工程结构钢2.ppt
( 4.5 )《工程结构钢2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程结构钢2.ppt（47页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第二章第二章 工程结构钢工程结构钢第一节第一节 钢的分类和编号钢的分类和编号第二节第二节 工程结构钢的合金化工程结构钢的合金化第三节铁素体珠光体钢第三节铁素体珠光体钢第四节第四节 低碳贝氏体和马氏体钢低碳贝氏体和马氏体钢 工程结构钢主要是承受各种载荷，要求有较高的屈服工程结构钢主要是承受各种载荷，要求有较高的屈服强度、良好的塑性和低温韧性，并耐大气腐蚀。强度、良好的塑性和低温韧性，并耐大气腐蚀。结构钢包括结构钢包括工程结构钢工程结构钢和和机械制造结构钢机械制造结构钢两大类两大类.工程结构钢是专门用来制造各种工程结构工程结构钢是专门用来制造各种工程结构,如桥梁、船如桥梁、船体、钢轨、建筑用钢结构
2、等，占总钢用量的体、钢轨、建筑用钢结构等，占总钢用量的80809090。工程结构钢包括工程结构钢包括碳素工程结构钢碳素工程结构钢和和高强度低合金钢高强度低合金钢。第一节第一节 钢的种类和编号钢的种类和编号 钢的分类钢的分类 按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类：钢钢 按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类按化学成分分类：按质量分类按质量分类按质量分类按质量分类：钢钢 按冶炼方法分类按冶炼方法分类按冶炼方法分类按冶炼方法分类：钢钢 按金相组织分类按金相组织分类按金相组织分类按金相组织分类：按退火组织分类：按退火组织分类：按正火组织分类：按正火组织分类：按按按按炼钢时脱氧程度的不同炼钢时脱
3、氧程度的不同分类分类分类分类：沸腾钢沸腾钢:脱氧不完全脱氧不完全 镇静钢镇静钢:完全脱氧完全脱氧 半镇静钢半镇静钢:脱氧较完全脱氧较完全 注：注：优质钢和合金一般都是镇静钢优质钢和合金一般都是镇静钢 我我国国钢钢材材的的编编号号是是按按碳碳含含量量、合合金金元元素素的的种种类类和和数数量量以及质量级别来编号的。以及质量级别来编号的。钢的编号钢的编号1.1.碳素结构钢和低合金高强度结构钢碳素结构钢和低合金高强度结构钢 碳碳素素结结构构钢钢和和低低合合金金高高强强度度结结构构牌牌号号表表示示方方法法通通常分为通用钢和专用钢两大类。常分为通用钢和专用钢两大类。通通用用结结构构钢钢采采用用代代表表屈屈
4、服服点点的的拼拼音音字字母母“Q“Q。屈屈服服点点数数值值(单单位位为为MPa)MPa)。例例如如：碳碳素素结结构构钢钢牌牌号号表表示示为为：Q235Q235；低合金高强度结构钢牌号表示为：；低合金高强度结构钢牌号表示为：Q345Q345。碳碳素素结结构构钢钢的的牌牌号号组组成成中中，镇镇静静钢钢符符号号“Z和和特特殊殊镇镇静静钢钢符符号号“TZ可可以以省省略略，例例如如：质质 量量等等级级分分别别为为C级级 和和 D级级 的的 Q235钢钢，其其 牌牌 号号 表表 示示 应应 为为 Q235CZ和和Q235DTZ，但可以省略为，但可以省略为Q235C和和 Q235D。专专用用结结构构钢钢一一
5、般般采采用用代代表表钢钢屈屈服服点点的的符符号号“Q“Q、屈屈服服点点数数值值和和代代表表产产品品用用途途 的的符符号号等等表表示示，例例如如：压压力力容容器器用用钢钢牌牌号号表表示示为为“Q345R“Q345R；耐耐候候钢钢其其牌牌号号表表示示为为：Q340NHQ340NH。注注：根根据据需需要要，通通用用低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢的的牌牌号号也也可可以以采采用用两两位位阿阿拉拉伯伯数数字字(以以万万分分之之几几计计平平 均均含含碳碳量量)和和标准的元素符号组成标准的元素符号组成。如。如16Mn。通通常常情情况况下下，屈屈服服强强度度值值小小300MPa时时为为碳碳素素结结构构钢，
