第2章 工程結(jié)構(gòu)用鋼

1、第第2章章 工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼：用于制作各種大型金屬結(jié)構(gòu)：用于制作各種大型金屬結(jié)構(gòu)(如橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐和壓如橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐和壓力容器力容器)所用的鋼料，稱(chēng)為工程構(gòu)件用鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)所用的鋼料，稱(chēng)為工程構(gòu)件用鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)構(gòu)件鋼構(gòu)件鋼。 工作條件特點(diǎn)是：工作條件特點(diǎn)是：1. 不做相對(duì)運(yùn)動(dòng)；不做相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2. 往往承受長(zhǎng)期的靜載荷；往往承受長(zhǎng)期的靜載荷；3. 有一定的使用溫度要求；有一定的使用溫度要求；4. 通常在野外通常在野外(如橋梁如橋梁)或海水中或海水中(如船舶如船舶)使用，長(zhǎng)期與大氣或海水接觸，使用，長(zhǎng)期與大氣或海水接觸， 而又不能象機(jī)器那樣防銹維護(hù)得很好。

2、而又不能象機(jī)器那樣防銹維護(hù)得很好。 使用性能要求：使用性能要求： 1) 力學(xué)性能要求：力學(xué)性能要求： a. 足夠的彈性模量，以保證構(gòu)件有較好的剛度；足夠的彈性模量，以保證構(gòu)件有較好的剛度； b. 有足夠的抗塑性變形及抗破斷的能力，即有足夠的抗塑性變形及抗破斷的能力，即s較高而較高而k、k較大；較大； c. 缺口敏感性及冷脆傾向性較小。缺口敏感性及冷脆傾向性較小。 2) 要有一定的耐大氣腐蝕性及耐海水腐蝕性；要有一定的耐大氣腐蝕性及耐海水腐蝕性； 要求有良好的冷變形性與可焊性。要求有良好的冷變形性與可焊性。要求不高要求不高 據(jù)以上性能要求，多采用據(jù)以上性能要求，多采用低碳鋼低碳鋼（ c 0.2）

3、，通常是熱軋空冷供貨（相），通常是熱軋空冷供貨（相當(dāng)于當(dāng)于正火正火），或正火回火，故其組織為：，或正火回火，故其組織為：F少量少量P對(duì)構(gòu)件鋼的要求以工藝性能為主，以力學(xué)性能為輔。對(duì)構(gòu)件鋼的要求以工藝性能為主，以力學(xué)性能為輔。第一節(jié)第一節(jié) 工程構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能工程構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能其成分和組織結(jié)構(gòu)決定了其如下性能特點(diǎn)：其成分和組織結(jié)構(gòu)決定了其如下性能特點(diǎn)：一、屈服現(xiàn)象一、屈服現(xiàn)象 低碳鋼的力學(xué)行為特點(diǎn)之一。屈服中所需的力下降或不低碳鋼的力學(xué)行為特點(diǎn)之一。屈服中所需的力下降或不變，變形不均勻，屈服結(jié)束后，材料硬化，變形均勻。變，變形不均勻，屈服結(jié)束后，材料硬化，變形均勻。 如：鋼板沖壓時(shí)易出現(xiàn)皺

4、折，采用先冷變形硬化再?zèng)_壓如：鋼板沖壓時(shí)易出現(xiàn)皺折，采用先冷變形硬化再?zèng)_壓的措施可解決。的措施可解決。變形處變形處ss，其它部分開(kāi)始變，其它部分開(kāi)始變形形為什么？為什么？形成原因：形成原因：其屈服現(xiàn)象與鋼中的碳、氮原子與位錯(cuò)的相互作用有關(guān)。碳、氮原子在其屈服現(xiàn)象與鋼中的碳、氮原子與位錯(cuò)的相互作用有關(guān)。碳、氮原子在-Fe中中富集在位錯(cuò)線周?chē)纬筛患谖诲e(cuò)線周?chē)纬煽率蠚鈭F(tuán)柯氏氣團(tuán)。柯氏氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)有釘軋作用，但這種釘軋是。柯氏氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)有釘軋作用，但這種釘軋是短程的，位錯(cuò)在外力作用下掙脫氣團(tuán)后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)所需要的力反而減小了，造成短程的，位錯(cuò)在外力作用下掙脫氣團(tuán)后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)所需要的力反而減小了，造成了低

