程構(gòu)件用鋼之一，具有一定的強度、塑性及良好的焊接性；5）Q275C、Si、Mn含量較高，具有較高的強度及硬度較好的塑性及耐磨性，而塑性較低。4）Q255良好的強度、塑韌性、焊接性及冷熱壓力加工。2）Q215C、Mn含量低，強度不高，塑韌性好，同時具有良好的焊接性能及工藝成型性。1）Q195C、Mn含量低，強度不高，塑韌性高；chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼1、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通30Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是Fe、C、Mn、Si、S、P

1）CC強度上升，塑韌性下降，焊接性能下降、冷脆性及時效敏感性增加；2）MnMn是殘留物，可以減輕S的有害性；3）Si作為脫氧劑殘留于鋼中，可提高鋼的強度硬度及彈性，降低塑韌性；4）S煉鋼中殘留的有害物質(zhì)（冷脆）。5）PP也為有害物質(zhì)（冷脆）。H-氫脆O-夾雜有害物質(zhì)chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是1312、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（1）低碳，這類鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)一般小于0.25%，主要是為了獲得較好的塑性、韌性、焊接性能。（2）主加合金元素主要是Mn，加很少Cr和Ni，是經(jīng)濟性能較好的鋼種。Mn能細化珠光體和鐵素體晶粒；Mn的含量在1%~1.5%范圍內(nèi)可促進鐵素體在形變時發(fā)生交滑移，同時，錳還使三次滲碳體難于在鐵素體晶界析出，減少了晶界的裂紋源，這也將改善鋼的沖擊韌性。Mn的加入還可使Fe--Fe3C相圖中的S點左移，使基體中珠光體數(shù)量增多，致使強度不斷提高。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點設(shè)計準則chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（1）低碳，這類鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)一般小32（3）輔加合金元素Al、V、Ti、Nb等，既可產(chǎn)生沉淀強化作用，還可細化晶粒，從而使強韌性得以改善。（4）加入一定量的Cu和P，改善這類鋼的耐大氣腐蝕性能。Cu元素沉積在鋼的表面，具有正電位，成為附加陰極，使鋼在很小的陽極電流下達到鈍化狀態(tài)；P在鋼中可以起固溶強化的作用，也可以提高耐蝕性能；Ni和Cr都能促進鋼的鈍化，減少電化學(xué)腐蝕；（5）加入微量稀土元素可以脫硫去氣，凈化鋼材，并改善夾雜物的形態(tài)與分布，從而改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼（3）輔加合金元素Al、V、Ti、Nb等，既可產(chǎn)生沉淀強化作33低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶強韌化與控制技術(shù)

——2004年度國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎主要特點超細晶粒、高潔凈度、高均勻性。生產(chǎn)節(jié)約能源和資源，不用或少用Me，改善環(huán)境，↓成本，具有更高的經(jīng)濟效益。如何形成微米級的超細晶是該項目的核心技術(shù)和難點。具體指標采用形變誘導(dǎo)F相變，可把F晶粒細化到2-5μm（碳鋼）和1～2μm（微合金鋼）。碳鋼的σs由200MPa提高到350～400MPa；低合金鋼由350～400MPa提高到600～700MPa。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶強韌化與控制技術(shù)主要超細34

低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶鋼材生產(chǎn)工藝控制和不同的制品chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶鋼材生產(chǎn)工藝控制和不同的制品c352.4微珠光體低合金高強度鋼

石油、天然氣開發(fā)，需要大量輸送管線。油氣管線用鋼要求有很好的焊接性、低溫韌度和強度等綜合性能。輸送油氣距離越長，壓力越大，質(zhì)量要求也越高。油氣管線用鋼發(fā)展為微P低合金高強度鋼。強化機理

對F-P鋼,P量每↑10%，將使TK↑22℃。油氣管線用鋼:↓C,<0.1%；為保證σ，就必須采用其它不損害或少損害焊接性和韌度的強化措施?！龀鰪娀途Я＜毣撔阅堋！鶱b、V、Ti微合金化和控軋?zhí)幚砉に嚒hd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.4微珠光體低合金高強度鋼石油、天然氣開發(fā)，需要362、微合金元素的作用

