《工程材料》配套PPT,工程材料,工程,材料,配套,PPT 2022/10/11工程材料導(dǎo)論講義工程材料導(dǎo)論講義曹志強(qiáng)教授曹志強(qiáng)教授電話：電話：84706169手機(jī)：手機(jī)：13941191184E-mail:大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2022/10/11第2章工程結(jié)構(gòu)用鋼engineeringconstructionalsteel按用途工程結(jié)構(gòu)鋼分為橋梁、汽車、鍋爐、按用途工程結(jié)構(gòu)鋼分為橋梁、汽車、鍋爐、船舶、壓力容器等，耐腐蝕鋼（海水和空船舶、壓力容器等，耐腐蝕鋼（海水和空氣），低溫用鋼，鋼筋鋼，鋼軌鋼和其他氣），低溫用鋼，鋼筋鋼，鋼軌鋼和其他專業(yè)用鋼。專業(yè)用鋼。尼米茲核動力航母尼米茲核動力航母001 鋼制橋梁鋼制橋梁壓力容器壓力容器2022/10/11國家體育場（鳥巢）總用鋼量達(dá)到國家體育場（鳥巢）總用鋼量達(dá)到11萬噸，萬噸，其中外部鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量為其中外部鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量為4.2萬噸萬噸。(Q460E)2022/10/11客車及農(nóng)業(yè)機(jī)械客車及農(nóng)業(yè)機(jī)械鍍鋅鍍鋅C C型鋼用于上海大劇院屋架桁架型鋼用于上海大劇院屋架桁架浦東國際機(jī)場侯機(jī)樓及浦東國際機(jī)場侯機(jī)樓及道路護(hù)欄道路護(hù)欄現(xiàn)代化蔬菜棚現(xiàn)代化蔬菜棚耐候耐候Z Z型鋼用于體育館型鋼用于體育館高強(qiáng)度耐侯厚壁冷彎高強(qiáng)度耐侯厚壁冷彎高頻焊管用于東方明高頻焊管用于東方明珠塔珠塔2022/10/11工程結(jié)構(gòu)鋼是指專門用來制造工程結(jié)構(gòu)件的一大類鋼工程結(jié)構(gòu)鋼是指專門用來制造工程結(jié)構(gòu)件的一大類鋼種。在鋼總產(chǎn)量中，工程結(jié)構(gòu)鋼占種。在鋼總產(chǎn)量中，工程結(jié)構(gòu)鋼占90左右。左右。工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼鋼包括碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼。低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼是指在是指在C 0.25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的普（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）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（低于3%），使鋼的強(qiáng)度明顯高于碳素鋼的一類工程結(jié)），使鋼的強(qiáng)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(qiáng)度鋼。構(gòu)用鋼，統(tǒng)稱低合金高強(qiáng)度鋼。2022/10/11工程結(jié)構(gòu)用鋼的分類工程結(jié)構(gòu)用鋼的分類工程構(gòu)件用鋼用量大，隨著科工程構(gòu)件用鋼用量大，隨著科技發(fā)展，各種高性能鋼種也發(fā)展技發(fā)展，各種高性能鋼種也發(fā)展迅猛。迅猛。分類分類：碳素構(gòu)件用鋼（普碳鋼）碳素構(gòu)件用鋼（普碳鋼）低合金構(gòu)件用鋼（普低鋼）低合金構(gòu)件用鋼（普低鋼）新型及微合金化低碳高強(qiáng)度鋼新型及微合金化低碳高強(qiáng)度鋼輸油管線輸油管線2022/10/11本章內(nèi)容2.1 工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求 2.2 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化 MeMe對力學(xué)性能對力學(xué)性能 焊接性和耐大氣腐蝕性的影響焊接性和耐大氣腐蝕性的影響 2.3常用常用工程工程結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號 