【正文】 工程結(jié)構(gòu)鋼分類： 鐵素體 珠光體（ FP）鋼 ? 碳素工程結(jié)構(gòu)鋼 ? 高強度低合金鋼 ? 微合金鋼 低碳貝氏體鋼和馬氏體鋼 ? 針狀鐵素體鋼 ? 低碳貝氏體鋼 ? 低碳馬氏體鋼 ? 雙相鋼 本章主要內(nèi)容 本章主要內(nèi)容 1. 工程構(gòu)件用鋼的用途、工作特點及性能要求 2. 碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途、性能特點及常用鋼種 3. 碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 4. HSLA鋼的性能要求、合金元素的強化方式及其對材料性能的影響。 5. HSLA鋼的成分設(shè)計思路及常用鋼種 6. 特殊用途的低合金高強度鋼 工程結(jié)構(gòu)鋼 主要內(nèi)容 ◆ 碳素結(jié)構(gòu)鋼 （重點掌握） ◆ 低合金高強度 （重點掌握） ◆ 具有特殊用途的 低合金高強度鋼 ◆ 微合金化低合金高強度鋼 ◆ 工程構(gòu)件用鋼的研究發(fā)展趨勢 概 述 1. 工程結(jié)構(gòu)鋼的用途 如建筑、橋梁、船舶、鋼軌、車輛、石油、化工、電站、鍋爐、壓力容器等，應(yīng)用范圍很廣。 工程結(jié)構(gòu)鋼： 用于制造各種大型金屬結(jié)構(gòu)的鋼材。工程結(jié)構(gòu)鋼 占鋼總產(chǎn)量 90%左右。 一般進行焊接，不需熱處理；特殊要求時在鋼廠進行正火、調(diào)質(zhì)處理；可靠性要求高時，焊后現(xiàn)場進行整體或局部去應(yīng)力退火。 大部分以 鋼板 或 型鋼 供貨。 ◆ 1889年為慶祝法國大革命 100周年，巴黎舉辦大型國際博覽會時建造， 是博覽會上最引人注目的展品，成為當(dāng)時席卷世界的 工業(yè)革命 的象征。 ◆ 1887年 1月 28日開工， 1889年 3月 31日大功告成。金屬制件有 ，重達 7000噸，施工時共鉆孔 700萬個，使用鉚釘 250萬個。 ◆ 設(shè)計者是法國 建筑師居斯塔夫 埃菲爾 ，早年以 旱橋 專家而聞名。一生中杰作累累，遍布世界，但使他名揚四海的還是這座鐵塔。用他自己的話說：埃菲爾鐵塔“把我淹沒了，好像我一生只是建造了她” 鋼鐵巨人 埃菲爾鐵塔（ 1889年建） 高 300米， 重 7000噸 南京長江大橋（ 1968年建） ◆ 1960年 1月 18日開工， 1968年 9月鐵路橋通車，同年 12月公路橋通。正橋長 1577米，鐵路橋長 6772米，公路橋長 4589米，橋塔高 70米。工程造價 。 ◆ 采用 優(yōu)質(zhì)合金鋼 桿件在現(xiàn)場 鉚接 拼裝架設(shè)。 ◆ 是新中國第一座依靠自己的力量設(shè)計施工建造而成的鐵路、公路兩用橋， 它的建成開創(chuàng)了我國“自力更生”建設(shè)大型橋梁的新紀(jì)元。 概 述 長期承受靜載荷，偶爾有動載荷，互相無相對運動； 受大氣或海水的侵蝕； 某些構(gòu)件受疲勞沖擊；如橋梁、船舶等受風(fēng)力或海浪沖擊。 一般在 50~100℃ 范圍內(nèi)使用； 3. 工程構(gòu)件的性能要求 ● 有足夠的強度與韌性（低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度）； ● 有良好的焊接性能和成型工藝性能； ● 有良好的耐大氣腐蝕性能和耐海水腐蝕性能。 生產(chǎn)工藝 ： 常用：焊接；一般都要經(jīng)過如剪切、沖孔、熱彎、 深沖等成型工藝。 4. 工程構(gòu)件用鋼的發(fā)展歷程 ① 鉚釘連接，設(shè)計依據(jù)是 σb， C%較高，約為 ％，熱軋態(tài)供貨。 ② 焊接連接， ↓ C% ； 為保持強度， ↑ Mn% 。 ③ 焊接構(gòu)件的脆性斷裂，韌性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的重要性， ↓↓C% 但 Mn量仍保持較高水平。 ④ 利用 AlN細化晶粒提高強韌性。 σs從 225MPa提高到 300MPa，韌轉(zhuǎn)溫度降到 0℃ 以下。 如： %C降低到 %，韌脆轉(zhuǎn)變溫度由 50℃ 降低到 50 ℃ 。 概 述 4. 工程構(gòu)件用鋼的發(fā)展歷程 ⑤ 保持低 C、高 Mn、細化晶粒條件，利用 NbC、 VC、 TiC析出強化進一步 ↑ σs 。但終軋溫度高，晶粒粗化，沖擊韌性較差。 ⑥ 開發(fā)了控制軋制和控制冷卻技術(shù)，解決晶粒粗化問題。 細晶、析出強化， σs提高到 450~525MPa，韌轉(zhuǎn)溫度降到 80 ℃ 。 這類鋼稱為微合金化、控軋、低碳、低合金高強度鋼，簡稱微合金化鋼。 ⑦ 在鋼中加入微量的 Zr、稀土元素、 Ca等，改變夾雜物形態(tài)，減少軋制鋼材的各向異性，改善其成型性。 概 述 工程結(jié)構(gòu)鋼包括 碳素鋼 和 低合金高強度鋼 。 