5、碳構(gòu)件用鋼的屈服現(xiàn)象。了低碳構(gòu)件用鋼的屈服現(xiàn)象。合金元素在鋼中的作用：合金元素在鋼中的作用：碳、氮，或加入強(qiáng)碳化物形成元素（如鈦、鈮等，使碳、氮原子）與之結(jié)合碳、氮，或加入強(qiáng)碳化物形成元素（如鈦、鈮等，使碳、氮原子）與之結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物或氮化物，抑制柯氏氣團(tuán)形成，可避免沖壓時(shí)皺折的產(chǎn)生成穩(wěn)定的碳化物或氮化物，抑制柯氏氣團(tuán)形成，可避免沖壓時(shí)皺折的產(chǎn)生。二、冷脆現(xiàn)象二、冷脆現(xiàn)象 冷脆冷脆：在一般氣候條件下，隨溫度降低，低碳構(gòu)件用鋼的斷裂由宏觀塑：在一般氣候條件下，隨溫度降低，低碳構(gòu)件用鋼的斷裂由宏觀塑性的微孔集聚型斷裂性的微孔集聚型斷裂(斷口為塑性斷口為塑性)過(guò)渡為宏觀脆性的解理斷裂過(guò)渡為宏觀脆

6、性的解理斷裂(斷口為小平面斷口為小平面聯(lián)合聯(lián)合)的現(xiàn)象。這一過(guò)渡溫度稱(chēng)的現(xiàn)象。這一過(guò)渡溫度稱(chēng)塑脆轉(zhuǎn)變溫度塑脆轉(zhuǎn)變溫度Tk。 構(gòu)件用鋼的冷脆對(duì)其實(shí)際應(yīng)用影響很大構(gòu)件用鋼的冷脆對(duì)其實(shí)際應(yīng)用影響很大：若在：若在Tk以下溫度使用，如船舶、以下溫度使用，如船舶、橋梁、壓力容器等，發(fā)生脆斷，會(huì)造成嚴(yán)重后果。橋梁、壓力容器等，發(fā)生脆斷，會(huì)造成嚴(yán)重后果。影響影響Tk 的因素：的因素：1) 構(gòu)件上存在缺口、裂紋或淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效等，皆使構(gòu)件上存在缺口、裂紋或淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效等，皆使Tk提高。提高。2) 冶煉方法和軋制工藝：冶煉方法和軋制工藝： 平爐鋼優(yōu)于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼，鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)于沸騰鋼。主要與鋼中硫、磷、氮、平

7、爐鋼優(yōu)于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼，鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)于沸騰鋼。主要與鋼中硫、磷、氮、 氧雜質(zhì)含量有關(guān)，雜質(zhì)含量高，氧雜質(zhì)含量有關(guān)，雜質(zhì)含量高，Tk高。用鋁脫氧的鋼其冷脆傾向性小。高。用鋁脫氧的鋼其冷脆傾向性小。 控制軋制工藝影響鋼的冷脆傾向，如降低終軋溫度，提高軋后的冷卻控制軋制工藝影響鋼的冷脆傾向，如降低終軋溫度，提高軋后的冷卻 速度等，均可得細(xì)小的晶粒組織，降低鋼的冷脆傾向性。速度等，均可得細(xì)小的晶粒組織，降低鋼的冷脆傾向性。3) 鋼的組織狀態(tài)：希望得到細(xì)小的鋼的組織狀態(tài)：希望得到細(xì)小的F晶粒和適量的細(xì)片晶粒和適量的細(xì)片P。如鋼中出現(xiàn)針。如鋼中出現(xiàn)針 狀狀F或或魏氏組織魏氏組織，或形成少量上貝氏體組織，其，或形成

8、少量上貝氏體組織，其Tk可上升到室溫?？缮仙绞覝亍?) 加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪乜墒辜尤脒m當(dāng)?shù)暮辖鹪乜墒筎k下降：如合金元素錳、鋁等使下降：如合金元素錳、鋁等使Tk下降，而碳、下降，而碳、硅等元素使硅等元素使Tk上升。上升。非共析鋼當(dāng)非共析鋼當(dāng)A A粗大冷卻速度又快時(shí)，粗大冷卻速度又快時(shí)，F(xiàn) F、Fe3CFe3C沿沿A A晶界呈針狀析出晶界呈針狀析出三、應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效和藍(lán)脆三、應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效和藍(lán)脆 時(shí)效：時(shí)效：非平衡非平衡金屬材料在常溫或一定溫度條件下，組織趨于向金屬材料在常溫或一定溫度條件下，組織趨于向平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)過(guò)渡，過(guò)渡，力學(xué)行為會(huì)逐漸變化的過(guò)程。力學(xué)行為會(huì)逐漸變化的過(guò)程。 一