Nb、V、Ti單元或復(fù)合是常用的，其作用主要有細化晶粒組織和析出強化。微合金元素細化鋼晶粒主要通過以下兩種方式：（1）阻止加熱時奧氏體晶粒長大（2）抑制奧氏體形變再結(jié)晶在熱加工過程中，奧氏體會發(fā)生形變再結(jié)晶使晶?；貜?fù)粗大。但應(yīng)變動態(tài)析出Nb、V、Ti的碳氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上起釘軋作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶時晶界和位錯的運動，從而抑制奧氏體形變再結(jié)晶。

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、微合金元素的作用chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼37

沉淀析出強化相主要是低溫下析出的Nb(C，N)和VC。Nb≤0.04%時，ΔσG＞Δσph；Nb≥0.04%時，Δσph增量大大增加，而ΔσG保持不變。V引起析出強化增量Δσph最顯著，而Ti的作用處于Nb和V之間。

微合金元素對鋼的屈服強度的影響（σG：晶粒細化的貢獻σPh：析出強化的貢獻）

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼沉淀析出強化相主要是低溫下析出的Nb(C，N)和VC。38Nb對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Nb對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼39V對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼V對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼403、微合金化與熱機械軋制（1）成分控制保證低碳，加入微量的一定量的微合金化元素，獲得極細的晶粒度。（2）熱機械軋制——熱軋控制

包括控制軋制和控制冷卻。其中，控制軋制實質(zhì)上是形變強化和相變強化的結(jié)合；控制冷卻時最大限度地細化鐵素體晶粒及獲得最佳的析出強化效應(yīng)。（3）微合金化元素的作用（如前面所述）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼3、微合金化與熱機械軋制（1）成分控制（2）熱機械軋制——熱41控制熱軋和控制冷卻的工藝參數(shù)（了解）軋制過程可分為加熱、粗軋和精軋三個階段。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼控制熱軋和控制冷卻的工藝參數(shù)（了解）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼42控制軋制和控制冷卻技術(shù)高溫形變熱處理→F大幅度晶粒細化→↑強度和韌度?？刂栖堉坪涂刂评鋮s的組織變化模式圖

圖中軋制溫度向右邊降低，上層表示奧氏體組織變化，下層表示奧氏體開始相變后組織及F核的形成

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼控制軋制和控制冷卻技術(shù)控制軋制和控制冷卻的組織變化模式圖圖43

圖

各種軋制程序模式圖

CR：控制軋制；AcC:控制冷卻

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼圖各種軋制程序模式圖chd第2章工程結(jié)442.5針狀鐵素體鋼

對于一些強度、焊接性、低溫沖擊韌性等要求更高的場合，還必須采用針狀鐵素體低合金高強度鋼?；咎攸c針狀鐵素體（acicularferrite，簡寫AF）鋼實際上屬于超低碳貝氏體鋼?！?.06％C+適量Mn、Mo、Nb等→具有高密度位錯（1010cm－2）亞結(jié)構(gòu)的“針狀F”組織（超低碳B）。σs達700~800MPa，低溫沖擊韌性、焊接性更好.用于現(xiàn)場焊接條件及其寒冷地帶管線。被稱為21世紀的控軋鋼。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.5針狀鐵素體鋼對于一些強度、焊接性、45合金元素的作用碳

低碳量是為了增加Nb的碳化物沉淀；降低對韌性的損害。錳

Mn推遲鐵素體-珠光體相變，降低BS點，使針狀的鐵素體在450℃以下形成；也是固溶強化元素。鉬Mo能有效地推遲鐵素體而不影響貝氏體相變；Mo與Mn聯(lián)合使用還有利于得到細晶粒的針狀鐵素而不是粗大的多邊形鐵素體。鈮通過沉淀相Nb(C,N)的析出能有效地產(chǎn)生沉淀強化，并且在奧氏體熱軋時，沉淀相Nb(C,N)也可以細化晶粒。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼合金元素的作用chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼46針狀鐵素體鋼的用途應(yīng)用于制造寒帶輸送石油和天然氣的管線。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼針狀鐵素體鋼的用途應(yīng)用于制造寒帶輸送石油和天然氣的管線。ch472.6低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼是指含碳量為0.10~0.15%，使用狀態(tài)組織為B的鋼。貝氏體鋼通常是在軋制空冷或控制冷卻，直接獲得B組織。由于B的相變強化，低碳貝氏體鋼與相同含碳量的鐵素體-珠光體型鋼相比，具有更高的強度和良好的韌度，屈服強度可達450~980MPa.chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.6低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼是指含碳量為48顯著推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲較少。低碳貝氏體鋼右圖：低碳鉬鋼和鉬硼鋼的過冷奧氏體恒溫轉(zhuǎn)變開始曲線。Mo和B的添加chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼顯著推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲49進一步推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，以獲得具有更高強度和低得多的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的下貝氏體組織。右圖低碳貝氏體鋼中貝氏體的抗拉強度和韌脆轉(zhuǎn)化溫度的關(guān)系再加入Mn、Cr、Ni等元素chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼進一步推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，50合金化