2.4 微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼（輸送石油天微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼（輸送石油天 燃?xì)庥茫┤細(xì)庥茫?.5針狀鐵素體鋼針狀鐵素體鋼 2.6 低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體和馬氏體鋼 2.7雙相鋼雙相鋼(F+M)2.8 低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢2022/10/112.1 工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求 工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；工程結(jié)構(gòu)件長期受靜載；互相無相對運(yùn)動互相無相對運(yùn)動受大氣（海水）的侵蝕；受大氣（海水）的侵蝕；有些構(gòu)件受疲勞沖擊；有些構(gòu)件受疲勞沖擊；一般在一般在-50100范圍內(nèi)使用；范圍內(nèi)使用；如：橋梁、船舶等受到像風(fēng)力或海浪沖擊如：橋梁、船舶等受到像風(fēng)力或海浪沖擊.服役服役條件條件生產(chǎn)生產(chǎn)工藝工藝 焊接是構(gòu)成金屬結(jié)構(gòu)的常用方法；一般都要焊接是構(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、深沖等成型工藝經(jīng)過如剪切、沖孔、熱彎、深沖等成型工藝技術(shù)技術(shù)要求要求 1、足夠的強(qiáng)度與韌度（特別是低溫韌度）；、足夠的強(qiáng)度與韌度（特別是低溫韌度）；2、良好的焊接性和成型工藝性；、良好的焊接性和成型工藝性；3、良好的耐腐蝕性；、良好的耐腐蝕性；4、低的成本。、低的成本。2022/10/112.2 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化 1 1、MeMe對低合金高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的影響對低合金高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的影響C 固溶強(qiáng)化效果和珠光體含量，低成本。固溶強(qiáng)化效果和珠光體含量，低成本。C，塑、韌性，塑、韌性，焊接性、冷成型。焊接性、冷成型。如如0.1%C，TK為為-50，0.3%C，TK為為50一般均應(yīng)限制在一般均應(yīng)限制在0.2%以下以下Si 最常用且較經(jīng)濟(jì)的元素。強(qiáng)化最常用且較經(jīng)濟(jì)的元素。強(qiáng)化F較顯著，較顯著，1%Si，s85MPa，TK，量多時可大為，量多時可大為降低塑韌性，所以降低塑韌性，所以Si控制在控制在1.1%2022/10/11Mn 固溶強(qiáng)化作用大，固溶強(qiáng)化作用大，1%Mn，R ReLeL33MPa。約有約有3/4量溶入量溶入F中，弱的細(xì)晶作用，中，弱的細(xì)晶作用，TK。同樣量多時可大為降低塑韌性同樣量多時可大為降低塑韌性.所以所以Mn控制在控制在 NbAlV。RE 脫氧去硫吸氫作用，改善脫氧去硫吸氫作用，改善塑韌性，塑韌性，TK 所以，低合金高強(qiáng)度鋼的所以，低合金高強(qiáng)度鋼的基本成分應(yīng)考慮低碳，基本成分應(yīng)考慮低碳，稍高的錳含量，并適當(dāng)用硅強(qiáng)化。稍高的錳含量，并適當(dāng)用硅強(qiáng)化。2022/10/11圖圖2-2鋼的韌鋼的韌-脆轉(zhuǎn)折溫度與碳含量的關(guān)系脆轉(zhuǎn)折溫度與碳含量的關(guān)系圖圖2-1合金元素對低合金高強(qiáng)度鋼的固合金元素對低合金高強(qiáng)度鋼的固溶強(qiáng)化效果的影響溶強(qiáng)化效果的影響2022/10/11C使屈服強(qiáng)度每增加15MPa時，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高10；Si固溶強(qiáng)化但不能細(xì)化鐵素體，因此提高8；Mn、Ni的加入降低A3，細(xì)化鐵素體和珠光體，提高強(qiáng)度和韌度，降低5；鋁形成AlN質(zhì)點(diǎn)，細(xì)化晶粒，也提高強(qiáng)度和韌性，降低27。