9、般與淬火聯(lián)合，分為一般與淬火聯(lián)合，分為自然時(shí)效自然時(shí)效和和人工時(shí)效人工時(shí)效。構(gòu)件鋼的構(gòu)件鋼的時(shí)效時(shí)效脆性脆性：構(gòu)件鋼加熱后快冷，或塑性變形后，放置過(guò)程中出現(xiàn)硬：構(gòu)件鋼加熱后快冷，或塑性變形后，放置過(guò)程中出現(xiàn)硬度度，塑韌性，塑韌性的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。（一）（一）應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效 塑性變形后的時(shí)效。塑性變形后的時(shí)效。 對(duì)構(gòu)件鋼，應(yīng)變時(shí)效一般是不利的。彎角、卷邊、沖孔、剪裁等產(chǎn)生局部對(duì)構(gòu)件鋼，應(yīng)變時(shí)效一般是不利的。彎角、卷邊、沖孔、剪裁等產(chǎn)生局部塑性變形，應(yīng)變時(shí)效會(huì)使這些局部區(qū)域的斷裂抗力降低，成為斷裂的起源。塑性變形，應(yīng)變時(shí)效會(huì)使這些局部區(qū)域的斷裂抗力降低，成為斷裂的起源。 即使工藝中未產(chǎn)生塑性變形，

10、但當(dāng)構(gòu)件受載時(shí)，其上存在的裂縫尖端附近即使工藝中未產(chǎn)生塑性變形，但當(dāng)構(gòu)件受載時(shí)，其上存在的裂縫尖端附近也必然要產(chǎn)生一定量的塑性變形，應(yīng)變時(shí)效使這一局部區(qū)域也必然要產(chǎn)生一定量的塑性變形，應(yīng)變時(shí)效使這一局部區(qū)域S增加而塑性降低，增加而塑性降低，使裂縫擴(kuò)展阻力降低或使塑脆轉(zhuǎn)變溫度提高，增加構(gòu)件損壞的危險(xiǎn)性。應(yīng)變時(shí)使裂縫擴(kuò)展阻力降低或使塑脆轉(zhuǎn)變溫度提高，增加構(gòu)件損壞的危險(xiǎn)性。應(yīng)變時(shí)效還給冷變形工藝造成困難（裁下來(lái)的毛坯）。效還給冷變形工藝造成困難（裁下來(lái)的毛坯）。形成原因：形成原因：時(shí)效過(guò)程中碳，氮原子（主要是氮）在位錯(cuò)周?chē)e聚，形成柯氏氣團(tuán)。時(shí)效過(guò)程中碳，氮原子（主要是氮）在位錯(cuò)周?chē)e聚，形成柯氏氣

11、團(tuán)。措施：措施：控制控制C、N含量：加含量：加V、Ti、Nb、Zr、Al，結(jié)合成碳、氮化物。，結(jié)合成碳、氮化物。（二）（二）淬火時(shí)效淬火時(shí)效 淬火時(shí)效：淬火時(shí)效：在一些焊接構(gòu)件上焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生淬火時(shí)效，可能成為構(gòu)在一些焊接構(gòu)件上焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生淬火時(shí)效，可能成為構(gòu)件開(kāi)裂源。件開(kāi)裂源。 原因：原因：被碳、氮過(guò)飽和的被碳、氮過(guò)飽和的-Fe固溶體脫溶沉淀。在室溫或較高溫度放置時(shí)，固溶體脫溶沉淀。在室溫或較高溫度放置時(shí)，C、N先向位錯(cuò)、晶界等缺陷富聚先向位錯(cuò)、晶界等缺陷富聚析出亞穩(wěn)定、與母相共格的析出亞穩(wěn)定、與母相共格的碳化物碳化物(Fe2.4C)和和氮化物氮化物(Fe16N2) 。 措施：措施：與