以0.5%Mo，或0.5%Mo+B為基礎(chǔ)，同時加入Mn，Cr，Ni及V，Ti，Nb。（1）Mo，B：保證空冷條件下獲得貝氏體組織。原因：強烈推遲先共析鐵素體析出和珠光體轉(zhuǎn)變。（2）Cr，Ni，Mn：增加淬透性，使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，便于得到下貝氏體組織，具有更低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。（3）V，Ti，Nb：細化晶粒，彌散強化。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼合金化chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼51主要特點合金元素是保證在較寬的冷速范圍內(nèi)獲得以貝氏體為主的組織成分特點:0.5%左右Mo+微量B（0.005%）+Mn、Cr、Ni等+Nb、Ti、V主要用于制造容器的板材和其他鋼結(jié)構(gòu)。

14MnMoV和14MnMoVBRE鋼是我國發(fā)展的低碳貝氏體鋼，屈服強度為490MPa級chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼主要合金元素是保證在較寬的冷速范成分特點:主要用52低碳馬氏體鋼工程機械上相對運動部件和低溫下使用部件，要求有更高的強度和良好的韌性?！?.16%C，加入Mo、Nb、V、B及控制Mn或Cr與之配合→淬火回火處理組織為低碳回火馬氏體。BHS-1鋼的成分為0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。鍛軋后空冷或直接淬火并自回火。達到合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后的性能水平。制造汽車的輪臂托架、操縱桿、車軸、轉(zhuǎn)向聯(lián)動節(jié)和拉桿等，也可用于冷墩、冷撥及制作高強度緊固件。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳馬氏體鋼工程機械上相對運動部件和低溫下使用部件，532.7雙相鋼成分主要成分為：~0.2%C，1.2~1.5%Si，0.8~1.5%Mn，~0.45%Cr，~0.4%Mo，少量V、Nb、Ti。（質(zhì)量分數(shù)）組織F+M組織，F(xiàn)基體上分布不連續(xù)島狀混合型M（<20%）→雙相鋼。F中非常干凈，C、N等間隙原子很少；C和Me大部分在M中.chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.7雙相鋼成分主要成分為：~0.2%C，1.2~1.54chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼55

強度MPa雙相鋼600400普通鋼

20010203040應(yīng)變/%雙相鋼和普通鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較性能低σs，且是連續(xù)屈服，無屈服平臺和上、下屈服；均勻塑變能力強，總延伸率較大，冷加工性能好；加工硬化率n值大，成型后σs可達500~700MPa。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼強度MPa56應(yīng)用沖壓型雙相鋼主要是板材，廣泛用于各種容器和汽車沖壓件。非沖壓雙相鋼有棒材、線材、鋼筋薄壁無縫鋼管等產(chǎn)品。鋼材經(jīng)熱軋后控制冷卻，得到F加M雙相鋼組織，然后經(jīng)冷撥、冷墩等工藝制成成品?？捎糜谄嚨拇罅汉蜐L型車輪，汽車的前后保險杠、發(fā)動機懸置梁等，使用雙相鋼可使汽車重量降低10~30%chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)沖壓型雙相鋼主要是板材，廣泛用chd第2章工程結(jié)57chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼58低合金高強度鋼發(fā)展趨勢

低碳超低碳<0.06%甚至<0.02%高純凈化微合金化技術(shù)控軋和控冷工藝超細晶?；詣踊诰€控制在線生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)合微合金化凈化鋼中的有害雜質(zhì)組織微細化計算機控制和性能預(yù)報

