結(jié)構(gòu)鋼的韌性及影響因素-本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2025-07-10 11:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................................11 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 1 第一章 結(jié)構(gòu)鋼的性能要求 主要結(jié)構(gòu)鋼材的 分類 結(jié)構(gòu)鋼是用來(lái)制造各種工程結(jié)構(gòu)和各種機(jī)器零件的鋼種。用于制造工程結(jié)構(gòu)的鋼有稱為工程用鋼或構(gòu)件用鋼，包括碳素工程結(jié)構(gòu)鋼（原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的甲類鋼，乙類鋼，特類鋼）和高強(qiáng)度低合金鋼，這類鋼按用途分可分為通用鋼和專用鋼；按使用狀態(tài)下的顯微組織，可分為鐵素體鋼 珠光體鋼，低碳貝氏體鋼，低碳馬氏體鋼和雙相鋼。 機(jī)器零件用鋼是指用于制造各種機(jī)器零件所用的鋼種，也稱機(jī)器制造用鋼。機(jī)器零件制造用結(jié)構(gòu)鋼通常包括碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度鋼，彈簧鋼 和滾動(dòng)軸承鋼等。 各種結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào) （ 1） 通用結(jié)構(gòu)鋼：采用代表屈服點(diǎn)的拼音字母 Q，屈服點(diǎn)數(shù)值 (單位為 MPa),質(zhì)量等級(jí)，脫氧方法等符號(hào)表示，按順序組成牌號(hào)。例如：碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為 Q235AF，Q235BZ。 （ 2） 專用結(jié)構(gòu)鋼。一般用代表鋼屈服點(diǎn)的符號(hào) Q 屈服點(diǎn)數(shù)值和代表產(chǎn)品用途的符號(hào)等表示，例如壓力容器用鋼表示為 Q354R。 （ 3） 沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼：在牌號(hào)尾部分別加符號(hào) F 和 b。例如：平均含碳量為 ％的沸騰鋼其牌號(hào)表示為 08F。 （ 4） 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由三部分組成，即數(shù)字 +元素 +數(shù)字。前面的倆位數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，合 金元素以國(guó)際化元素符號(hào)表示。 （ 5） 非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的頭部符號(hào) YF， F 表示易切削非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和熱鍛用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號(hào)表示方法均與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。 （ 6） 高碳鉻軸承鋼：在牌號(hào)頭部加符號(hào) G，但不標(biāo)明含碳量，鉻含量以千分之幾，其他合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示，例如，平均含鉻量為 ％的軸承鋼，其牌號(hào)表示為 GC15。 （ 7） 焊接用鋼包括焊接用碳素鋼，焊接用合金鋼和焊接用不銹鋼等，其牌號(hào)表示方法是在各類焊接用鋼牌號(hào)頭部加符號(hào) H。例如， H08， H08Mn2Si 等 各 結(jié)構(gòu)鋼 化學(xué)成分（主要以碳素結(jié)構(gòu)鋼為例） 規(guī)定化學(xué)成分是 為了達(dá)到一定的性能要求。新標(biāo)準(zhǔn)中 5 個(gè)牌號(hào)用途不同 ,劃分質(zhì)量等級(jí)不內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 2 同 ,對(duì)成分的要求也不同。 Q235 的 A、 B、 C、 D 級(jí)鋼 ,含 C 量上限分別為 ,。含 Mn 上限分別為 ,。P、 S 含量分別不超過(guò) 、 ,0、 04 0“ 5, 0、,、 (%)。這樣的分檔 ,分級(jí) ,使鋼材的生產(chǎn)管理、品質(zhì)保證及應(yīng)用選材都更為合理。 各結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)及主要用途（主要以碳素結(jié)構(gòu)鋼為例 ） （ 1） Q195。含碳，錳量低，強(qiáng)度不高，塑形好，韌性高，具有良好的 工藝性能和焊接性能，廣泛用于輕工，機(jī)械，運(yùn)輸車輛，建筑等一般結(jié)構(gòu)件，自行車，農(nóng)機(jī)配件，五金制品，輸送水，煤氣等用管，煙筒，屋面板，拉桿，支架及機(jī)械用一般結(jié)構(gòu)零件。 （ 2） Q含碳，錳量較低，強(qiáng)度較 Q195 稍高，塑形好，具有良好的韌性，焊接性能和工藝性能。用于廠房，橋梁等大型結(jié)構(gòu)件，建筑桁架，鐵塔，井架及車船制造結(jié)構(gòu)件，輕工，農(nóng)業(yè)等機(jī)械零件，五金工具，金屬制品等。 （ 3） Q235。含碳量適中，具有良好高的塑性，韌性，焊接性能，冷加工性以及一定的強(qiáng)度。大量生產(chǎn)鋼板，型鋼，鋼筋，用以建造廠房房架，高壓輸電塔，橋梁，型鋼 ，車輛等。其他 C,D 級(jí)鋼含硫，鱗量低，相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，質(zhì)量好，適于制造對(duì)可焊接性及韌性要求較高的工程結(jié)構(gòu)機(jī)械零部件，如機(jī)座，支架，受力不大的拉桿，連桿，銷，軸，螺釘，套圈等。 （ 4） Q255。具有較好的強(qiáng)度，塑形和韌性，較好的焊接性能和冷熱壓力加工性能。用途不如 Q235 鋼廣泛，主要用作鉚接與栓接結(jié)構(gòu)件和要求強(qiáng)度不太高的零件，如螺栓，鍵，拉桿，軸，搖桿等。 （ 5） Q275。碳及硅錳含量高一些，具有高的強(qiáng)度較好的塑形，較高的硬度和耐磨性，一定的焊接性能，和較好的切削加工性能，完全淬火后，硬度可達(dá) HBS270~400。用于制造心軸，齒輪銷軸，鏈輪，螺栓，墊圈，剎車桿，魚(yú)尾板，墊板，耙齒，播種機(jī)開(kāi)溝器架，輸送鏈條等。 結(jié)構(gòu)鋼的工作環(huán)境及韌性要求分析 一般來(lái)說(shuō) ，構(gòu)件的工作特點(diǎn)是不做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)期承受靜載荷作用，有一定的使用溫度要求。如鍋爐使用溫度可達(dá)到 250℃以上，而有的構(gòu)件在北方寒冷條件下工作長(zhǎng)期經(jīng)受低溫作用，橋梁或船舶則與大氣和海水接觸，承受大氣和海水的侵蝕，而力學(xué)性能要求：構(gòu)件用鋼彈性模量大，以保證構(gòu)件有較好的剛度；有足夠的抗塑形變形及抗破斷的能力，缺口敏感性及冷脆傾向較小等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 3 第二章 影響結(jié)構(gòu)鋼韌性的因素 不同碳量和回火 溫度 對(duì) 結(jié)構(gòu)鋼斷裂韌性 的影響 試樣制備 （ 1）試驗(yàn)材料選用 15CrMo、 20CrMo、 30CrMo 和 35CrMo 四種不同碳含量的低合金結(jié)構(gòu)鋼。小 50 的棒材經(jīng)鍛造、正火、機(jī)加工成拉伸試樣和斷裂韌性試樣。 （ 2）各鋼種的試樣都分別在六個(gè)不同的溫度回火 :200℃、 280℃、 320℃、 400℃、 500℃和 620℃。各溫度的回火保溫時(shí)間均 1 小時(shí) ,回火后空冷。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 對(duì)每個(gè)試驗(yàn)鋼種的各回火態(tài)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試樣的名義尺寸為直徑 6mm,標(biāo)長(zhǎng)60mm。圖 1 表示了四個(gè)試驗(yàn)鋼種的屈服強(qiáng)度與回火溫度的關(guān)系。 對(duì)每個(gè)試驗(yàn) 鋼種的各回火態(tài)進(jìn)行斷裂韌性試驗(yàn)。低溫回火態(tài)測(cè)定 Kl。 ,高溫回火態(tài)測(cè)定 J積分。 20CrMo 在 320℃ 。35CrMo 在 320℃同時(shí)測(cè)定 K1c和 J積分。 K1c 試驗(yàn)按 YBg47 一78》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 ,試樣名義尺寸為 20x40x190mm(跨距 160mm),試樣裂紋面取向 是 L 一 T。 J積分試驗(yàn)按《利用 JR 阻力曲線確定金屬材料延性斷裂韌性 J積分值的試驗(yàn)方法 (審定稿 )》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 ,試樣名義尺寸為 20x24x110mm(跨距 96mm),試樣裂紋面內(nèi)蒙古科技大學(xué) 課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 4 取向是 L 一 T。斷裂韌性測(cè)試結(jié)果示于圖 2。 實(shí)驗(yàn)分析 從試驗(yàn)結(jié)果整理得到 同碳含量的 CrMo。結(jié)構(gòu)鋼在各相同強(qiáng)度下斷裂韌性的優(yōu)劣。屈服強(qiáng)度在 110~130kg/mm 范圍時(shí) ,200℃回火的低碳 Cr 一 M。結(jié)構(gòu)鋼具有較高的斷裂韌性 。當(dāng)屈服強(qiáng)度為 100、 7okg/mm2“時(shí) ,550℃以上回火的中碳 CrMo。結(jié)構(gòu)鋼的斷裂韌性有偏高的趨勢(shì)。上述結(jié)果可作為斷裂設(shè)計(jì) ,選材和制定熱處理工藝的參考依據(jù)。當(dāng)屈
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