12、應(yīng)變時(shí)效相似。與應(yīng)變時(shí)效相似。（三）（三）藍(lán)脆藍(lán)脆 藍(lán)脆：藍(lán)脆：變形時(shí)，低碳鋼在變形時(shí)，低碳鋼在300400溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)光亮藍(lán)色，卻出現(xiàn)溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)光亮藍(lán)色，卻出現(xiàn)反常的反常的b， 、 的現(xiàn)象。應(yīng)變速率的現(xiàn)象。應(yīng)變速率，藍(lán)脆溫度向高溫推移（可至，藍(lán)脆溫度向高溫推移（可至500） 原因：原因：由于塑變時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度與該溫度下由于塑變時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度與該溫度下C、N原子的移動(dòng)速度幾乎相原子的移動(dòng)速度幾乎相等，所以應(yīng)變時(shí)效與塑性變形同時(shí)發(fā)生。等，所以應(yīng)變時(shí)效與塑性變形同時(shí)發(fā)生。 第二節(jié)第二節(jié) 工程構(gòu)件用鋼的耐大氣腐蝕性工程構(gòu)件用鋼的耐大氣腐蝕性構(gòu)件用鋼多在野外使用，不易防護(hù)，且用量大，故腐蝕性問(wèn)題

13、較重要。構(gòu)件用鋼多在野外使用，不易防護(hù)，且用量大，故腐蝕性問(wèn)題較重要。一、大氣腐蝕過(guò)程一、大氣腐蝕過(guò)程屬電化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)件鋼內(nèi)部發(fā)生原電池反應(yīng)。屬電化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)件鋼內(nèi)部發(fā)生原電池反應(yīng)。Fe22OHFe（OH）24Fe（OH）2 2H2O O 2 4Fe（OH）3 2Fe（OH）3 Fe3O 4 3H2O二、提高構(gòu)件鋼耐大氣腐蝕的途徑二、提高構(gòu)件鋼耐大氣腐蝕的途徑 減少微電池?cái)?shù)量減少微電池?cái)?shù)量 C、S等含量等含量第二相（碳化物、硫化物）數(shù)量。用低碳鋼的原因之一。第二相（碳化物、硫化物）數(shù)量。用低碳鋼的原因之一。 提高基本提高基本(-Fe)的電極電位的電極電位 加入與加入與-Fe形成固溶體，并提高形

14、成固溶體，并提高-Fe電極電位的元素：電極電位的元素：Cr、Ni、Ti等。等。 但使成本提高但使成本提高。 利用鈍化效應(yīng)利用鈍化效應(yīng) 通過(guò)改變表面狀態(tài)，通過(guò)改變表面狀態(tài)，基體表面部分電極電位。最常用的鈍化措施是在金基體表面部分電極電位。最常用的鈍化措施是在金 屬表面形成一層致密的氧化膜，使鋼的表面與電介質(zhì)隔開(kāi)。屬表面形成一層致密的氧化膜，使鋼的表面與電介質(zhì)隔開(kāi)。 加入合金元素：加入合金元素：CrCr：最有效，但價(jià)格高，我國(guó)儲(chǔ)量少；最有效，但價(jià)格高，我國(guó)儲(chǔ)量少； P P： 對(duì)耐大氣腐蝕性有利，特別是與對(duì)耐大氣腐蝕性有利，特別是與Cu共用時(shí)效果更好。但共用時(shí)效果更好。但P一般一般冷脆，故冷脆，故

15、其含量在其含量在0.060.15最佳。最佳。電極電位。，時(shí)：溶入提高微電池均勻性。膜，形成致密的，微電池反應(yīng)（在表面彌散析出，時(shí)：FeFeOFeFeCuFe2 . 0)2 . 032Cu含量太高可造成熱脆，在含量太高可造成熱脆，在1100 以上熱加工，富以上熱加工，富Cu相溶入相溶入A晶界。晶界。耐大氣腐蝕用鋼耐大氣腐蝕用鋼Cu：0.20.5。 Cu Cu：第三節(jié)第三節(jié) 工程構(gòu)件用鋼的加工工藝性能工程構(gòu)件用鋼的加工工藝性能 構(gòu)件用鋼通常以棒材、板材、型材、管材、帶材等形狀使用，需進(jìn)行變構(gòu)件用鋼通常以棒材、板材、型材、管材、帶材等形狀使用，需進(jìn)行變形、焊接、鉚接等。鋼材的變形通常在常溫下進(jìn)行，因