6、大于钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。时为低合金高强度钢。热连轧钢板热连轧钢板热连轧钢板热连轧钢板 2.2.优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢 优优质质碳碳素素结结构构钢钢采采用用两两位位阿阿拉拉伯伯数数字字(以以万万分分之之几几计计表表示示平均含碳量平均含碳量)。沸沸腾腾钢钢和和半半镇镇静静钢钢，在在牌牌号号尾尾局局部部别别加加符符号号“F“F和和“b“b。例例如如：平平均均含含碳碳量量为为0.08%0.08%的的 沸沸 腾腾钢钢，其其牌牌号号表表示示为为“08F“08F；平平均均含含碳量为碳量为0.10%0.10%的半镇静钢，其牌号表示为的半镇静钢，其牌号表
7、示为“10b“10b。镇镇静静钢钢(S(S、P P分分别别0.035%)0.035%)一一般般不不标标符符号号。例例如如：平平均均含含碳碳量量为为0.45%0.45%的镇静钢，其牌号表示为的镇静钢，其牌号表示为“45“45。高高级级优优质质碳碳素素结结构构钢钢(S、P分分别别0.030%)，在在牌牌号号后后加加符符号号“A。例例如如：平平均均含含碳碳量量为为0.45%的的高高级级优优质质碳碳素素结结构钢，其牌号表示为构钢，其牌号表示为“45A。特特级级优优质质碳碳素素结结构构钢钢(S0.020%、P0.025%)，在在牌牌号号后后加加符符号号“E。例例如如：平平均均含含碳碳量量为为0.45%的
8、的特特级级优优质质碳碳素结构钢，其牌号表示为素结构钢，其牌号表示为“45E。优优质质碳碳素素弹弹簧簧钢钢牌牌号号的的表表示示方方法法与与优优质质碳碳素素结结构构钢钢牌牌号号表表示方法相同。示方法相同。齿齿轮轮加加工工方方钢钢 3.3.合金结构钢和合金弹簧钢牌号合金结构钢和合金弹簧钢牌号 合合金金结结构构钢钢牌牌号号采采用用阿阿拉拉伯伯数数字字和和标标准准的的化化学学元元素符号表示。素符号表示。用用两两位位阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示平平均均含含碳碳量量(以以万万分分之之几几计计)，放在牌号头部。，放在牌号头部。合合金金元元素素含含量量表表示示方方法法为为：平平均均含含量量小小于于1.50%时时
9、，牌牌号号中中仅仅标标明明元元素素，一一般般不不标标明明含含量量；平平均均合合金金含含量量为为1.50%2.49%、2.50%3.49%、3.50%4.49%、4.50%5.49%、时时，在在合合金金元元素素后后相相应应写写成成2、3、4、5。例例如如：碳碳、铬铬、锰锰、硅硅的的平平均均含含量量分分别别为为030%、0.95%、0.85%、1.05%的的合合金金结结构构钢钢，当当S、P含含量量分分别别0.035%时时，其其 牌牌 号号 表表 示示 为为“30CrMnSi。合合金金弹弹簧簧钢钢牌牌号号的的表表示示方方法法与与合合金金结结构构钢钢相相同同。例例如如：碳碳、硅硅、锰锰的的平平均均含含
10、量量分分别别为为0.60%、1.75%、0.75%的弹簧钢，其牌号表示为的弹簧钢，其牌号表示为“60Si2Mn。不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器 4.4.易切削钢易切削钢 采采用用标标准准化化学学元元素素符符号号Y Y和和阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示。阿阿拉拉伯伯数数字表示平均含碳量字表示平均含碳量(以万分之几计以万分之几计)。例如：平均含碳量为例如：平均含碳量为0.15%0.15%的易切削钢，其牌号表示为的易切削钢，其牌号表示为“Y15“Y15。5.5.工具钢工具钢 工工具具钢钢牌牌号号表表示示方方法法工工具具钢钢分分为为碳碳素素工工具具钢钢、合合金金工工具具钢和高速工具钢三类。钢和
