【正文】 貝氏體必須加昂貴 Mo 、 W 的傳統(tǒng)成分設(shè)計思路。板厚小于 14mm時，在熱軋態(tài)即可得到貝氏體；板厚大于 14mm時，需要正火處理。 低碳貝氏體型鋼、針狀鐵素體型鋼及鐵素體 馬氏體雙相鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 圖 27 低碳鉬鋼和鉬硼鋼的過冷奧氏體恒溫轉(zhuǎn)變開始曲線 ?再加入 錳、鉻、鎳 等元素，進一步推遲先共析鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變， 并使 BS點下降，以獲得下貝氏體組織 。 ?與相同碳含量的鐵素體 珠光體組織鋼相比具有更高的強度和良好的韌性。 ?此外， Mn 在相界面的富集也降低了相界附近奧氏體基體內(nèi)碳的活度及活度梯度 ，導(dǎo)致碳在奧氏體中擴散速度降低，此即所謂 溶質(zhì)類拖曳作用 ，進一步抑制了鐵素體生長。 低碳貝氏體型鋼、針狀鐵素體型鋼及鐵素體 馬氏體雙相鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?20 世紀 70 年代，方鴻生教授等人的研究發(fā)現(xiàn)： Mn 在一定含量時，使鋼的 C 曲線形狀發(fā)生變化。 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 低碳貝氏體型鋼、針狀鐵素體型鋼及鐵素體 馬氏體雙相鋼 一、低碳貝氏體型鋼 ?貝氏體鋼的發(fā)展過程 ?20 世紀 20 年代， Robertson 首先發(fā)現(xiàn)鋼的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，隨后 Devenport 和 Bain 等人對這種組織進行了大量細致的研究，直到 1934 年 “ 貝氏體 ” 術(shù)語的提出，貝氏體結(jié)構(gòu)及其相變機制一直是人們研究的重點。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 經(jīng)控制冷卻后的優(yōu)質(zhì)中板 低碳貝氏體型鋼、針狀鐵素體型鋼及鐵素體 馬氏體雙相鋼 ?背景 ?具有鐵素體 珠光體組織的低合金鋼和微合金化鋼的屈服強度的極限約為 460MPa。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?根據(jù)鋼材截面的厚度不同， 控制冷卻可以采用強制風(fēng)冷、噴霧、噴水等措施來控制冷卻速度。這種鋼可以通過控制軋制得到極細小的鐵素體晶粒和珠光體團 。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ●再結(jié)晶控制軋制 ，即當(dāng)控制軋制是 在 高于再結(jié)晶終止溫度時變形 ，此時奧氏體要發(fā)生再結(jié)晶，因此必須抑制熱變形后再結(jié)晶奧氏體的粗化和避免應(yīng)變誘導(dǎo)析出。 ●隨后通過控制冷卻使得 鐵素體在奧氏體晶界和晶內(nèi)滑移帶上多處形核 得到極細小的鐵素體晶粒。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 圖 26 控制軋制三個階段及每個階段變形時顯微組織的變化示意圖 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金化鋼 ?常規(guī)熱軋和控制軋制之間的差別在于 ●常規(guī)熱軋的 鐵素體形核只在 A晶界上形成 ； ●控制軋制的奧氏體晶粒被形變帶劃分為幾個部分，使得 鐵素體形核不僅發(fā)生在奧氏體晶界上，而且還在奧氏體的晶內(nèi) ?？刂栖堉票举|(zhì)上是形變熱處理的一種派生形式，其主要目的是細化晶粒組織，從而提高熱軋鋼的強韌性。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 三、控制軋制與控制冷卻 ?鋼材的熱軋工藝（如鋼坯的加熱溫度、保溫時間、開軋溫度、軋制道次和道次變形量、終軋溫度以及軋后冷卻等參數(shù)）對鋼材的力學(xué)性能有重要影響。一般微合金化鋼中的沉淀強化相主要是低溫下析出的 Nb(C,N)和 VC。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 圖 21 Nb、 V和 Ti對再結(jié)晶臨界溫度的影響 強 弱 延緩奧氏體再結(jié)晶能力 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金化鋼 ?通過加入鈦和鈮形成 TiN或 Nb(C,N)，它們在高溫下非常穩(wěn)定，其彌散分布對控制高溫下的晶粒長大有強烈的抑制作用 。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 一、微合金化鋼 是 70年代在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一大類高強度低合金鋼。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?（ 5） 加入微量稀土元素可以脫硫去氣，凈化鋼材，并改善夾雜物的形態(tài)與分布，從而改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?