16、此要求具有良好的形、焊接、鉚接等。鋼材的變形通常在常溫下進(jìn)行，因此要求具有良好的冷變形性能冷變形性能和和焊接性能焊接性能。一、冷變形性能一、冷變形性能 能性其危害性或可利用的可變形后的性能變化性產(chǎn)生開(kāi)裂、缺陷的可能變形能力（塑性）變形抗力變形難易冷變形性能變形抗力變形抗力：隨：隨C、合金元素含量增高和晶粒細(xì)化而增大；、合金元素含量增高和晶粒細(xì)化而增大； 構(gòu)件鋼一般塑性變形抗力不高，不會(huì)對(duì)變形造成很大困難。構(gòu)件鋼一般塑性變形抗力不高，不會(huì)對(duì)變形造成很大困難。變形開(kāi)裂變形開(kāi)裂：加工中經(jīng)常遇到的弊病。局部變形加工中經(jīng)常遇到的弊病。局部變形產(chǎn)生縮頸產(chǎn)生縮頸塑性失穩(wěn)。塑性失穩(wěn)。 需較大變形量的鋼要求需較

17、大變形量的鋼要求s/b0.7，使變形時(shí)不易失穩(wěn)。，使變形時(shí)不易失穩(wěn)。碳碳 含量增高，鋼中含量增高，鋼中P量增多，塑變抗力增高，塑性降低，變形時(shí)開(kāi)裂量增多，塑變抗力增高，塑性降低，變形時(shí)開(kāi)裂 傾向也增大。傾向也增大。硫硫 含硫量增高，鋼中硫化錳夾雜物增多，也使鋼材變形開(kāi)裂的傾向增含硫量增高，鋼中硫化錳夾雜物增多，也使鋼材變形開(kāi)裂的傾向增 大，并使軋制鋼板縱向及橫向的塑性不同，鋼材較易于沿著呈條狀大，并使軋制鋼板縱向及橫向的塑性不同，鋼材較易于沿著呈條狀 分布的硫化物夾雜發(fā)生開(kāi)裂或分層。分布的硫化物夾雜發(fā)生開(kāi)裂或分層。磷磷 磷有強(qiáng)烈的偏析傾向，含磷較高的鋼材，帶狀組織比較嚴(yán)重，其性磷有強(qiáng)烈的偏析傾

18、向，含磷較高的鋼材，帶狀組織比較嚴(yán)重，其性 能也有明顯的方向性。能也有明顯的方向性。表面質(zhì)量表面質(zhì)量表面缺陷（裂紋、結(jié)疤、劃痕、折疊等）常成為變形開(kāi)裂源。表面缺陷（裂紋、結(jié)疤、劃痕、折疊等）常成為變形開(kāi)裂源。變形后變化變形后變化：應(yīng)變時(shí)效，塑性降低可能成為斷裂源。：應(yīng)變時(shí)效，塑性降低可能成為斷裂源。二、焊接性能二、焊接性能 構(gòu)件鋼的焊接在使用中十分普遍。構(gòu)件鋼的焊接在使用中十分普遍。 焊接后存在焊縫區(qū)、半熔化區(qū)、熱影響區(qū)，且熱循環(huán)和組織變化產(chǎn)生焊接焊接后存在焊縫區(qū)、半熔化區(qū)、熱影響區(qū)，且熱循環(huán)和組織變化產(chǎn)生焊接應(yīng)力，還可能存在未焊透、氣泡、夾雜和裂紋應(yīng)力，還可能存在未焊透、氣泡、夾雜和裂紋直接

19、影響構(gòu)件承載和壽命。直接影響構(gòu)件承載和壽命。 焊接后成分和組織變化而導(dǎo)致焊接構(gòu)件脆斷趨勢(shì)增大的現(xiàn)象稱(chēng)焊接后成分和組織變化而導(dǎo)致焊接構(gòu)件脆斷趨勢(shì)增大的現(xiàn)象稱(chēng)焊接脆性焊接脆性。 焊接構(gòu)件的質(zhì)量取決于：構(gòu)件結(jié)構(gòu)、焊接工藝、材料自身焊接性能。焊接構(gòu)件的質(zhì)量取決于：構(gòu)件結(jié)構(gòu)、焊接工藝、材料自身焊接性能。構(gòu)件鋼焊接脆性及防止措施構(gòu)件鋼焊接脆性及防止措施：1. M轉(zhuǎn)變脆性：轉(zhuǎn)變脆性： 焊接時(shí)熱影響區(qū)溫度超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)焊接時(shí)熱影響區(qū)溫度超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)(Ac3)，且使，且使A晶粒顯著晶粒顯著，其它區(qū)域，其它區(qū)域未被加熱，造成熱影響激冷，發(fā)生未被加熱，造成熱影響激冷，發(fā)生M轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變硬度硬度，塑、韌性，塑、韌性，同

