合金元素对低合金高强度钢性能的影响.pdf

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1、２０１５年第７期（总第１６０期）江西建材应用研究合金元素对低合金高强度钢性能的影响■石煜威，詹景元■郑州大学土木工程学院，河南郑州　４５０００１摘要：与碳素结构钢相比，低合金高强度钢具有强度高、综合性能好、使用寿命程中析出的碳化物更细小、均匀，淬火组织的微笑晶粒及高密度位错保长、应用范围广、比较经济等优点。本文主要通过探究各种合金元素加留到较高温度，其中硅元素作用尤为突出，１％－２％的硅元素就能够有入到合金钢中起到的各种作用，阐述了低合金高强度结构钢在合金元素效抑制渗碳体在低温回火时的析出，最终使得大量的碳依然保留在马添加量和添加类

2、别的研究。氏体中。关键词：低合金高强度钢合金元素３　合金元素对钢材韧性的影响钢在冲击力的作用下抵抗断裂的能力称为韧性，是体现材料强度低合金高强度钢是一类可焊接的低碳工程结构用钢，其含碳量通和塑性的一个综合指标，韧性好的材料强度和塑性都能达到较高的水常小于０．２５％，比普通碳素结构钢较高的屈服点σｓ或屈服强度σ０．２平。钢材的韧化，相对应着减小脆化，寻求高强度同时有高韧性的材（３０－８０ｋｇｆ／ｍｍ２）和屈强比σｓ／σｂ（０．６５－０．９５），较好的冷热加工成料，是重要的研究课题。可以通过减少钢中的Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｈ、Ｏ以及其他型性，良好

3、的焊接性，较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好有害元素的含量，其目的是减少它们在晶界的偏聚，既达到了抑制回火的抗大气、海水等腐蚀能力，其合金元素含量较低，一般在２．５％以下，脆性倾向的效果，也使延迟破坏和环境脆化的敏感性大大下降，最终改虽然合金的元素所占比重很少，但对低合金高强度钢的力学性能有着善钢的韧性。另外，一方面合金元素通过控制淬透性、相变温度、析出至关重要的作用。常用的合金元素按照其在钢的强化机制中的作用可物形态而起作用，效果随不同添加量而发生复杂的变化，从而改善显微分为以下几类：固溶强化元素Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、

4、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ等；细化晶粒元组织；另一方面，合金元素可以改善基体本身的韧性，通过影响基体的素Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ等；沉淀硬化元素Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ等以及相变强化元素塑形特性，即通过影响位错摩擦力，交叉滑移的难易程度而达到目的。Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｏ。４　合金元素对氧化与腐蚀的影响１　合金元素对奥氏体化的影响钢材的腐蚀问题是在钢材使用及研究面对的难题，有许多种措施奥氏体形成和发展的过程包括奥氏体晶粒在铁素体与碳化物边界可以延缓或抑制铁在潮湿环境中的腐蚀，而某些合金元素加入进去，可处生核并长大；奥氏体成分的均匀化；剩余碳化物的溶解；在高温停

5、留以达到很好的效果，可以在钢材的表面形成一层氧化保护膜，其中铬、时奥氏体晶粒的长大粗化等过程，在合金元素在钢材中的加入对这些硅、铝等效果最为显著，但这些元素的加入量不是越多越好，需要控制过程有较大的影响。（１）部分合金钢中含有碳化物形成元素，其组织在一定的范围内，硅、铝元素含量较高时会降低钢材的韧性，使钢材变的碳化物比渗碳体更稳定，因此在奥氏体化加热过程中碳化物比较难得更脆，一般以它们作为辅加元素。另外，加入少量的铜、磷元素可以溶解，急需要较高的温度和较长的时间，实验表明，合金元素形成碳化提高低合金高强度钢在大气中的耐腐蚀性。物的倾

6、向的强弱与碳化物的溶解难度成正比。（２）奥氏体晶粒的粗化５　结语过程是非常重要的，但是一些元素对这过程会产生阻碍作用，部分碳化钢材相对于混凝土，木材，砌体等其他材料有着明显的优势，其适物在未溶解的状态下阻碍了奥氏体晶界的迁移，含有元素钼、钨、钒、用范围也在不断地扩大，当今工程类建筑、桥梁、厂房等的兴建都有赖铌、钛等的钢，在奥氏体加热的过程中，相对于其他元素比较容易获得于钢材技术的大幅提升，但是钢材的性能的多样化依然有很大的进步细晶粒的组织。空间，在未来相当长的一段时间内还是需要深入研究的方向，其中特别２　合金元素对强度的影响是合金元

7、素对低合金高强度钢材的性能改造方面有待探究，钢材的性碳原子的作用，在合金钢发生马氏体相变的过程中起到固溶强化能的进一步提升将会给土木工程建设注入新的活力和力量。的效果，以获得超高强度，在低温回火时，从马氏体中沉淀出ε－碳化物，但是不会引起强度的再度升高，碳含量的增加，会对强度以外的其参考文献他性能产生不利影响，所以只要强度满足要求，碳含量不宜过高。［１］赵顺波．钢结构设计原理．郑州大学出版社，２００７．（１）第一个作用，铬、镍、钼、钒、锰、铌、硅等合金元素，钢材中的这［２］黄贞益．低合金高强度钢成分—组织—性能控制与再制造．南京理些

8、元素能够提高的钢的淬透性，使马氏体组织的产生更加容易，能够保工大学，２０１１．证钢的强度，在这些元素之间进行相互的比较，锰、铬、钼、钒提高淬透［３］王涛亮．低合金高强度钢研究进展．金属热处理，２０１５．性的作用更加明显。（２）第二个作