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度鋼發(fā)展趨勢低碳超低碳<0.06%甚至<0.0259采用超級鋼概念及技術(shù)構(gòu)造的超級結(jié)構(gòu)示意圖chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼采用超級鋼概念及技術(shù)構(gòu)造的超級結(jié)構(gòu)示意圖chd第2章工程結(jié)構(gòu)60chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼61工程構(gòu)件的基本要求工程構(gòu)件用鋼低碳貝氏體鋼、針狀鐵素體鋼及低碳馬氏體鋼鐵素體-珠光體剛工程構(gòu)件用鋼的合金化雙相鋼足夠的強度和韌性良好的工藝成型性和焊接性良好的耐蝕性合金元素對鋼力學(xué)性能的影響合金元素對鋼焊接性能的影響合金元素對鋼耐大氣腐蝕性能的影響碳素工結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼微合金化低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低碳貝氏體鋼針狀鐵素體鋼低碳馬氏體鋼成分、組織性能、應(yīng)用chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼工程構(gòu)件的基本要求工程構(gòu)件用鋼低碳貝氏體鋼、針狀鐵素體鋼及低62小結(jié)在微合金化成分設(shè)計的基礎(chǔ)上，正確的控軋和控冷工藝是關(guān)鍵因素。組織變化是在T-t-P三元處理過程中動態(tài)地進行的，從而獲得了優(yōu)異的復(fù)合強化。這是對傳統(tǒng)T-t二元處理的一個突破，從而對鋼的各種強化機制也有了新的認識與發(fā)展Ti、Nb、V等元素在控軋和控冷工藝過程的各個環(huán)節(jié)中起了重要作用。合適的量及其它們的復(fù)合加入使各強化機制得到了最佳的發(fā)揮chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼小結(jié)在微合金化成分設(shè)計的基礎(chǔ)上，正確的控軋和63演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain2022/12/26chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain202264chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2022/12/26chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2022/12/26chd第2章工程結(jié)65概念指專門用來制造各種工程結(jié)構(gòu)的一大類鋼種，如制造橋梁、船體、油井或礦井用鋼、鋼軌、高壓容器、管道和建筑鋼結(jié)構(gòu)等。組織熱軋態(tài)或正火態(tài)使用的低C鋼;組織為F+P;B或M。性能要求足夠高的強度、良好的塑性;適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;良好的工藝性能。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼概念chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼66大橋船舶屋架壓力容器chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼大橋船舶屋架壓力容器chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼67工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金高強度鋼。低合金高強度鋼是指在碳含量低于0.25%（質(zhì)量分數(shù)，下同）的普通碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過添加一種或多種少量合金元素（低于3%），使鋼的強度明顯高于碳素鋼的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼，統(tǒng)稱低合金高強度鋼。

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金高強度鋼。chd第2章工程6869碳素結(jié)構(gòu)鋼1、碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的分類、成分及性能特點

1)編號Q＋屈服點＋質(zhì)量等級＋脫氧Q：表示屈服強度屈服點：分為5個等級：195，215，235，255，275（MPa）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼5碳素結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼6970質(zhì)量等級：分A，B，C，D四個等級，表示對沖擊試驗的要求不一樣。A：不要求，B：20℃時≥27J。C：0℃時≥27J，D：－20℃≥27J。脫氧：鎮(zhèn)靜鋼：不表示。沸騰鋼：F；半鎮(zhèn)靜鋼：b。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼6質(zhì)量等級：chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼70712)特點：(1)碳含量較低。0.06-0.38%C(2)熱軋態(tài)供貨，不需熱處理，組織為F＋P。(3)S，P含量隨質(zhì)量等級提高而減少。3)用途主要用于工程結(jié)構(gòu)鋼。產(chǎn)量大。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼72)特點：chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼712、Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是Fe、C、Mn、Si、S、P