20、時(shí)產(chǎn)生很，同時(shí)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，使熱影響區(qū)常出現(xiàn)裂紋，稱(chēng)謂大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，使熱影響區(qū)常出現(xiàn)裂紋，稱(chēng)謂冷裂紋冷裂紋。 這種開(kāi)裂傾向性大小反應(yīng)了鋼焊接性能優(yōu)劣，取決于鋼淬透性和淬硬性。這種開(kāi)裂傾向性大小反應(yīng)了鋼焊接性能優(yōu)劣，取決于鋼淬透性和淬硬性。碳、錳、鉻、銅、硅等元素顯著提高碳當(dāng)量，降低鋼的焊接性；鋼中加入細(xì)碳、錳、鉻、銅、硅等元素顯著提高碳當(dāng)量，降低鋼的焊接性；鋼中加入細(xì)化晶粒和阻礙化晶粒和阻礙A晶粒長(zhǎng)大的元素如鉬、鈦、釩和用鋁脫氧時(shí)，有利于改善焊晶粒長(zhǎng)大的元素如鉬、鈦、釩和用鋁脫氧時(shí)，有利于改善焊接性能；接性能； 總之，為了保證構(gòu)件的焊接性能，構(gòu)件用鋼應(yīng)是低碳、低合金元素。

21、總之，為了保證構(gòu)件的焊接性能，構(gòu)件用鋼應(yīng)是低碳、低合金元素。2. 凝固脆性：凝固脆性： 指焊肉及熔合線金屬由于熔化和凝固指焊肉及熔合線金屬由于熔化和凝固過(guò)程引起成分和結(jié)構(gòu)變化，而形成裂紋過(guò)程引起成分和結(jié)構(gòu)變化，而形成裂紋的傾向性。的傾向性。 一般是以熱裂紋的形式表現(xiàn)出來(lái)。其一般是以熱裂紋的形式表現(xiàn)出來(lái)。其原因是熔池結(jié)晶凝固過(guò)程中，在通過(guò)液原因是熔池結(jié)晶凝固過(guò)程中，在通過(guò)液相相固相線的溫度范圍時(shí)，首先結(jié)晶的固相線的溫度范圍時(shí)，首先結(jié)晶的晶體純度較高，而使合金元素及雜質(zhì)逐晶體純度較高，而使合金元素及雜質(zhì)逐漸富集到殘存的液體中去，因而在收縮漸富集到殘存的液體中去，因而在收縮應(yīng)力的作用下便沿著柱狀晶界

22、產(chǎn)生裂紋。應(yīng)力的作用下便沿著柱狀晶界產(chǎn)生裂紋。S、P、Si之；之；Ti、Zr、Ce形成球狀硫形成球狀硫化物，化物，之。之。3. 熱影響區(qū)的時(shí)效脆性熱影響區(qū)的時(shí)效脆性 ： 在熱影響區(qū)，因焊接熱的作用可能產(chǎn)生在熱影響區(qū)，因焊接熱的作用可能產(chǎn)生淬火時(shí)效現(xiàn)象淬火時(shí)效現(xiàn)象；另一方面又可能因；另一方面又可能因焊接應(yīng)力的作用在焊腳附近產(chǎn)生微量塑性變形，而引起焊接應(yīng)力的作用在焊腳附近產(chǎn)生微量塑性變形，而引起應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。這種。這種時(shí)效脆性也常成為低碳鋼構(gòu)件在使用過(guò)程中開(kāi)裂的起源，也必須充分注意。時(shí)效脆性也常成為低碳鋼構(gòu)件在使用過(guò)程中開(kāi)裂的起源，也必須充分注意。 加入加入Al、V、Ti、Nb可抑制之