圖圖2-3鐵素體鐵素體-珠光體鋼的各種強(qiáng)化機(jī)制和成分對屈服強(qiáng)度和韌珠光體鋼的各種強(qiáng)化機(jī)制和成分對屈服強(qiáng)度和韌-脆轉(zhuǎn)折溫度的影響脆轉(zhuǎn)折溫度的影響n n理論上元素的作用是通過強(qiáng)化基體引起的，其中細(xì)晶強(qiáng)理論上元素的作用是通過強(qiáng)化基體引起的，其中細(xì)晶強(qiáng)理論上元素的作用是通過強(qiáng)化基體引起的，其中細(xì)晶強(qiáng)理論上元素的作用是通過強(qiáng)化基體引起的，其中細(xì)晶強(qiáng)化每增加化每增加化每增加化每增加15MPa 15MPa，T Tk k降低降低降低降低1010，位錯強(qiáng)化升高，位錯強(qiáng)化升高，位錯強(qiáng)化升高，位錯強(qiáng)化升高6 6，析出，析出，析出，析出強(qiáng)化升高強(qiáng)化升高強(qiáng)化升高強(qiáng)化升高4 4，固溶強(qiáng)化升高，固溶強(qiáng)化升高，固溶強(qiáng)化升高，固溶強(qiáng)化升高1010。2022/10/11Nb、V、Ti合金化生成碳化物、氮化物和碳氮化物。不溶解于奧氏體時對高溫形變、再結(jié)晶長大和晶粒長大有抑制作用，其中Ti的碳化物和氮化物不溶解，釘扎晶界，細(xì)化晶粒；Nb的碳化物和氮化物部分溶解，作用類似Ti。V的碳化物全部溶解在奧氏體中，細(xì)化作用較弱。VC、NbC、TiC細(xì)晶強(qiáng)化依次升高（0.2%C）。圖圖2-4微合金元素對鋼加熱時奧氏體晶微合金元素對鋼加熱時奧氏體晶粒長大傾向的影響粒長大傾向的影響2022/10/112 2、MeMe對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響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(qiáng)度不低于母材；焊縫的熱影響區(qū)保持足夠的強(qiáng)度與韌固，強(qiáng)度不低于母材；焊縫的熱影響區(qū)保持足夠的強(qiáng)度與韌性，沒有裂紋及各種缺陷。性，沒有裂紋及各種缺陷。控制控制C C 焊縫處硬化與脆化傾向焊縫處硬化與脆化傾向，焊接裂，焊接裂紋紋。提高淬透性的。提高淬透性的Me種類及其數(shù)量也應(yīng)適種類及其數(shù)量也應(yīng)適當(dāng)控制，如當(dāng)控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。等。CuP 耐大氣腐蝕性最有效耐大氣腐蝕性最有效的元素。的元素。一般一般含量含量:0.0250.25%Cu，0.050.15 P。Cu具有正電位，附加陰極，在陽極電流下達(dá)到鈍化狀態(tài)。CuP復(fù)合加入適量元素，則復(fù)合加入適量元素，則鋼耐蝕性效果更佳。鋼耐蝕性效果更佳。如如09CuPCrNi-A、09CuP、09CuPCrNi-B2022/10/11時效時效現(xiàn)象現(xiàn)象 低碳工程構(gòu)件經(jīng)加工或高溫冷卻后，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，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。鋼的性能會發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象。（淬火時效和機(jī)械時效）（淬火時效和機(jī)械時效）產(chǎn)生產(chǎn)生原因原因 C、N等間隙等間隙原子偏聚原子偏聚或內(nèi)吸附于或內(nèi)吸附于位錯等晶體缺陷處。提高硬度、降低位錯等晶體缺陷處。提高硬度、降低塑性和韌度。如：某鋼板剛變形時，塑性和韌度。如：某鋼板剛變形時，AK120J，十天后降為，十天后降為35J；焊接鋼板；焊接鋼板在三個月后由在三個月后由92J降為降為33J。當(dāng)然橋梁、船舶等突然斷裂的原因很多。共振、應(yīng)力波等當(dāng)然橋梁、船舶等突然斷裂的原因很多。