低合金高強度鋼是指碳含量低于 %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（低于 3%），使鋼的強度明顯高于碳素鋼的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼，統(tǒng)稱 低合金高強度 鋼。 按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、耐腐蝕鋼、低溫用鋼、耐磨鋼、鋼筋鋼、鋼軌鋼及其他專業(yè)用鋼等。 耐候 Z型鋼用于體育館 浦東國際機場候機樓及道路護欄 客車及農(nóng)業(yè)機械 現(xiàn)代化蔬菜棚 高強度耐候厚壁冷彎高頻焊管用于東方明珠塔 鍍鋅 C型鋼用于上海大劇院屋架椼架 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼，用量很大，約占鋼產(chǎn)量的 70%，大部分用作結(jié)構(gòu)件，如工字鋼、槽鋼、角鋼、鋼板、鋼管及各種型材，少量用于制造機器零件和其它制品。 碳素結(jié)構(gòu)鋼易于冶煉和軋制，價格低廉，有足夠的強度，良好的塑性和韌性，且易于成型和焊接。 碳素鋼含碳量一般在 %以下，常以熱軋態(tài)供貨，一般不再進行熱處理。 表 21 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分及用途 (GB7001988) 表 22 碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能 牌號 等級 拉 伸 試 驗 沖擊試驗 屈服點 ?s（ MPa） 抗拉強度?b (MPa) 延伸率 ?5（ %） 溫度 /?C V型沖擊功 (縱向 ) J 鋼材厚度（直徑）（ mm） 鋼材厚度（直徑）（ mm） ≤ 16 ?16～40 ?40～60 ?60～100 ?100 ～150 ? 150 ≤ 16 ?16～40 ?40～60 ?60～100 ?100～ 150 ? 150 不小于 不小于 不小于 Q195 (195) (185) 315～390 33 32 Q215 A B 215 205 195 185 175 165 335～410 31 30 29 28 27 26 20 27 Q235 A B C D 235 225 215 205 195 185 375～460 26 25 24 23 22 21 20 0 20 27 Q255 A B 255 245 235 225 215 205 410～510 24 23 22 21 20 19 20 27 Q275 275 265 255 245 235 225 490～610 20 19 18 17 16 15 第一節(jié) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 二、碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 碳鋼以 Fe、 C為主，還有 Mn、 Si、 S、 P及 N、 H、 O常存元素。 第一節(jié) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 二、碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 碳 C%↑，強度 ↑，硬度 ↑， 塑性、韌性 ↓。 第一節(jié) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 二、碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 錳 錳是煉鋼時用錳鐵脫氧、脫硫殘存在鋼中的元素，或由生鐵殘存下來。 錳的作用： ① 錳脫氧能力很強 ,可把鋼水中的 FeO還原為 Fe ② Mn與 S結(jié)合力強，形成 MnS夾雜物，降低 S的有害影響 ③ 剩余的大量 Mn固溶于 F中，起到固溶強化作用。 ④ 少部分則溶于 Fe3C中，形成合金滲碳體。 ⑤ 可以增加 P含量，并能細化晶粒，使鋼具有更好的綜合機械性能，顯著提高鋼的強度。 由于 Mn具有較多的有益影響，一般看作是 有益元素 ，但其含量不能太高，通常小于 %。 第一節(jié) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 二、碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 硅 硅的影響與錳相似，也是作為脫氧劑加入而殘留在鋼中，或由生鐵殘存下來。 硅的作用： ① Si的脫氧能力比 Mn強，能更好地將 FeO還原。 ② 剩余 Si絕大部分固溶于 F中，起固溶強化作用。 ③ 少部分則存在于硅酸鹽夾雜中，會降低鋼的性能。 總的來說， Si也是一種有益的雜質(zhì)元素 ，其含量通常小于 %。 第一節(jié) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼 二、碳鋼中的常存元素及其對碳鋼機械性能的影響 硫 硫是由原料帶入、無法除盡的雜質(zhì) 硫的作用： ①