23、?？梢种浦?。4. 焊后加熱開(kāi)裂焊后加熱開(kāi)裂(脆性脆性)： 焊后為了松馳焊接應(yīng)力，常需在較高溫度下加熱，對(duì)焊后為了松馳焊接應(yīng)力，常需在較高溫度下加熱，對(duì)A不銹鋼、某些低合不銹鋼、某些低合金鋼金鋼(主要是含主要是含V鋼種鋼種) 可能出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，稱(chēng)可能出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，稱(chēng)焊后加熱開(kāi)裂焊后加熱開(kāi)裂或或應(yīng)力松馳開(kāi)裂應(yīng)力松馳開(kāi)裂。 裂紋主要是在熔合線附近粗大的晶粒區(qū)，有時(shí)在焊肉的粗大組織內(nèi)出現(xiàn)，裂紋主要是在熔合線附近粗大的晶粒區(qū)，有時(shí)在焊肉的粗大組織內(nèi)出現(xiàn)，沿沿A晶界發(fā)展，裂紋出現(xiàn)敏感性最大的溫度約為晶界發(fā)展，裂紋出現(xiàn)敏感性最大的溫度約為600。所以屬熱裂紋。所以屬熱裂紋。 原因：原因：晶界脆化，其機(jī)理與回

24、火脆性相類(lèi)似。晶界脆化，其機(jī)理與回火脆性相類(lèi)似。 防止防止: 減少減少Sn、Ce、As、P等雜質(zhì)含量；控制等雜質(zhì)含量；控制C含量，提高松弛處理溫度含量，提高松弛處理溫度降低殘余應(yīng)力。降低殘余應(yīng)力。5. 過(guò)燒脆性和過(guò)熱脆性：過(guò)燒脆性和過(guò)熱脆性： 在緊靠熔合線的熱影響區(qū)附近，可在在緊靠熔合線的熱影響區(qū)附近，可在A晶界處富集晶界處富集S，而引起過(guò)燒脆性。，而引起過(guò)燒脆性。 防止防止: 減少減少S含量；加入稀土元素，形成高熔點(diǎn)的稀土硫化物。含量；加入稀土元素，形成高熔點(diǎn)的稀土硫化物。第四節(jié)第四節(jié) 碳素構(gòu)件用鋼碳素構(gòu)件用鋼一、成分、牌號(hào)、性能特點(diǎn)、用途一、成分、牌號(hào)、性能特點(diǎn)、用途 又稱(chēng)又稱(chēng)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳

25、素結(jié)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)普碳鋼普碳鋼。 冶煉容易，常以熱軋狀態(tài)供貨，一般不經(jīng)熱處理強(qiáng)化，價(jià)格低。產(chǎn)量約占冶煉容易，常以熱軋狀態(tài)供貨，一般不經(jīng)熱處理強(qiáng)化，價(jià)格低。產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的鋼總產(chǎn)量的70%80%。 成分成分： WC0.2%。注意常含的雜質(zhì)和。注意常含的雜質(zhì)和S、P含量。含量。 用途用途：大多用于中型結(jié)構(gòu)件（很少量用作要求低的機(jī)器零件）。應(yīng)用很廣，：大多用于中型結(jié)構(gòu)件（很少量用作要求低的機(jī)器零件）。應(yīng)用很廣，品種有熱軋鋼板，鋼帶，鋼管，槽鋼、角鋼，扁鋼，圓鋼，鋼軌，鋼筋，鋼品種有熱軋鋼板，鋼帶，鋼管，槽鋼、角鋼，扁鋼，圓鋼，鋼軌，鋼筋，鋼絲等。絲等。 牌號(hào)牌號(hào)：分為分為Q195、Q215、Q2

26、35、Q255及及Q275等五類(lèi)。等五類(lèi)。注意符號(hào)和數(shù)字注意符號(hào)和數(shù)字。 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：除前面講到的，：除前面講到的，注意注意bb、ss、大致范圍及不同牌號(hào)的區(qū)別大致范圍及不同牌號(hào)的區(qū)別。二、專(zhuān)業(yè)鋼種二、專(zhuān)業(yè)鋼種1. Q235派生出的專(zhuān)業(yè)用鋼（了解）派生出的專(zhuān)業(yè)用鋼（了解） 成分和工藝作了微小調(diào)整，規(guī)定某些特殊性能和質(zhì)檢項(xiàng)目，使之適于某些成分和工藝作了微小調(diào)整，規(guī)定某些特殊性能和質(zhì)檢項(xiàng)目，使之適于某些專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。注意其牌號(hào)。專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。注意其牌號(hào)。2.冷沖壓薄板鋼（注意牌號(hào)變化）冷沖壓薄板鋼（注意牌號(hào)變化）用途：用途： 主要用于制造厚度在主要用于制造厚度在4mm以下的各種冷沖壓構(gòu)件，如車(chē)身、駕

