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1、強(qiáng)度
鋼結(jié)構(gòu)件的屈服點(diǎn)決定了結(jié)構(gòu)所能承受的不發(fā)生變形的應(yīng)力。典型碳素結(jié)構(gòu)鋼的小屈服點(diǎn)為235MPa。而典型低合金高強(qiáng)度鋼的小屈服點(diǎn)為345MPa。因此,根據(jù)其屈服點(diǎn)的比例關(guān)系,低合金高強(qiáng)度鋼的使用允許應(yīng)力比碳素結(jié)構(gòu)鋼高1.4倍。
與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,使用低合金高強(qiáng)度鋼可以減小結(jié)構(gòu)件的尺寸,使重量減輕。必須注意,對于可能出現(xiàn)彎曲的構(gòu)件,其許用應(yīng)力必須修正,以達(dá)到保證結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。有時(shí)用低合金高強(qiáng)度鋼取代碳素結(jié)構(gòu)鋼但不改變斷面尺寸,其的目的是在不增加重量的情況下而得到強(qiáng)度更高更耐久的結(jié)構(gòu)。節(jié)約重量對運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)是重要的,這樣就可以運(yùn)輸更重的重量和減少能量消耗。
新的發(fā)展是采用通過臨界退火和快速冷卻得到馬氏體和鐵素體二相顯微組織(或雙相顯微組織)的低合金高強(qiáng)度鋼。這種鋼的薄板產(chǎn)品有極好的成形性能,屈服點(diǎn)一般為310~345MPa,通過汽車部件壓力成形產(chǎn)生的應(yīng)變,屈服點(diǎn)可以提高到550MPa或更高。
2、成形性能
為了容易地和經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行熱或冷加工以制成工程結(jié)構(gòu)的各種部件,低合金高強(qiáng)度鋼必需具有適當(dāng)?shù)某尚涡阅堋:吞妓亟Y(jié)構(gòu)鋼一樣,低合金高強(qiáng)度鋼一般可以進(jìn)行這樣的加工,以及如剪切、沖孔和機(jī)加工藝。雖然其屈服點(diǎn)高,即使成形操作變形相當(dāng)劇烈也同樣可以使用用于碳素結(jié)構(gòu)鋼成形的冷彎沖壓機(jī)、拉拔機(jī)、壓力機(jī)和其他設(shè)備,但是一些設(shè)備具需要修改。
低合金高強(qiáng)度鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷成形性能之間有固有的區(qū)別。首先,使低合金高強(qiáng)度鋼產(chǎn)生一定量的變形比同樣尺寸的碳素結(jié)構(gòu)鋼需要更大的力。第二,當(dāng)?shù)秃辖鸶邚?qiáng)度鋼成形時(shí),對回彈應(yīng)給出稍大些的允許量。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),除非對低合金高強(qiáng)度鋼進(jìn)行控制夾雜物形狀的處理,否則在進(jìn)行冷成形時(shí)必須使用比碳素結(jié)構(gòu)鋼更大的彎曲半徑。
3、焊接性能
由于鋼結(jié)構(gòu)在制作加工過程中經(jīng)常使用焊接工藝,因此對于這類用途的低合金高強(qiáng)度鋼來說,能夠采用在薄板和鋼帶這樣的厚度情況下廣泛使用的電弧焊工藝進(jìn)行焊接是非常重要的,所制作的鋼結(jié)構(gòu)的焊縫應(yīng)具有要求的強(qiáng)度和韌性也同樣是非常重要的,這樣才能經(jīng)受住預(yù)定用途出現(xiàn)的不利的條件。
目前低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展與各種焊接工藝的發(fā)展足同步進(jìn)行的,要特別注意確保這些鋼能夠具有適當(dāng)?shù)暮附有阅堋H绻附硬僮鞯卯?dāng),大部分低合金高強(qiáng)度鋼是可以很好地進(jìn)行焊接的。對于大型型鋼和較高碳和錳含量的牌號,需要預(yù)熱或采用低氫焊條。對于某些低合金高強(qiáng)度鋼無論厚度是多少,都應(yīng)采用低氧焊條。
4、耐腐蝕性
當(dāng)使用低合金高強(qiáng)度鋼時(shí),都是希望取其強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)而用較薄的截面,這不僅僅是為了節(jié)省重量而且也是為了盡可能的經(jīng)濟(jì)。但是,必須要充分考慮腐蝕這一因素,鋼材截面愈薄就愈應(yīng)注意防腐。任何鋼結(jié)構(gòu)的防腐一般都是通過在適當(dāng)準(zhǔn)備的表面上涂防腐層并且對防腐層加以保護(hù)的方法來達(dá)到的。