共振、應(yīng)力波等2022/10/11本章內(nèi)容 2.1 工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求 2.2 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化 2.3常用常用工程工程結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號 2.4 微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼 2.5針狀鐵素體鋼針狀鐵素體鋼 2.6 低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體和馬氏體鋼 2.7雙相鋼雙相鋼 2.8 低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢2022/10/11碳素構(gòu)件用鋼又稱碳素結(jié)構(gòu)鋼或普碳鋼，碳素構(gòu)件用鋼又稱碳素結(jié)構(gòu)鋼或普碳鋼，其產(chǎn)量占鋼總產(chǎn)量的其產(chǎn)量占鋼總產(chǎn)量的7080，其中大部，其中大部分用作結(jié)構(gòu)件，少量做機(jī)械零件。分用作結(jié)構(gòu)件，少量做機(jī)械零件。特點(diǎn)：易于冶煉，價格低廉，熱軋狀態(tài)供特點(diǎn)：易于冶煉，價格低廉，熱軋狀態(tài)供貨，一般不經(jīng)熱處理強(qiáng)化。貨，一般不經(jīng)熱處理強(qiáng)化。分類（分類（GB/T7002006）Q195 Q215 Q235 Q2752.3常用常用工程工程結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號2.3.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼2022/10/11Q235A.F，Q屈服強(qiáng)度，235屈服強(qiáng)度值，A質(zhì)量等級（A、B、C、D由低到高），F(xiàn)沸騰鋼。A、B級為普通質(zhì)量級；級為普通質(zhì)量級；C級為優(yōu)質(zhì)級；級為優(yōu)質(zhì)級；D級和級和E級為特殊質(zhì)量級，級為特殊質(zhì)量級，有低溫沖擊韌性要求。有低溫沖擊韌性要求。F沸騰；b半鎮(zhèn)靜鋼；Z鎮(zhèn)靜鋼；TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼2022/10/11一一普碳鋼的化學(xué)成分普碳鋼的化學(xué)成分表表2-1普碳鋼的化學(xué)成分普碳鋼的化學(xué)成分牌號等級化學(xué)成分B/%CMnSiS P 脫氧方法Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09-0.150.25-0.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F、b、ZB0.12-0.200.30-0.700.045C0.180.35-0.890.0400.040ZD0.170.0350.035TzQ255A0.18-0.280.40-0.700.300.0500.045ZB0.045Q2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z注;1.摘自GB700-88。2.F沸騰鋼；b半鎮(zhèn)靜鋼；Tz特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q235A、B級含錳量上限為0.6%。2022/10/11二、普碳鋼的力學(xué)性能二、普碳鋼的力學(xué)性能表2-2普碳鋼的力學(xué)性能（GB15911988）鋼號等級拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)屈服點(diǎn)s/MPa抗拉強(qiáng)度b/MPa伸長率/%溫度/V型沖擊吸收功（縱向）/J鋼材厚度（直徑）/mm鋼材厚度（直徑）/mm161640406060100100150150161640406060100100150150Q195(195)(185)315-3903332Q215A215205195185175165335-4103130292827262027BQ235A235225215205195185375-460262524232221B2027C0D-20Q255A255245235225215205410-5102423222120192027BQ275275265255245235225490-6102019181716152022/10/11三、碳素結(jié)構(gòu)鋼供貨品種三、碳素結(jié)構(gòu)鋼供貨品種供貨品種供貨品種：鋼板，鋼帶，鋼管，槽鋼，角鋼板，鋼帶，鋼管，槽鋼，角鋼，鋼軌，鋼筋，鋼絲等鋼，鋼軌，鋼筋，鋼絲等碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板 