27、駛室、以下的各種冷沖壓構(gòu)件，如車(chē)身、駕駛室、各種儀表及機(jī)器的外殼等。各種儀表及機(jī)器的外殼等。要求要求a. 對(duì)強(qiáng)度要求不高，要求良好的冷沖壓性能。對(duì)強(qiáng)度要求不高，要求良好的冷沖壓性能。b. 采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，降低采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，降低Si、P、S含量含量提高塑性，保證冷沖壓性能。提高塑性，保證冷沖壓性能。c. 對(duì)沖壓性能要求高且外觀要求較嚴(yán)的構(gòu)件，不宜用沸騰鋼，而選用對(duì)沖壓性能要求高且外觀要求較嚴(yán)的構(gòu)件，不宜用沸騰鋼，而選用Al 脫氧的鎮(zhèn)靜鋼冷軋板脫氧的鎮(zhèn)靜鋼冷軋板(如如08A1)。d. 要求有細(xì)小而均勻的要求有細(xì)小而均勻的F晶粒晶粒(6-7級(jí)級(jí))。如果晶粒過(guò)粗。如果晶粒過(guò)粗(14級(jí)級(jí)) 沖壓中易在

28、變沖壓中易在變 形量較大的部位開(kāi)裂，且沖壓后表面粗糙形量較大的部位開(kāi)裂，且沖壓后表面粗糙(桔皮狀桔皮狀)；但晶粒過(guò)細(xì)；但晶粒過(guò)細(xì)(8級(jí)以上級(jí)以上) 又使鋼板的塑變抗力增高，沖壓性能惡化，又使鋼板的塑變抗力增高，沖壓性能惡化， 容易磨損沖模。容易磨損沖模。e. 要求晶粒均勻，要求晶粒均勻， 防止防止 大晶粒實(shí)際變形量大大晶粒實(shí)際變形量大，造成提前開(kāi)裂。，造成提前開(kāi)裂。工藝工藝 通常在熱軋與冷軋之間進(jìn)行一次重結(jié)晶退火通常在熱軋與冷軋之間進(jìn)行一次重結(jié)晶退火(加熱到加熱到Ac3以上以上)，以利隨，以利隨后的冷軋。后的冷軋。 在冷軋中，如果減縮率小于在冷軋中，如果減縮率小于20，則在軋后要采用，則在軋后

29、要采用950正火來(lái)細(xì)化晶正火來(lái)細(xì)化晶粒，提高塑性；如采用低溫退火，會(huì)引起嚴(yán)重的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象；如果減縮粒，提高塑性；如采用低溫退火，會(huì)引起嚴(yán)重的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象；如果減縮率大于率大于20，軋后采用再結(jié)晶退火，軋后采用再結(jié)晶退火(650750)。第五節(jié)第五節(jié) 低合金構(gòu)件用鋼低合金構(gòu)件用鋼1、簡(jiǎn)介、簡(jiǎn)介又稱(chēng)又稱(chēng)低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)普低鋼普低鋼，國(guó)外稱(chēng)，國(guó)外稱(chēng)低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼（HSLA鋼）。鋼）。低碳低碳、低合金元素低合金元素的鋼種。的鋼種。為了適應(yīng)為了適應(yīng)大型工程結(jié)構(gòu)大型工程結(jié)構(gòu)(如大型橋梁、大型壓力容器及船舶等如大型橋梁、大型壓力容器及船舶等)減輕結(jié)構(gòu)重量減輕結(jié)構(gòu)重量，提高使用，提高使用可靠性可靠性及及節(jié)約鋼材節(jié)約鋼材的需要發(fā)展起來(lái)的。其強(qiáng)度，尤其是屈服點(diǎn)大的需要發(fā)展起來(lái)的。其強(qiáng)度，尤其是屈服點(diǎn)大大高于碳含量相同的普碳鋼。大高于碳含量相同的普碳鋼。2、牌號(hào)、牌號(hào): 能夠識(shí)別，并知道各符號(hào)的意義，如能夠識(shí)別，并知道各符號(hào)的意義，如09MnV、15MnTi、09Mn23、性能要求、性能要求 力學(xué)性能要求力學(xué)性能要求 a 熱軋狀態(tài)具有高熱軋狀態(tài)具有高S減輕結(jié)構(gòu)自重（熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)供貨）減輕結(jié)構(gòu)自重（熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)供貨） b 熱軋狀態(tài)具有高熱軋狀態(tài)具有高b sb比比0.650.75（避免塑性失穩(wěn)）（避免塑性失穩(wěn)） c 塑性與韌性塑性與韌性