11、高速工具钢三类。碳碳素素工工具具钢钢采采用用标标准准化化学学元元素素符符号号和和阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示。阿阿拉拉伯伯 数数 字字 表表 示示 平平 均均 含含 碳碳 量量(以以 千千 分分 之之 几几 计计)。例如：例如：“T8“T8 ，“T8Mn“T8Mn ，“T8MnA“T8MnA。合金工具钢和高速工具钢合金工具钢和高速工具钢合合金金工工具具钢钢、高高速速工工具具钢钢牌牌号号表表示示方方法法与与合合金金结结构构钢钢牌牌号号表表示示方方法法相相同同。采采用用标标准准规规定定的的合合金金元元素素符符号号和和阿阿拉拉伯数字表示，但一般不标明平均含碳量数字。伯数字表示，但一般不标明平均含碳量
12、数字。丝丝锥锥 如如：含含碳碳量量为为1.60%，含含铬铬、钼钼，钒钒为为11.75%、0.50%、0.22%的的合合金工具钢，表示为金工具钢，表示为“Cr12MoV；平均含碳量为平均含碳量为0.85%，含钨、，含钨、钼、铬、钒为钼、铬、钒为6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具钢的高速工具钢，其牌号表示为，其牌号表示为“W6Mo5Cr4V2。假假设设平平均均含含碳碳量量小小于于1.00%时时，可可采采用用一一位位阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示含含碳碳量量(以以千千分分之之几几计计)。例例如如：平平均均含含碳碳量量为为0.80%，含含锰锰量量为为0.95%，含含硅硅量量为为0.
13、45%的合金工具钢，其牌号表示为的合金工具钢，其牌号表示为“8MnSi。低铬低铬(平均含铬量平均含铬量1.00%)合金合金工具钢，在含铬量工具钢，在含铬量(以千分之几计以千分之几计)前加数字前加数字“0。如：。如：平均含铬为平均含铬为0.60%的合金工具钢，表的合金工具钢，表示为示为“Cr06。铣刀铣刀铣刀铣刀锉刀锉刀 6.6.轴承钢轴承钢 采用采用“G+Cr+“G+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)，“G“G表示表示“滚滚动轴承钢。动轴承钢。铬含量以千分之几计，铬含量以千分之几计，例如：平均含铬例如：平均含铬1.50%的轴承的轴承钢，表示钢，表示 为为“GCr15。渗碳轴承钢，采用合
14、金渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在结构钢的牌号表示方法，另在牌号头部加符号牌号头部加符号“G。例如：。例如：“G20CrNiMo。7.7.不锈钢和耐热钢不锈钢和耐热钢 采用采用“含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+碳含量表示方法如下：碳含量表示方法如下：当当平平均均含含碳碳量量1.00%1.00%时时，用用两两位位数数字字表表示示，如如11Cr17(11Cr17(平平均均含含碳碳量为量为1.10%)1.10%)；当当1.0%1.0%平平均均含含碳碳量量0.1%0.1%时时，用用一一位位数数字字表表示示,如如2Cr132Cr13平平均均含含碳量为碳
15、量为0.20%0.20%不不锈锈钢钢法法兰兰不不锈锈钢钢型型材材 当当0.1%含含碳碳量量上上限限 0.03%时时，以以“0表表示示，如如0Cr18Ni9含碳量上限为含碳量上限为0.08%；当当0.03%含含碳碳量量上上限限0.01%时时超超低低碳碳，以以“03表示，如表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%；当当含含碳碳量量上上限限0.01%时时(极极低低碳碳)，以以“01表表示示，如如01Cr19Ni11含碳量上限为含碳量上限为0.01%。注：旧标准含碳量表示方法为：注：旧标准含碳量表示方法为：当含碳量当含碳量0.08%时，以时，以“0表示，如表示，如0Cr18.当