1）CC強度上升，塑韌性下降，焊接性能下降、冷脆性及時效敏感性增加；2）MnMn是殘留物，可以減輕S的有害性；3）Si作為脫氧劑殘留于鋼中，可提高鋼的強度硬度及彈性，降低塑韌性；4）S煉鋼中殘留的有害物質(zhì)（熱脆）。5）PP也為有害物質(zhì)（冷脆）。H-氫脆O-夾雜有害物質(zhì)chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是1）723、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通用的工程構(gòu)件用鋼之一，具有一定的強度、塑性及良好的焊接性；5）Q275C、Si、Mn含量較高，具有較高的強度及硬度較好的塑性及耐磨性，而塑性較低。4）Q255良好的強度、塑韌性、焊接性及冷熱壓力加工。2）Q215C、Mn含量低，強度不高，塑韌性好，同時具有良好的焊接性能及工藝成型性。1）Q195C、Mn含量低，強度不高，塑韌性高；chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼3、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通73Q195（0.06-0.12%C）、Q215（0.09-0.15%C）、Q235（A（0.14-0.22%C）、B（0.12-0.20%C））、Q255（0.18-0.28%C）、Q275（0.28-0.38%C）

碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用屈服強度表示。這類鋼主要用于制造一般的機械零件和工程構(gòu)件。屈σsQ195chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Q195（0.06-0.12%C）、Q215（0.09-0.74chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼75chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼76chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼77chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼78chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼79chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼80chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼812.1工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求

工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；互相無相對運動受大氣（海水）的侵蝕；有些構(gòu)件受疲勞沖擊；一般在-50~100℃范圍內(nèi)使用；如：橋梁、船舶等受到像風(fēng)力或海浪沖擊.服役條件生產(chǎn)工藝焊接是構(gòu)成金屬結(jié)構(gòu)的常用方法；一般都要經(jīng)過如剪切、沖孔、熱彎、深沖等成型工藝技術(shù)要求

1、足夠的強度與韌度（特別是低溫韌度）；2、良好的焊接性和成型工藝性；3、良好的耐腐蝕性；4、低的成本。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.1工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；互相82組織熱軋態(tài)或正火態(tài)使用的低C鋼;組織為F+P;B或M。性能要求足夠高的強度、良好的塑性;適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;良好的工藝性能。2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼組織2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼832.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化

1、Me對低合金高強度鋼力學(xué)性能的影響C↑固溶強化效果和珠光體含量，低成本?！麮，↓塑、韌性，↓焊接性、冷成型。如0.1%C，TK為-50℃，0.3%C，TK為50℃一般均應(yīng)限制在0.2%以下Si

最常用且較經(jīng)濟的元素。強化F較顯著，1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多時可大為降低塑韌性，所以Si控制在<1.1%chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化

1、Me對低合金高強度鋼84Mn

固溶強化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。約有3/4量溶入F中，弱的細晶作用，↓TK。同樣量多時可大為降低塑韌性.所以Mn控制在<1.8%。Nb\VTi\Al形成穩(wěn)定細小的K等，粒子2~10nm，既細晶又沉淀強化，↑σs，↑δ、AK，綜合效果↓TK。改善焊接性。作用順序:Ti>Nb>Al>V。Re脫氧去硫吸氫作用，改善塑韌性，↓TK所以，低合金高強度鋼的基本成分應(yīng)考慮低碳，稍高的錳含量，并適當(dāng)用硅強化。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Mn固溶強化作用大，1%Mn，σs↑33MPa。Nb85

合金元素對低合金高強度鋼的固溶強化

鋼的韌－脆轉(zhuǎn)折溫度與碳含量的關(guān)系

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼合金元素對低合金高強度鋼的固溶強化86（a）強化機制的影響（b）成分的影響圖鐵素體-珠光體鋼的各種強化機制和成份對屈服強度和韌-脆轉(zhuǎn)折溫度的影響

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼（a）強化機制的影響（b）87細化晶粒的主要措施有：1）用Al脫氧時形成AlN質(zhì)點；2）用Ti、Nb、V等元素合金化時形成碳化物、氮化物以及碳氮化物（如圖所示）3）用Cr、Ni、Mn等元素降低A3溫度，使奧氏體在更低溫度轉(zhuǎn)移而細化鐵素體晶粒和珠光體區(qū)域。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼細化晶粒的主要措施有：3）用Cr、Ni、Mn等chd第288沉淀強化利用V、Nb、Ti的微合金化，使過冷奧氏體發(fā)生相間沉淀和鐵素體中析出彌散的碳化物和碳氮化物，產(chǎn)生沉淀強化。微合金鋼中的主要沉淀強化相有VC、NbC、TiC以及Nb(C,N)等。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼沉淀強化利用V、Nb、Ti的微合金化，使過冷奧氏體發(fā)892、Me對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響優(yōu)良的焊接性是指：焊接工藝簡單；焊縫與母材結(jié)合牢固，強度不低于母材；焊縫的熱影響區(qū)保持足夠的強度與韌性，沒有裂紋及各種缺陷。控制CC↑→焊縫處硬化與脆化傾向↑，焊接裂紋↑。提高淬透性的Me種類及其數(shù)量也應(yīng)適當(dāng)控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。CuP↑耐大氣腐蝕性最有效的元素。一般含量:0.025~0.25%Cu

