合金结构钢的分类和性能.ppt

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1、合金结构钢的分类和性能合金结构钢在碳素钢基础上添加一定量的合金元素达到所需性能要求的钢材，即构成合金结构钢。合金结构钢具有优良的综合性能，经济效益显著，应用范围涉及到国民经济和国防建设的各个领域，是焊接结构中用量最大的一类工程材料。合金结构钢的主要特点是强度高，韧性、塑性和焊接性也较好，广泛用于压力容器、工程机械、石油化工、桥梁、船舶制造、建筑和其他钢结构，在经济建设和社会发展中发挥着重要的作用。钢结构离不开焊接全世界结构钢的年消耗量约3.5~5.5亿吨，并以每年5%~8%的速度增长；我国发展的更为迅速，近几年每年钢产量增长超过15%。工业化国家：人均钢材占有量300kg，焊接与钢材用量成正比

2、。IIW会员国收费标准：以该国上年度钢产量为依据收费，因为约60%的钢材需要焊接加工。液化石油气集装船正在建造的航母科学的发展和技术进步，焊接结构设计日趋向高参数、轻量化及大型化发展，对钢材性能提出了越来越高的要求。随着合金结构钢的使用范围不断扩大，焊接问题也日益突出，引起人们的高度重视。材料焊接性，发展成一门独立的课程。3.1合金结构钢的分类及性能3.1.1合金结构钢的分类1.强度用钢（非调质钢、调质钢）1）热轧及正火钢、控轧钢σs为295~490MPa，在热轧或正火状态下使用，属非热处理强化钢。包括微合金化控轧钢、抗层状撕裂的Z向钢等。广泛用于常温下工作的受力结构，如压力容器、机械、桥梁、

3、建筑结构和管线等。2）低碳调质钢σs为490~980MPa，在淬火-回火的调质状态下供货，属热处理强化钢。特点是含碳量较低（C<0.22%），既有高强度，又兼有良好的塑韧性，可在调质状态下焊接。这类钢在焊接结构中得到越来越广泛的应用，可用于大型工程机械、压力容器、舰船制造等。3）中碳调质钢σs在880~1176MPa以上，钢中C含量高（C0.25%~0.5%），淬硬性比低碳调质钢高得多，具有很高的硬度和强度，但韧性较低，给焊接带来了很大的困难。这类钢用于强度要求很高的部件，如火箭发动机壳体、飞机起落架等。2.低中合金特殊用钢用于一些特定条件下工作的机械零件和工程结构，能适应特殊环境下工作的要

4、求。1）珠光体耐热钢以Cr、Mo为基础的低中合金钢，随工作温度的提高，可加入V、W、Nb、B等合金元素，具有较好的高温强度和高温抗氧化性，用于工作温度500~600℃的高温设备，如电力、化工设备等。2）低温钢主要是一些含Ni或无Ni的低合金钢，在正火或调质状态使用，用于各种低温装置（-40~-196℃）和在严寒地区的工程结构，如液化石油气、天然气的储存容器等。与普通低合金钢相比，低温钢须保证在低温下具有足够高的低温韧性，对强度无特殊要求。3）低合金耐蚀钢除一般力学性能外，必须具有耐腐蚀性能的要求。用于在大气、海水、石油化工等腐蚀介质中工作的机械设备和焊接结构。由于所处的介质不同，耐蚀钢的类型和

5、成分也不同。耐蚀钢中应用最广泛的是耐大气和耐海水腐蚀用钢。3.1.2合金结构钢的基本性能1.化学成分合金元素总量<5%，合金元素总量5％~10％称为中合金钢，大于10%称为高合金钢。有影响的合金元素：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti、B2.力学性能非调质钢σs≤600MPa、调质钢σs>600MPa3.显微组织F+P、P、ML、ML+BL、BL(a)对抗拉强度的影响(b)对屈服强度的影响图3-1合金元素对钢材强度性能的影响加入合金元素能细化晶粒，各种合金元素在不同程度上改变了钢的奥氏体转变动力学，直接影响钢的淬硬倾向。如C、Mn、Cr、Mo、V、W、Ni、Si等元素能提高钢的淬硬倾向，而

6、Ti、Nb等碳化物形成元素则降低钢的淬硬倾向。合金结构钢强度级别不同，合金元素及其含量也不同，成分设计既要满足使用性要求，又要考虑其经济性。强度级别为600MPa的钢主要为Mn-Si系和在Mn-Si基础上加少量的Cr、Ni、Mo、V；700MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo系，合金元素加入量较600MPa级的钢多一些，另外还加入少量的V；800MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V系，并加入一定量的B；1000MPa级的钢合金系列与800MPa级的钢基本相同，但合金元素加入量较高，尤其是为了保证韧性加入较多的Ni。按其供货时的热处理状态，低合金结构钢可分为热轧、控

7、轧、正火、TMCP（控轧控冷）、调质（淬火＋回火）。调质处理（QT）分为水调质处理（淬火＋回火）和空气调质处理（正火＋回火）两种。屈服强度低于420MPa的低合金钢中薄板可以热轧（或控轧）状态供货；屈服强度500MPa以上的低合金钢厚板，应以正火（或空气调质）状态供货.屈服强度690MPa以上的高强度钢大都是调质处理（淬火＋回火）。(a)对强度的影响(b)对韧性的影响图3-3不同组织对强度和韧性的