16、含碳量当含碳量0.03%时，以时，以“00表示，如表示，如00Cr18Ni10.8.8.焊接用钢焊接用钢焊焊接接用用钢钢包包括括焊焊接接用用碳碳素素钢钢、焊焊接接用用合合金金钢钢和和焊焊接接用用不不锈锈钢钢等等，其其牌牌号号表表示示方方法法是是在在各各类类焊焊 接接用用钢钢牌牌号号头头部部加加符符号号“H“H。例例如如：“H08“H08、“H08Mn2Si“H08Mn2Si、“H1Cr18Ni9“H1Cr18Ni9。9.铸钢铸钢 采用采用“ZG+两位数字两位数字”，ZG表示表示“铸钢铸钢”；两位数字表示平均含碳两位数字表示平均含碳量的万分之几量的万分之几,如如ZG25。2.5吨吨大大齿齿轮轮铸
17、铸件件常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号表示符号GB/T 2212000名称名称名称名称符号符号符号符号位置位置位置位置名称名称名称名称符号符号符号符号位置位置位置位置碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢QQ头头头头桥梁用钢桥梁用钢桥梁用钢桥梁用钢q q尾尾尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢低合金高强度钢低合金高强度钢QQ头头头头锅炉用钢锅炉用钢锅炉用钢锅炉用钢g g尾尾尾尾易切削钢易切削钢易切削钢易切削钢Y Y头头头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HPHP尾尾尾尾碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢T T头头头头车辆车
18、轴用钢车辆车轴用钢车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZLZ头头头头(滚珠滚珠滚珠滚珠)轴承钢轴承钢轴承钢轴承钢GG头头头头机车车轴用钢机车车轴用钢机车车轴用钢机车车轴用钢JZJZ头头头头焊接用钢焊接用钢焊接用钢焊接用钢H H头头头头沸腾钢沸腾钢沸腾钢沸腾钢F F尾尾尾尾铆螺钢铆螺钢铆螺钢铆螺钢MLML头头头头半镇静钢半镇静钢半镇静钢半镇静钢b b尾尾尾尾船用钢船用钢船用钢船用钢国际符号国际符号国际符号国际符号镇静钢镇静钢镇静钢镇静钢Z Z尾尾尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢汽车大梁用钢汽车大梁用钢L L尾尾尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢特殊镇静钢特殊镇静钢TZTZ尾尾尾尾压力容器用钢压力容器用钢压力容器用钢压力
19、容器用钢R R尾尾尾尾质量等级质量等级质量等级质量等级A.B.C.D.EA.B.C.D.E尾尾尾尾 为了能承受更大的载荷并减轻结构的重量，通常向非为了能承受更大的载荷并减轻结构的重量，通常向非合金钢中参加合金元素提高强韧性。合金钢中参加合金元素提高强韧性。第二节第二节 工程结构钢的合金化工程结构钢的合金化工程结构钢的工程结构钢的 特点特点1.低碳低碳，低合金元素含量；，低合金元素含量；2.供应态：热轧或正火；供应态：热轧或正火；3.合金化的目的：提高强韧性。合金化的目的：提高强韧性。南京长江大桥南京长江大桥大型邮轮大型邮轮 由于连接工艺是铆接，所以设计依据是抗拉强度由于连接工艺是铆接，所以设计
20、依据是抗拉强度 钢中碳含量较高，约钢中碳含量较高，约0.30.3 ，热轧态，不控制轧制温度。，热轧态，不控制轧制温度。焊接构件要求降低钢中的碳含量，为保持强度，钢中焊接构件要求降低钢中的碳含量，为保持强度，钢中含锰量增高。但没有注意到锰对钢的韧性的有利作用含锰量增高。但没有注意到锰对钢的韧性的有利作用 焊接构件的脆性断裂，要求钢的韧脆转变温度低些，焊接构件的脆性断裂，要求钢的韧脆转变温度低些，同时认识到高屈服强度更重要。因此，钢中的碳含量进一同时认识到高屈服强度更重要。因此，钢中的碳含量进一步降低，但锰含量仍保持较高水平。步降低，但锰含量仍保持较高水平。工程结构钢的开展历程工程结构钢的开展历程