（ 3） 輔加合金元素 Al、 V、 Ti、 Nb等 ，既可產(chǎn)生沉淀強化作用，還可細化晶粒，從而使強韌性得以改善。 引言 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 鞍鋼 1700精軋機組現(xiàn)場圖 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 一、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 ?也稱為普通低合金鋼（簡稱普低鋼），這類鋼是為了適應(yīng)大型工程結(jié)構(gòu)（如大型橋梁、大型壓力容器及大型船舶等）、減輕結(jié)構(gòu)重量、提高使用的可靠性及節(jié)約鋼材的需要而發(fā)展起來的。 引言 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 三、力學(xué)性能要求 ?一是 彈性模量大，以保證構(gòu)件有更好的剛度； ?二是 有足夠的抗塑性變形及抗破斷的能力，即 σs和 σb較高，而 δ和 ψ較好； ?三是 缺口敏感性及冷脆傾向性較小等； ?四是 要求具有一定的耐大氣腐蝕及海水腐蝕性能。Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 主要內(nèi)容 第一節(jié) 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 第二節(jié) 微合金化鋼 第三節(jié) 低碳貝氏體型鋼 針狀鐵素體型鋼 鐵素體 馬氏體雙相鋼 第四節(jié) 新一代鋼鐵材料 ?重點與難點： 工程結(jié)構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能特點、耐大氣腐蝕性及微量合金元素的作用。 引 言 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 二、工程構(gòu)件的服役特點 ?不作相對運動，長期承受 靜載荷 作用； ?有一定的使用 溫度 和 環(huán)境 要求： ?如寒冷的北方，構(gòu)件在承載的同時，還要長期經(jīng)受低溫的作用； ?橋梁或船舶則長期經(jīng)受大氣或海水的浸蝕； ?電站鍋爐構(gòu)件的使用溫度則可達到 250℃以上。 引言 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 六、供貨狀態(tài) ?大部分構(gòu)件通常是在 熱軋空冷（正火）狀態(tài)下 使用； ?有時也在 回火狀態(tài)下 使用。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?Mn能細化珠光體和鐵素體晶粒； ?Mn的含量在 1%~%范圍內(nèi)可促進鐵素體在形變時發(fā)生交滑移，使 [112]〈 111〉滑移系在低溫下仍其作用，同時，錳還使三次滲碳體難于在鐵素體晶界析出，減少了晶界的裂紋源，這也將改善鋼的沖擊韌性； ?Mn的加入還可使 FeFe3C相圖中的 S點左移，使基體中珠光體數(shù)量增多，致使強度不斷提高。 ? P在鋼中可以起固溶強化的作用，也可以提高耐蝕性能； ? Ni和 Cr都能促進鋼的鈍化，減少電化學(xué)腐蝕； ?加入微量的稀土金屬也有良好的效果。 ? 我國低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的 化學(xué)成分、力學(xué)性能和特性及用途 分別如 表 2 表 23所示。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 二、微量合金元素鈦、鈮、釩等的作用 ?在熱加工過程中，通過 固溶、偏聚在奧氏體晶界、應(yīng)變誘導(dǎo)析出氮化物，阻止了奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯運動 ，從而抑制再結(jié)晶過程的進行。 釩只有在氮化物中才這樣。 圖 23 微合金元素對鋼屈服強度的影響 σ G— 細化晶粒強化的貢獻； σ ph— 沉淀強化的貢獻 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金化鋼 ?鈦、釩、鈮等合金碳化物和氮化物隨奧氏體化溫度的升高有一定的溶解量，溶于奧氏體的微合金化元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低了發(fā)生先共析鐵素體和珠光體的溫度范圍，低溫下形成的先共析鐵素體和珠光體組織更細小，并使相間沉淀Nb(C,N)和 V(C,N)的粒子更細小。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 是將加入微合金化元素的普低鋼加熱到高溫（ 1250℃ ~1350℃ ）進行軋制，但必須將終軋溫度控制在Ar3附近。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼 ?控制軋制通常由三個階段組成： ●第一階段 是高溫下的再結(jié)晶區(qū)變形； ●第二階段 是在緊靠 Ar3以上的低溫?zé)o再結(jié)晶區(qū)變形； ●第三階段 是在奧氏體 鐵素體兩相區(qū)變形。 微合金化鋼 Chapter 2 工程構(gòu)件用合金結(jié)構(gòu)鋼