，0.05~0.15％P

?！黀，冷脆和時效傾向增加?！肁l脫氧→細晶粒鋼。復(fù)合加入適量元素，則↑鋼耐蝕性效果更佳。如090CuPCrNi-A、09CuP、09CuPCrNi-Bchd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、Me對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響控制C↑→90時效現(xiàn)象低碳工程構(gòu)件經(jīng)加工或高溫冷卻后，在室溫或較低溫度下放置一段時間，鋼的性能會發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象。（淬火時效和機械時效）產(chǎn)生原因C、N等間隙原子偏聚或內(nèi)吸附于位錯等晶體缺陷處。提高硬度、降低塑性和韌度。如：某鋼板剛變形時，AK120J，十天后降為35J；焊接鋼板在三個月后由92J降為33J。當(dāng)然橋梁、船舶等突然斷裂的原因很多。共振、應(yīng)力波等chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼時效低碳工程構(gòu)件經(jīng)加工或高溫冷卻后，在室溫或較低溫度下放91常用工程結(jié)構(gòu)鋼

鐵素體-珠光體（F-P）鋼

碳素工程結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度鋼微合金鋼低碳貝氏體鋼和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼針狀鐵素體鋼低碳馬氏體鋼雙相鋼chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼常用工程結(jié)構(gòu)鋼鐵素體-珠光體（F-P）鋼chd第2章工程922.3鐵素體-珠光體鋼最新研究成果：如F晶粒尺寸細化到μ級，則F-P類低合金高強度鋼的強度也可達到800MPaF-P類型是工程結(jié)構(gòu)鋼中最主要的一類鋼。有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。根據(jù)質(zhì)量要求分為A、B、C、D四個等級。A、B級為普通質(zhì)量級；C級為優(yōu)質(zhì)級；D級和E級為特殊質(zhì)量級，有低溫沖擊韌性要求。組織：10~25％片層狀P+75~90％多邊形F。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.3鐵素體-珠光體鋼最新研究成果：如F晶粒931、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通用的工程構(gòu)件用鋼之一，具有一定的強度、塑性及良好的焊接性；5）Q275C、Si、Mn含量較高，具有較高的強度及硬度較好的塑性及耐磨性，而塑性較低。4）Q255良好的強度、塑韌性、焊接性及冷熱壓力加工。2）Q215C、Mn含量低，強度不高，塑韌性好，同時具有良好的焊接性能及工藝成型性。1）Q195C、Mn含量低，強度不高，塑韌性高；chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼1、常用碳素工程結(jié)構(gòu)用鋼3）Q235C量適中，是最通94Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是Fe、C、Mn、Si、S、P