21、 用晶粒细化剂，如用晶粒细化剂，如AlNAlN，屈服强度从，屈服强度从225MPa225MPa提高到提高到300MPa300MPa。韧脆转变温度降到。韧脆转变温度降到00以下。但这种细化晶粒的以下。但这种细化晶粒的方法只在正火状态使用。方法只在正火状态使用。利用参加利用参加NbNb、V V或或TiTi后的析出强化或沉淀强化，使后的析出强化或沉淀强化，使热轧状态的钢材有较高的强度。但早期轧钢的停轧温度高，热轧状态的钢材有较高的强度。但早期轧钢的停轧温度高，晶粒粗化。晶粒粗化。降低停轧温度，钢的屈服强度到达降低停轧温度，钢的屈服强度到达450450525MPa525MPa，韧脆，韧脆转变温度降到转
22、变温度降到-80-80。往钢中参加往钢中参加ZrZr、ReRe和和CaCa等，控制夹杂物形态，可改善等，控制夹杂物形态，可改善钢的总成型性，特别是改进钢板全厚度上的塑性和韧性。钢的总成型性，特别是改进钢板全厚度上的塑性和韧性。低合金高强度钢具有明显的价格优势，病可使构件重低合金高强度钢具有明显的价格优势，病可使构件重量减轻量减轻20203030 。钢的屈服强度主要取决于显微组织。高强度低合金钢钢的屈服强度主要取决于显微组织。高强度低合金钢所能达到的强度与组织有如下关系：所能达到的强度与组织有如下关系：1 1）铁素体）铁素体-珠光体组织，珠光体组织，s s为为300300350MPa350MPa
23、；2 2）低碳贝氏体组织，）低碳贝氏体组织，s s为为450450650MPa650MPa；3 3）低碳索氏体组织）低碳索氏体组织(经调质处理经调质处理),),s s为为650650800MPa800MPa；工程结构钢的强化工程结构钢的强化 目前，工业上广泛使用的高强度低合金钢中很大一部目前，工业上广泛使用的高强度低合金钢中很大一部分具有铁素体分具有铁素体-珠光体组织。合金元素通过以下方式提高珠光体组织。合金元素通过以下方式提高该钢种的强度：该钢种的强度：铁素体固溶强化；铁素体固溶强化；细晶强化；细晶强化；沉淀沉淀强化；强化；增加珠光体含量。增加珠光体含量。固溶强化固溶强化 由于低碳钢的塑性储
24、备大，可以牺牲部分塑（韧）性由于低碳钢的塑性储备大，可以牺牲部分塑（韧）性来提高强度。来提高强度。实践证明：实践证明：MnMn、SiSi、CuCu和和P P等元素溶入铁素体中，固等元素溶入铁素体中，固溶强化效果显著。各元素添加量：溶强化效果显著。各元素添加量：P P0.10.1；MnMn2 2；SiSi0.80.8；CuCu约为约为0.250.250.5 0.5。细晶强化细晶强化 细化晶粒对强度的奉献符合细化晶粒对强度的奉献符合HallHallPetchPetch公式。公式。细化晶粒的主要措施有：细化晶粒的主要措施有：1 1用用AlAl脱氧时形成脱氧时形成AlNAlN质点；质点；2 2用用Ti
25、Ti、NbNb、V V等元素合金化时形成碳化物、氮化物以等元素合金化时形成碳化物、氮化物以及碳氮化物如下图及碳氮化物如下图 3 3用用CrCr、NiNi、MnMn等等元素降低元素降低A3A3温度，使奥温度，使奥氏体在更低温度转移而氏体在更低温度转移而细化铁素体晶粒和珠光细化铁素体晶粒和珠光体区域。体区域。沉淀强化沉淀强化 利用利用V V、NbNb、TiTi的微合金化，使过冷奥氏体发生相间的微合金化，使过冷奥氏体发生相间沉淀和铁素体中析出弥散的碳化物和碳氮化物，产生沉淀沉淀和铁素体中析出弥散的碳化物和碳氮化物，产生沉淀强化。强化。微合金钢中微合金钢中的主要沉淀强化的主要沉淀强化相有相有VCVC、
- 配套讲稿：
如PPT文件的首页显示word图标，表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制：
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片，仅作为作品整体效果示例展示，禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词：
- 工程 结构钢
淘文阁 - 分享文档赚钱的网站所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
限制150内