浙江Q350低合金结构用钢特点
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性能要求
1、良好的综合机械性能。普通低合金结构钢应具有较高的屈服极限,但由于其工作条件的复杂性,还应具有良好的综合机械性能。例如在使用中能承受各种应力的作用(例如温差应力、交变疲劳载荷产生的应力等),在制造过程中能经受剪切、冷弯、焊接等加工工序,以及由此可能产生的时效脆性。
2、良好的工艺性能。要求普通低合金钢应具有良好的加工成型性能,使用普通方法如剪切、冲压、热弯和焊接等加工过程制造质量良好的成品。对于锅炉、压力容器、钢结构等一般采用焊接方法,因此要求钢材应具有良好的火焰切割性能和焊接性能,焊缝附近热影响区的性能变化小,焊缝及其附近区域不致产生裂纹,焊接接头的综合机械性能应不低于(或很少低于)母材。另外,还要求钢材具有良好的冷冲压性能。
3、良好的耐腐蚀性能。由于普通低合金钢和强度大大碳钢,用其制造压力容器、钢结构等的壁厚比碳钢小得多,因此相应地提高大气腐蚀(特别是海洋大气腐蚀)引起的消损率,使其具有良好的抗各种大气条件下腐蚀的能力。因此,钢材的耐腐蚀试验除在实验室进行外,还应在使用现场进行。当然,采取合适的外防腐技术,对于碳钢、低合金钢等材料是的。
压力容器中广泛使用的普通低合金钢大多是铁素体一珠光体组织,经热轧或正火得到后的性能,其组织接受于钢的平衡组织。钢中的主要合金元素是碳,提高碳含量可以增加珠光体数量,使屈服极限和强度极限提高。但是提高碳含量是有一定限度的,因为碳含量的提高会影响钢的焊接性能和其他性能(如冲压性能等),使脆性转变温度提高、冷脆性变坏。因此,压力容器用低合金结构钢的含碳量一般限制在0.20%以下。在碳含量受限制的情况下,这类钢强度的提高主要依赖于加入少量而多种的合金元素来达到(总加入量不超过5%,一般在3%以下,多为1%~2%)。对于具有铁素体一珠光体组织的低合金结构钢,加入合金元素后对其强度的影响主要有以下几种:①铁素体的同溶强化;②增加珠光体的相对量;③控制晶粒大小;④影响珠光体的分散度;⑤沉淀硬化。
国家标准(低合金高强度结构钢)(GB 1591)对各牌号低合金高强度结构钢的化学成分,机械性能作了相应的规定。由于合金元素的强化作用,使低合金结构钢不但具有较高的强度,且具有较好的塑性,韧性和可焊性。Q345钢的综合性能较好,是钢结构的常用牌号,Q390级也是推荐使用的牌号。与碳素结构钢Q235相比,低合金高强度结构钢可以节约钢材20%~30%,并具有良好的承受动载和耐疲劳性能。低合金结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋,广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中,特别适用于各种重型结构、大跨度结构、高层结构及桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构等。
低合金结构钢,合金元素含量较少,一般在3%以下,主要起细化晶粒和提高强度的作用。这类钢的强度显著相同碳含量的碳素钢,所以常称其为低合金高强度钢。它还具有较好的韧性、塑性以及良好的焊接性和耐蚀性。初用于桥梁、车辆和船舶等行业,它的应用范围已经扩大到锅炉、高压容器,油管、大型钢结构及汽车、拖拉机、挖土机械等产品方面。
成分特点
(1) 低碳:由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高,其碳含量不超过0.20%。
(2) 加入以锰为主的合金元素。
(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素:少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物,有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。
此外,加入少量铜(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等,可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素,可以脱硫、去气,使钢材净化,改善韧性和工艺性能。
常用低合金结构钢
16Mn是我国低合金高强钢中用量广泛多、产量大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体,强度比普通碳素结构钢Q235高约20%~30%,耐大气腐蚀性能高20%~38%。
15MnVN 中等级别强度钢中使用多的钢种。强度较高,且韧性、焊接性及低温韧性也较好,被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。
强度级别超过500MPa后,铁素体和珠光体组织难以满足要求,于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素,有利于空冷条件下得到贝氏体组织,使强度更高,塑性、焊接性能也较好,多用于高压锅炉、高压容器等。