一些低合金高強(qiáng)度鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能,其不僅可以提高防腐涂層的效果,而且在某些情況下采取適當(dāng)?shù)拇胧┥踔吝€可以在不涂層的狀態(tài)下暴露在大氣中使用。提高耐大氣腐蝕性能的元素是銅、磷、硅、鉻、鎳和鉬。一些低合金高強(qiáng)度鋼的優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能導(dǎo)致形成了建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新概念,即這些結(jié)構(gòu)選用適當(dāng)?shù)牡秃辖鸶邚?qiáng)度鋼的裸露構(gòu)件來建造。
在正常暴露在大氣中的情況下,裸露的鋼在大氣腐蝕的初幾個(gè)月形成一種緊密的保護(hù)性氧化膜。有時(shí)建筑師選用裸露的鋼結(jié)構(gòu)是因?yàn)橄M玫戒摫砻婢鶆虻拇髿庋趸耐庥^,而有時(shí)則是為了節(jié)省涂保護(hù)層以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。在裸露狀態(tài)下使用這些低合金高強(qiáng)度鋼,設(shè)計(jì)上必須考慮鋼的表面不能長期是潮濕的,而且還應(yīng)特別注意特殊的大氣環(huán)境,以保證在此條件下鋼的腐蝕速率是允許的。
例如在強(qiáng)化學(xué)或工業(yè)煙氣的條件下則顯然是不適宜的。為了驗(yàn)證在某些環(huán)境下是否可以使用裸露的鋼結(jié)構(gòu)。需要對大氣環(huán)境進(jìn)行測定,甚至需要進(jìn)行裸露試驗(yàn)。
5、缺口韌性
低合金高強(qiáng)度鋼牌號在設(shè)計(jì)上具有對其預(yù)期的結(jié)構(gòu)用途來說相當(dāng)好的缺口韌性。具體牌號的低合金高強(qiáng)度鋼其缺口韌性的適用性,或是只根據(jù)已有的使用經(jīng)驗(yàn),或是結(jié)合缺口試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果綜合考慮。為了滿足某些用途的極嚴(yán)格的要求,生產(chǎn)的一些低合金高強(qiáng)度鋼具有極好的缺口韌性。例如,通常采用控制熱軋技術(shù)生產(chǎn)用于制造焊接管線鋼管的低臺金高強(qiáng)度鋼鋼板,這種鋼管需要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對缺口韌性規(guī)定的要求。
濟(jì)南合慶物資有限公司
濟(jì)南合慶物資有限公司錳板的材質(zhì)分類及型號
錳板按材質(zhì)等級細(xì)分:Q345A,Q345B,Q345C,Q345D,Q345E;按用途細(xì)分:Q345R容器板,Q345qd橋梁板,Q345qe橋梁板等。末尾的q為橋的簡拼,表示為橋梁板專用,而末尾后一位D和E即材質(zhì)等級,分別同上為零下20度和零下40度耐低溫。
其中,按照等級細(xì)分的主要區(qū)別是:A級為不做沖擊功試驗(yàn),B級為常溫沖擊功試驗(yàn)(零上20度),C級為零度沖擊功試驗(yàn),D級為零下20度沖擊功試驗(yàn),E級為零下四十度沖擊功試驗(yàn)。
而按照用途細(xì)分的主要區(qū)別是:Q345R為容器板,被廣泛用于各類壓力容器等;Q345qd和Q345qe為橋梁板。
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低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,是在碳素結(jié)構(gòu)鋼(Wc=0.16%~0.2%)的基礎(chǔ)上加入少量合金元素而制成的,具有良好的焊接性能,塑性,韌性和加工工藝性,較好的耐蝕性,較高的強(qiáng)度和較低的冷脆臨界轉(zhuǎn)換溫度。它的牌號表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼基本相同。適用于制造建筑橋梁船舶車輛鐵道高壓容器鍋爐汽車拖拉機(jī)大型鋼結(jié)構(gòu)及大型軍事工程等方面的結(jié)構(gòu)件。
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是含碳量Wc≦0.20%的碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上,加入少量的合金元素發(fā)展起來的,韌性高于碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,同時(shí)具有良好的焊接性能、冷熱壓力加工性能和耐腐蝕性,部分鋼種還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。此類鋼中除含有一定量硅或錳基本元素外,還含有其他適合我國資源情況的元素。如釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鉬(Mo)、氮(N)、和稀土(RE)等微量元素。按化學(xué)成分和性能要求,其牌號由Q295A、B,Q345A、B、C、D、E,Q390A、B、C、D、E,Q420A、B、C、D、E,Q460C、D、E,Q500C、D、E,Q690C、D、E等鋼級表示,其含義同碳素結(jié)構(gòu)鋼。