鋼管鋼管2022/10/112.3.2普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金構(gòu)件用鋼低合金構(gòu)件用鋼又稱又稱低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 或稱或稱普低鋼（普通低合金高強(qiáng)度鋼）。普低鋼（普通低合金高強(qiáng)度鋼）。發(fā)展普低鋼的目的：減輕大型工程構(gòu)件的重量，發(fā)展普低鋼的目的：減輕大型工程構(gòu)件的重量，提高使用的可靠性，節(jié)約鋼材。提高使用的可靠性，節(jié)約鋼材。成分特點(diǎn)：低碳，低合金。成分特點(diǎn)：低碳，低合金。性能特點(diǎn)：普低鋼的屈服強(qiáng)度大大高于普碳鋼。性能特點(diǎn)：普低鋼的屈服強(qiáng)度大大高于普碳鋼。例如：常用的例如：常用的Q235Q235與與16Mn(16Mn(Q345)相比，含碳量相相比，含碳量相同，但同，但MnMn提高到提高到1.2-1.6%1.2-1.6%，屈服強(qiáng)度大大提高。屈服強(qiáng)度大大提高。Q235 s235MPa b 375460MPa 16Mn s345MPa b 510660MPa2022/10/11 最新研究成果：如最新研究成果：如F晶粒尺寸細(xì)化到晶粒尺寸細(xì)化到級，則級，則F-P類低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度也可類低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度也可達(dá)到達(dá)到800MPa 普低鋼是工程結(jié)構(gòu)鋼中最主要的一類鋼。有普低鋼是工程結(jié)構(gòu)鋼中最主要的一類鋼。有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八個牌號。前三個根據(jù)質(zhì)量要求八個牌號。前三個根據(jù)質(zhì)量要求分為分為A、B、C、D、E五個等級。后五個分為五個等級。后五個分為C、D、E級三個等級；級三個等級；A、B為普通質(zhì)量級；為普通質(zhì)量級；C級為優(yōu)質(zhì)級；級為優(yōu)質(zhì)級；D級和級和E級為特殊質(zhì)量級，級為特殊質(zhì)量級，有低溫沖擊韌性要求。較有低溫沖擊韌性要求。較94標(biāo)準(zhǔn)后四個新增。標(biāo)準(zhǔn)后四個新增。專用低合金鋼在鋼號后加后綴。專用低合金鋼在鋼號后加后綴。16Mnq改為改為Q345q，16MnR 改為改為Q345R 組織：組織：1025片層狀片層狀P+7590多邊形多邊形F。2022/10/11本章內(nèi)容 2.1 工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求 2.2 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化 2.3工程工程結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼牌號牌號 2.4 微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼 2.5針狀鐵素體鋼針狀鐵素體鋼 2.6 低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體和馬氏體鋼 2.7雙相鋼雙相鋼 2.8 低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢2022/10/112.4微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼82.4.1 微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼強(qiáng)化機(jī)理微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼強(qiáng)化機(jī)理油氣管線用鋼要求有很好的焊接性、低溫韌度和油氣管線用鋼要求有很好的焊接性、低溫韌度和強(qiáng)度等綜合性能。