1）CC強度上升，塑韌性下降，焊接性能下降、冷脆性及時效敏感性增加；2）MnMn是殘留物，可以減輕S的有害性；3）Si作為脫氧劑殘留于鋼中，可提高鋼的強度硬度及彈性，降低塑韌性；4）S煉鋼中殘留的有害物質(zhì)（冷脆）。5）PP也為有害物質(zhì)（冷脆）。H-氫脆O-夾雜有害物質(zhì)chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Me對鋼組織、性能的影響碳素工程結(jié)構(gòu)鋼中的基本元素是1952、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（1）低碳，這類鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)一般小于0.25%，主要是為了獲得較好的塑性、韌性、焊接性能。（2）主加合金元素主要是Mn，加很少Cr和Ni，是經(jīng)濟性能較好的鋼種。Mn能細化珠光體和鐵素體晶粒；Mn的含量在1%~1.5%范圍內(nèi)可促進鐵素體在形變時發(fā)生交滑移，同時，錳還使三次滲碳體難于在鐵素體晶界析出，減少了晶界的裂紋源，這也將改善鋼的沖擊韌性。Mn的加入還可使Fe--Fe3C相圖中的S點左移，使基體中珠光體數(shù)量增多，致使強度不斷提高。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點設(shè)計準則chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（1）低碳，這類鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)一般小96（3）輔加合金元素Al、V、Ti、Nb等，既可產(chǎn)生沉淀強化作用，還可細化晶粒，從而使強韌性得以改善。（4）加入一定量的Cu和P，改善這類鋼的耐大氣腐蝕性能。Cu元素沉積在鋼的表面，具有正電位，成為附加陰極，使鋼在很小的陽極電流下達到鈍化狀態(tài)；P在鋼中可以起固溶強化的作用，也可以提高耐蝕性能；Ni和Cr都能促進鋼的鈍化，減少電化學(xué)腐蝕；（5）加入微量稀土元素可以脫硫去氣，凈化鋼材，并改善夾雜物的形態(tài)與分布，從而改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼（3）輔加合金元素Al、V、Ti、Nb等，既可產(chǎn)生沉淀強化作97低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶強韌化與控制技術(shù)

——2004年度國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎主要特點超細晶粒、高潔凈度、高均勻性。生產(chǎn)節(jié)約能源和資源，不用或少用Me，改善環(huán)境，↓成本，具有更高的經(jīng)濟效益。如何形成微米級的超細晶是該項目的核心技術(shù)和難點。具體指標采用形變誘導(dǎo)F相變，可把F晶粒細化到2-5μm（碳鋼）和1～2μm（微合金鋼）。碳鋼的σs由200MPa提高到350～400MPa；低合金鋼由350～400MPa提高到600～700MPa。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶強韌化與控制技術(shù)主要超細98

低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶鋼材生產(chǎn)工藝控制和不同的制品chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳鐵素體/珠光體鋼超細晶鋼材生產(chǎn)工藝控制和不同的制品c992.4微珠光體低合金高強度鋼

石油、天然氣開發(fā)，需要大量輸送管線。油氣管線用鋼要求有很好的焊接性、低溫韌度和強度等綜合性能。輸送油氣距離越長，壓力越大，質(zhì)量要求也越高。油氣管線用鋼發(fā)展為微P低合金高強度鋼。強化機理

對F-P鋼,P量每↑10%，將使TK↑22℃。油氣管線用鋼:↓C,<0.1%；為保證σ，就必須采用其它不損害或少損害焊接性和韌度的強化措施?！龀鰪娀途Я＜毣撔阅堋！鶱b、V、Ti微合金化和控軋?zhí)幚砉に嚒hd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.4微珠光體低合金高強度鋼石油、天然氣開發(fā)，需要1002、微合金元素的作用

Nb、V、Ti單元或復(fù)合是常用的，其作用主要有細化晶粒組織和析出強化。微合金元素細化鋼晶粒主要通過以下兩種方式：（1）阻止加熱時奧氏體晶粒長大（2）抑制奧氏體形變再結(jié)晶在熱加工過程中，奧氏體會發(fā)生形變再結(jié)晶使晶?；貜?fù)粗大。但應(yīng)變動態(tài)析出Nb、V、Ti的碳氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上起釘軋作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶時晶界和位錯的運動，從而抑制奧氏體形變再結(jié)晶。

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2、微合金元素的作用chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼101

沉淀析出強化相主要是低溫下析出的Nb(C，N)和VC。Nb≤0.04%時，ΔσG＞Δσph；Nb≥0.04%時，Δσph增量大大增加，而ΔσG保持不變。V引起析出強化增量Δσph最顯著，而Ti的作用處于Nb和V之間。

微合金元素對鋼的屈服強度的影響（σG：晶粒細化的貢獻σPh：析出強化的貢獻）

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼沉淀析出強化相主要是低溫下析出的Nb(C，N)和VC。102Nb對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼Nb對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼103V對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼V對微合金化鋼強度和塑性的影響chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼1043、微合金化與熱機械軋制（1）成分控制保證低碳，加入微量的一定量的微合金化元素，獲得極細的晶粒度。（2）熱機械軋制——熱軋控制

