1、 低合金及微合金低碳 鐵素體珠光體型鋼本章主要內(nèi)容一、引言二、影響低合金高強(qiáng)度鋼性能的因素三、低合金高強(qiáng)度鋼設(shè)計(jì)一引言低合金及微合金低碳鐵素體珠光體鋼亦即通常所稱的低合金高強(qiáng)度鋼. 現(xiàn)在對于鋼的強(qiáng)度分類尚無明確的界限習(xí)慣上：抗拉強(qiáng)度在6001000 MN/m2范的鋼稱為高強(qiáng)度鋼；抗拉強(qiáng)度大于12001400 MN/m2范圍的鋼稱超高強(qiáng)度鋼 普通低碳低合金鋼按照它們使用組織大致上可劃分如下：鐵素體珠光體型鋼s300450MN/m2低碳貝氏體型鋼s400650MN/m2低碳索氏體型鋼s650800MN/m2本章討論鐵素體珠光體型鋼的使用組織和合金化設(shè)計(jì)從中不難看出：珠光體是不利于韌性的組織因素，同

2、時(shí)也引起冷脆轉(zhuǎn)化溫度（ITT）明顯升高間隙固溶于鐵素體的游離態(tài)氮原子明顯提高冷脆轉(zhuǎn)化溫度Mn對冷脆轉(zhuǎn)化溫度的直接作用不明顯晶粒細(xì)化對強(qiáng)度和韌性都起有益作用在常數(shù)項(xiàng)內(nèi)包括P-N力和加工硬化等分析上示關(guān)系式，能夠?qū)φ饝B(tài)低碳鋼的強(qiáng)韌性配合發(fā)揮作用的因子有：珠光體：碳的作用方式是片狀或粒狀的滲碳體，所以珠光體的強(qiáng)化作用實(shí)際上是C的強(qiáng)化作用的反映在流變階段，珠光體對位錯(cuò)運(yùn)動起阻礙作用，提高加工硬化率，提高抗拉強(qiáng)度；同時(shí)，它對冷脆轉(zhuǎn)化溫度起很不好的作用位錯(cuò)密度通過提高鐵素體的位錯(cuò)密度可以提高其屈服強(qiáng)度。其中降低相變溫度是比較容易的方法。但必須適當(dāng)，否則將對強(qiáng)韌性不利。置換固溶與間隙固溶溶質(zhì)原子的固溶能同

3、時(shí)提高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。1、作用取決于溶質(zhì)原子與溶劑原子的半徑差。2、鐵素體的特殊力學(xué)性能3、置換固溶作用比間隙固溶小4、有些置換元素能給韌性帶來有利作用合金元素對性能的影響22可焊性在焊接后的冷卻過程中，熱影響區(qū)發(fā)生固態(tài)相變，間隙固溶的馬氏體轉(zhuǎn)變所引起的殘余組織內(nèi)應(yīng)力常是裂紋形成的重要原因。因此通常用鋼的 C當(dāng)量來作為評定鋼的可焊性參量。1、降低C能改善熱影響區(qū)的氫誘發(fā)裂紋抗力2、焊件硬度增高，氫誘發(fā)裂紋敏感性也增加3、層狀撕裂與沿軋制平面排列的非金屬相有關(guān)4、細(xì)晶粒鐵素體對焊件的強(qiáng)韌性有利23冷形變成型加工性鋼材的形變成型性主要與以下的力學(xué)性能參量有關(guān)：1、獲得預(yù)定塑變量所產(chǎn)生的流變應(yīng)力

4、(f)2、加工硬化率（dd）3、塑性失穩(wěn)前的最大均勻應(yīng)變（u）4、斷裂應(yīng)變量(T)按形變成型性的觀點(diǎn)出發(fā)，要求鋼材具有低的f 、 dd和高的u 、 T 。對于鐵素體珠光體鋼， 根據(jù)Pickering的研究工作，有如下要考慮的問題：1、提高C含量使均勻應(yīng)變和斷裂應(yīng)變都降低2、屈服強(qiáng)度的提高將導(dǎo)致形變成型性的降低3、細(xì)化鐵素體晶粒對T帶來益處4、第二相粒子的形態(tài)、數(shù)量和分布對u 及T有很大影響5、雜質(zhì)第二相質(zhì)點(diǎn)對強(qiáng)度和韌性有很大作用6、珠光體片間距和固溶強(qiáng)化提高加工硬化率7、細(xì)化晶粒和第二相沉淀強(qiáng)化能獲得良好的綜合性能8、置換固溶和間隙固溶能提高流變應(yīng)力和加工硬化9、形成織構(gòu)影響形變成型性三低合金

5、高強(qiáng)度鋼設(shè)計(jì)3-1 工程構(gòu)件使用組織和用鋼成分的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)指標(biāo)：1、較高的屈服強(qiáng)度和低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，一定的屈強(qiáng)比2、良好的可焊性3、成本最低對于熱軋態(tài)工程構(gòu)件用鋼的設(shè)計(jì)所要著重考慮的問題有三個(gè)：鐵素體和珠光體量配比鐵素體的組織形態(tài)沉淀強(qiáng)化第二相的類型和數(shù)量為滿足可焊性要求，參數(shù)Pcm0.2，因此鋼的碳含量應(yīng)低于0.20，此外，為了取得好的形變成型性需要鋼的含碳量是最低的。Mn是唯一可使屈服強(qiáng)度增加而又使冷脆轉(zhuǎn)化溫度變化最小的常用元素。不過加入量過多，可使冷卻相變溫度明顯下降，必須控制其含量。Nb、V和Ti在鋼中所占量甚微，但對鋼的力學(xué)性能富有裨益，可作為鋼中的微合金化元素。應(yīng)根據(jù)u和T的不

6、同要求來選用沉淀強(qiáng)化機(jī)制。Al的加入能使晶粒顯著細(xì)化，還能凈化鐵素體的N。應(yīng)慎重考慮置換固溶強(qiáng)化機(jī)制的應(yīng)用。（Si、Mn）要控制非金屬相的量、形態(tài)和分布方式。適量Cu能提高構(gòu)件的抗電化學(xué)腐蝕能力，但不能過多，否則將在熱加工時(shí)引起脆斷。基于上述思路可知工程構(gòu)件用鋼的設(shè)計(jì)原則是：盡可能壓低鋼的碳量，充分利用鐵素體細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制以及第二相沉淀強(qiáng)化機(jī)制。32非金屬相形態(tài)的控制低合金高強(qiáng)度鋼的力學(xué)性能受到非金屬夾雜物很大的影響，其影響程度主要取決與其形態(tài)和分布。假如可以改變夾雜物的形態(tài)，如使它變細(xì)，粒化，或者使它變脆，分布均勻而能避免偏析，便可在很大程度上減弱性能的各向異性，還可以降低微孔快速長大的危險(xiǎn)性。現(xiàn)今解決夾雜物問題的著眼點(diǎn)為：1、使夾雜物呈球狀2、降低夾雜物的可塑性。具體辦法是向