強(qiáng)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。輸送油氣距離越長，壓力越大，質(zhì)量要求也越高。強(qiáng)化強(qiáng)化機(jī)理機(jī)理 對對F-P鋼鋼,P量每量每10%，將使，將使TK22。油氣管線用鋼油氣管線用鋼:C,0.1%；為保證；為保證強(qiáng)度強(qiáng)度，就必須采用其它不損害或少損害焊接性和就必須采用其它不損害或少損害焊接性和韌度的強(qiáng)化措施。韌度的強(qiáng)化措施。析出強(qiáng)化和晶粒細(xì)化析出強(qiáng)化和晶粒細(xì)化鋼性能。鋼性能。Nb、V、Ti微合金化和控軋?zhí)幚砉に嚒Ｎ⒑辖鸹涂剀執(zhí)幚砉に嚒?022/10/11低碳鐵素體低碳鐵素體/珠光體鋼超細(xì)晶強(qiáng)韌化與控制技術(shù)珠光體鋼超細(xì)晶強(qiáng)韌化與控制技術(shù) 20042004年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎主要主要特點(diǎn)特點(diǎn) 超細(xì)晶粒、高潔凈度、高均勻性超細(xì)晶粒、高潔凈度、高均勻性。生產(chǎn)生產(chǎn)節(jié)約能源和資源節(jié)約能源和資源，不用或少用不用或少用Me，改善改善環(huán)境，環(huán)境，成本成本，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。如何形成如何形成微米級的超細(xì)晶微米級的超細(xì)晶是該項(xiàng)目的核心是該項(xiàng)目的核心技術(shù)和難點(diǎn)技術(shù)和難點(diǎn)。具體具體指標(biāo)指標(biāo) 采用形變誘導(dǎo)采用形變誘導(dǎo)F相變，可把相變，可把F晶粒細(xì)化到晶粒細(xì)化到25m（碳鋼）和（碳鋼）和12m（微合金鋼）。碳（微合金鋼）。碳鋼的鋼的ReL由由200MPa提高到提高到350400MPa；低；低合金鋼由合金鋼由350400MPa提高到提高到600700MPa。2022/10/112.4.2控制軋制和控制冷卻技術(shù)控制軋制和控制冷卻技術(shù)控冷控軋工藝控冷控軋工藝：高溫形變熱處理的一種，：高溫形變熱處理的一種，人為地使奧氏體中形成大量鐵素體相變核人為地使奧氏體中形成大量鐵素體相變核心，控軋和控冷心，控軋和控冷溫度比通常低溫度比通常低，獲得大量，獲得大量細(xì)小的鐵素體組織，提高鋼的強(qiáng)韌性。細(xì)小的鐵素體組織，提高鋼的強(qiáng)韌性?？刂栖堉瓶刂栖堉茖?shí)質(zhì)就是形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)就是形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的結(jié)合；結(jié)合；控制冷卻控制冷卻是最大限度地細(xì)化鐵素體晶粒，是最大限度地細(xì)化鐵素體晶粒，獲得最佳的析出強(qiáng)化效應(yīng)。獲得最佳的析出強(qiáng)化效應(yīng)。2022/10/11圖中軋制溫圖中軋制溫度向右邊降度向右邊降低，上層表低，上層表示奧氏體組示奧氏體組織變化，下織變化，下層表示奧氏層表示奧氏體開始相變體開始相變后組織及后組織及F F核的形成核的形成 控制軋制和控制冷卻技術(shù)控制軋制和控制冷卻技術(shù) 高溫形變熱處理高溫形變熱處理F大幅度晶粒細(xì)化大幅度晶粒細(xì)化強(qiáng)度和韌度。強(qiáng)度和韌度。圖圖2-52-5控制軋制和控制冷卻的組織變化模式圖控制軋制和控制冷卻的組織變化模式圖 2022/10/11 圖圖2.62.6 各種軋制程序模式圖各種軋制程序模式圖 CR：控制軋制：控制軋制；AcC:控制冷卻控制冷卻 2022/10/112.4.3微合金元素的作用微合金元素的作用圖2.7微合金元素對鋼的屈服強(qiáng)度的影響G晶粒細(xì)化的貢獻(xiàn)，ph析出強(qiáng)化的貢獻(xiàn)。（NbTiV）2022/10/112.5 針狀鐵素體鋼針狀鐵素體鋼對于一些強(qiáng)度、焊接性、低溫沖擊韌對于一些強(qiáng)度、焊接性、低溫沖擊韌性等要求更高的場合，還必須采用針狀鐵性等要求更高的場合，還必須采用針狀鐵素體低合金高強(qiáng)度鋼。素體低合金高強(qiáng)度鋼?