包括控制軋制和控制冷卻。其中，控制軋制實質(zhì)上是形變強化和相變強化的結(jié)合；控制冷卻時最大限度地細化鐵素體晶粒及獲得最佳的析出強化效應(yīng)。（3）微合金化元素的作用（如前面所述）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼3、微合金化與熱機械軋制（1）成分控制（2）熱機械軋制——熱105控制熱軋和控制冷卻的工藝參數(shù)（了解）軋制過程可分為加熱、粗軋和精軋三個階段。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼控制熱軋和控制冷卻的工藝參數(shù)（了解）chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼106控制軋制和控制冷卻技術(shù)高溫形變熱處理→F大幅度晶粒細化→↑強度和韌度?？刂栖堉坪涂刂评鋮s的組織變化模式圖

圖中軋制溫度向右邊降低，上層表示奧氏體組織變化，下層表示奧氏體開始相變后組織及F核的形成

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼控制軋制和控制冷卻技術(shù)控制軋制和控制冷卻的組織變化模式圖圖107

圖

各種軋制程序模式圖

CR：控制軋制；AcC:控制冷卻

chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼圖各種軋制程序模式圖chd第2章工程結(jié)1082.5針狀鐵素體鋼

對于一些強度、焊接性、低溫沖擊韌性等要求更高的場合，還必須采用針狀鐵素體低合金高強度鋼?；咎攸c針狀鐵素體（acicularferrite，簡寫AF）鋼實際上屬于超低碳貝氏體鋼。≤0.06％C+適量Mn、Mo、Nb等→具有高密度位錯（1010cm－2）亞結(jié)構(gòu)的“針狀F”組織（超低碳B）。σs達700~800MPa，低溫沖擊韌性、焊接性更好.用于現(xiàn)場焊接條件及其寒冷地帶管線。被稱為21世紀的控軋鋼。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.5針狀鐵素體鋼對于一些強度、焊接性、109合金元素的作用碳

低碳量是為了增加Nb的碳化物沉淀；降低對韌性的損害。錳

Mn推遲鐵素體-珠光體相變，降低BS點，使針狀的鐵素體在450℃以下形成；也是固溶強化元素。鉬Mo能有效地推遲鐵素體而不影響貝氏體相變；Mo與Mn聯(lián)合使用還有利于得到細晶粒的針狀鐵素而不是粗大的多邊形鐵素體。鈮通過沉淀相Nb(C,N)的析出能有效地產(chǎn)生沉淀強化，并且在奧氏體熱軋時，沉淀相Nb(C,N)也可以細化晶粒。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼合金元素的作用chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼110針狀鐵素體鋼的用途應(yīng)用于制造寒帶輸送石油和天然氣的管線。chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼針狀鐵素體鋼的用途應(yīng)用于制造寒帶輸送石油和天然氣的管線。ch1112.6低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼是指含碳量為0.10~0.15%，使用狀態(tài)組織為B的鋼。貝氏體鋼通常是在軋制空冷或控制冷卻，直接獲得B組織。由于B的相變強化，低碳貝氏體鋼與相同含碳量的鐵素體-珠光體型鋼相比，具有更高的強度和良好的韌度，屈服強度可達450~980MPa.chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼2.6低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體鋼是指含碳量為112顯著推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲較少。低碳貝氏體鋼右圖：低碳鉬鋼和鉬硼鋼的過冷奧氏體恒溫轉(zhuǎn)變開始曲線。Mo和B的添加chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼顯著推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲113進一步推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，以獲得具有更高強度和低得多的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的下貝氏體組織。右圖低碳貝氏體鋼中貝氏體的抗拉強度和韌脆轉(zhuǎn)化溫度的關(guān)系再加入Mn、Cr、Ni等元素chd第2章工程結(jié)構(gòu)鋼進一步推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，114合金化

以0.5%Mo，或0.5%Mo+B為基礎(chǔ)，同時加入Mn，Cr，Ni及V，Ti，Nb。（1）Mo，B：保證空冷條件下獲得貝氏體組織。原因：強烈推遲先共析鐵素體析出和珠光體轉(zhuǎn)變。（2）Cr，Ni，Mn：增加淬透性，使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，便于得到下貝氏體組織，具有更低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。（3）V，Ti，Nb：細化晶粒，彌散強化。chd第2章工