；净咎攸c(diǎn)特點(diǎn) 針狀鐵素體（針狀鐵素體（acicular ferrite，簡寫，簡寫AF）鋼鋼:0.06C+適量適量Mn、Mo、Nb等等 具有具有高密度位錯（高密度位錯（1010cm2）亞結(jié)構(gòu)的）亞結(jié)構(gòu)的“針狀針狀F”組織（超低碳組織（超低碳B）。）。ReL 達(dá)達(dá)700800MPa，低，低溫沖擊韌性、焊接性更好。溫沖擊韌性、焊接性更好。用于現(xiàn)場焊接條件極其寒冷地帶管線。被用于現(xiàn)場焊接條件極其寒冷地帶管線。被稱為稱為21世紀(jì)的控軋鋼。世紀(jì)的控軋鋼。2022/10/112.6 低碳貝氏體和馬氏體鋼低碳貝氏體和馬氏體鋼1.低碳貝氏體鋼低碳貝氏體鋼是指含碳量是指含碳量為為0.100.15%，使用狀態(tài)組織，使用狀態(tài)組織為貝氏體的鋼。貝氏體鋼通常為貝氏體的鋼。貝氏體鋼通常是在軋制空冷或控制冷卻，直是在軋制空冷或控制冷卻，直接獲得貝氏體組織。接獲得貝氏體組織。低碳貝氏體鋼與相同含碳量的低碳貝氏體鋼與相同含碳量的鐵素體鐵素體-珠光體型鋼相比，具有珠光體型鋼相比，具有更高的強(qiáng)度和良好的韌度，屈更高的強(qiáng)度和良好的韌度，屈服強(qiáng)度可達(dá)服強(qiáng)度可達(dá)450980MPa。圖圖2-8低碳貝氏體鋼上貝氏體與低碳貝氏體鋼上貝氏體與下貝氏體的抗拉強(qiáng)度與韌脆轉(zhuǎn)變下貝氏體的抗拉強(qiáng)度與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系溫度的關(guān)系2022/10/11主要主要特點(diǎn)特點(diǎn) 合金元素作用是保證在較寬冷速合金元素作用是保證在較寬冷速范圍內(nèi)獲得以范圍內(nèi)獲得以B為主的組織為主的組織成分特點(diǎn)成分特點(diǎn):?0.5%左右左右Mo+微量微量B（0.005%）+Mn、Cr、Ni等等+Nb、Ti、V 主要用于制造容器的板材和其他主要用于制造容器的板材和其他鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)。Q500 Q500（14MnMoV和和14MnMoVBRE）鋼是我國）鋼是我國發(fā)展的低碳貝氏體鋼，屈服強(qiáng)度為發(fā)展的低碳貝氏體鋼，屈服強(qiáng)度為490MPa級級2022/10/112.低碳馬氏體鋼低碳馬氏體鋼工程機(jī)械上相對運(yùn)動部件和低溫下使用工程機(jī)械上相對運(yùn)動部件和低溫下使用部件。部件。要求有更高的強(qiáng)度和良好的韌性。要求有更高的強(qiáng)度和良好的韌性。0.16%C，加入，加入Mo、Nb、V、B及控制及控制Mn或或Cr與之與之配合配合 淬火回火處理組織為低碳回火馬氏體。淬火回火處理組織為低碳回火馬氏體。如如:BHS-1鋼的成分為鋼的成分為0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。鍛軋后空冷或直接淬火并自回火。鍛軋后空冷或直接淬火并自回火。達(dá)到合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)達(dá)到合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后的性能水平。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(qiáng)度緊固件。拉桿等，也可用于冷墩、冷撥及制作高強(qiáng)度緊固件。2022/10/112.7 雙相鋼雙相鋼成分成分主要成分為：主要成分為：0.2%C，1.21.5%Si，0.81.5%Mn，0.45%Cr，0.4%Mo，少量少量V、Nb、Ti。（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）組織組織 F+M組織，組織，F(xiàn)基體上分布不連續(xù)島基體上分布不連續(xù)島狀混合型狀混合型M（20%）雙相鋼。雙相鋼。F中非常干凈，中非常干凈，C、N等間隙原子很等間隙原子很少；少；C和和Me大部分在大部分在M中。中。2022/10/11 強(qiáng)度強(qiáng)度 MPa 雙相鋼雙相鋼 600600 400 400 普通鋼普通鋼 200200 10 20 30 40 10 20 30 40 應(yīng)變應(yīng)變 /%/%圖圖2-92-9雙相鋼和普通鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較雙相鋼和普通鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較性能性能 低低ReL，且是連續(xù)屈服，無屈服平臺和上、，且是連續(xù)屈服，無屈服平臺和上、下屈服；均勻塑變能力強(qiáng)，總延伸率較大，下屈服；均勻塑變能力強(qiáng)，總延伸率較大，冷加工性能好；加工硬化率冷加工性能好；加工硬化率n值大，成型后值大，成型后ReL可達(dá)可達(dá)500700MPa。2022/10/11應(yīng)應(yīng)用用 沖壓型雙相鋼主要是板材，廣泛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。于各種容器和汽車沖壓件。非沖壓雙相鋼有棒材、線材、鋼筋、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)熱軋后薄壁無縫鋼管等產(chǎn)品。鋼材經(jīng)熱軋后控制冷卻，得到控制冷卻，得到F加加M雙相鋼組織，然雙相鋼組織，然后經(jīng)冷撥、冷墩等工藝制成成品?？捎煤蠼?jīng)冷撥、冷墩等工藝制成成品?？捎糜谄嚨拇罅汉蜐L型車輪，汽車的前后于汽車的大梁和滾型車輪，汽車的前后保險杠、發(fā)動機(jī)懸置梁等，使用雙相鋼保險杠、發(fā)動機(jī)懸置梁等，使用雙相鋼可使汽車重量降低可使汽車重量降低1030%。2022/10/11雙相低合金高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)工藝雙相低合金高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝分兩種：生產(chǎn)工藝分兩種：（1）熱處理雙相鋼熱處理雙相鋼（又稱作亞臨界（又稱作亞臨界溫度退火）溫度退火）將將熱軋或冷軋鋼板熱軋或冷軋鋼板在兩相區(qū)在兩相區(qū)（+）加熱退火，組織為鐵素體）加熱退火，組織為鐵素體基體加一定數(shù)量的奧氏體，然后空基體加一定數(shù)量的奧氏體，然后空冷或快冷得到冷或快冷得到F+M組織。組織。（2）熱軋雙相鋼）熱軋雙相鋼 將鋼材在熱軋后，通過控制冷將鋼材在熱軋后，通過控制冷卻得到卻得到F+M雙相組織。采用這種工雙相組織。采用這種工藝的鋼含有較高的藝的鋼含有較高的Si、Mo、Cr等合等合金元素。金元素。圖圖2-10雙相鋼的兩種制備工藝雙相鋼的兩種制備工藝2022/10/11低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢低碳超低碳低碳超低碳0.06%甚至甚至0.02%高純凈化高純凈化微合金化技術(shù)微合金化技術(shù)控軋和控冷工藝控軋和控冷工藝超細(xì)晶?；?xì)晶粒化自動化在線控制自動化在線控制在線生產(chǎn)系統(tǒng)在線生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)合微合金化復(fù)合微合金化凈化鋼中的有害雜質(zhì)凈化鋼中的有害雜質(zhì)組織微細(xì)化組織微細(xì)化計(jì)算機(jī)控制和性能預(yù)報計(jì)算機(jī)控制和性能預(yù)報2022/10/11 小小 結(jié)結(jié) 在微合金化成分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，正確的控軋和在微合金化成分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，正確的控軋和控冷工藝是關(guān)鍵因素。組織變化是在控冷工藝是關(guān)鍵因素。組織變化是在T-t-P三元處三元處理過程中動態(tài)地進(jìn)行的，從而獲得了優(yōu)異的復(fù)合理過程中動態(tài)地進(jìn)行的，從而獲得了優(yōu)異的復(fù)合強(qiáng)化。這是對傳統(tǒng)強(qiáng)化。這是對傳統(tǒng)T-t二元處理的一個突破，從而二元處理的一個突破，從而對鋼的各種強(qiáng)化機(jī)制也有了新的認(rèn)識與發(fā)展對鋼的各種強(qiáng)化機(jī)制也有了新的認(rèn)識與發(fā)展 Ti、Nb、V等元素在控軋和控冷工藝過程的各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)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(qiáng)化機(jī)制得到了最佳的發(fā)揮合加入使各強(qiáng)化機(jī)制得到了最佳的發(fā)揮