V、Nb、Ti、Al等細(xì)化晶粒微量元素,在此類鋼中除A、B級鋼外,其C、D、E級鋼中至少應(yīng)含有其中的一種;為了改善鋼的性能,A、B級鋼中亦可以加入其中的一種。另外,此類鋼的Cr、Ni、Cu殘余元素含量各不大于0.30%。Q345A、B、C、D、E是此類鋼的代表牌號,其中A、B級鋼通常稱16Mn;C級以上鋼需加入一個(gè)以上微量元素,其力學(xué)性能中增加1項(xiàng)低溫沖擊性能。此類鋼同碳素結(jié)構(gòu)鋼比。具有強(qiáng)度高、綜合性能好、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣、比較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。該鋼多軋制成板材、型材、無縫鋼管等,被廣泛用于橋梁、船舶、鍋爐、車輛及重要建筑結(jié)構(gòu)中。
Q295(09MnV、09MnNb)具有良好的塑性、韌性、冷彎性能、冷熱壓力加工性能和焊接性能,且有一定的耐蝕性能。用于制造各種容器、螺旋焊管、建筑結(jié)構(gòu)、車輛用沖壓件和船體等;
Q295(12Mn)具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、冷彎性能和冷熱壓力加工性能,已大量用于制造低壓鍋爐、車輛、容器、油罐和造船等焊接結(jié)構(gòu)。
Q345分A~E五級。在較低強(qiáng)度級別的鋼中,以Q345具有代表性,其強(qiáng)度比相同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳素結(jié)構(gòu)鋼高20%~30%,耐大氣腐蝕性比碳素結(jié)構(gòu)鋼高20%~38%,用它制造工程結(jié)構(gòu)件時(shí)用量可減少
無論是在什么工程上,都有機(jī)會使用到一些材質(zhì)比較好的鋼板,或者別的金屬板。現(xiàn)在市面上的鋼板基本上都是復(fù)合型的,里面除了有鐵以外,還會有別的金屬材質(zhì),混合在一起無論是在什么工程上,都有機(jī)會使用到一些材質(zhì)比較好的鋼板,或者別的金屬板。現(xiàn)在市面上的鋼板基本上都是復(fù)合型的,里面除了有鐵以外,還會有別的金屬材質(zhì),混合在一起以提高鋼板的性能。其中,普板跟錳板的性能比較相當(dāng),所應(yīng)用到的領(lǐng)域也差不多,所以常常被用來作比較,那么究竟這兩種鋼板有什么區(qū)別呢?一起來看看吧。
什么是普板?普板就是鋼板中的一種:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的簡稱。屬鋼材中的一大類,包括:等。
普板用途普通碳結(jié)鋼主要用于除特殊鋼以外的所有地方;普通碳結(jié)鋼全稱就是:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼;結(jié)構(gòu)鋼顧名思義建筑用鋼;除此以外其他結(jié)構(gòu)類用鋼。主要用于工程機(jī)械,礦山機(jī)械,重型汽車,橋梁,壓力容器板等各類工程結(jié)構(gòu)。
什么是錳板?通常說的錳板是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,這種材料焊接性,可以用各種方法焊接。16Mn改名Q345。而Q345的等級有A、B、C、D、E五種,不同的種類有著不一樣的用途。
16Mn(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)分別指1、2、3鍛件。
16MnR是一般壓力容器的主要材料,R指容器用鋼,也就是壓力容器用鋼板材料。
16MnD中的D是低溫鋼。16MnR材料的焊接特性,一般不用預(yù)熱也不需緩冷,但厚度大于30時(shí)需預(yù)熱100-150度左右,一般用J507就可以焊,如果韌性好些的話,也可以建議用J507RH。
J507RH與J507,從力學(xué)性能上相同,只是藥皮成分上有所不同,J507RH屬于超低氫焊條,低合金,高韌性。
普板和錳板的區(qū)別普板和錳板的區(qū)別
普板和錳板都是屬于碳素結(jié)構(gòu)和低合金結(jié)構(gòu)鋼的范疇,由于普板和錳板的屈服點(diǎn)數(shù)值(單位為MPa)是不一樣的,所以二者的主要區(qū)別就是屈服強(qiáng)度不同,而錳板的比普板的高;
在硬度上來看,顯然錳板的硬度是比較大的,性能上的使用也相對來說比較廣泛,因此會在更多地方運(yùn)用到。
橋主體結(jié)構(gòu)就采用Q345。[2]
Q345(18Nb)綜合力學(xué)性能和低溫沖擊韌性良好,焊接性能和冷熱壓力加工性能良好,用于建筑結(jié)構(gòu)、化工容器、管道、起重機(jī)械和鼓風(fēng)機(jī)等。
Q345(16Mn)具有良好的綜合力學(xué)性能、低溫沖擊韌性、冷沖壓、切削加工性、焊接性能等,但缺口敏感性較大,廣泛用于受動(dòng)荷載作用的焊接結(jié)構(gòu),如橋梁、車輛、船舶、管道、鍋爐、大容器、油罐、重型機(jī)械設(shè)備,礦山機(jī)械和-40℃低溫壓力容器。
Q390具有良好的綜合力學(xué)性能,分為A~E五級,應(yīng)用于中高壓鍋鍋筒,中高壓石油化工容器,大型船舶,橋梁,車輛,起重機(jī)及其他較高載荷的焊接結(jié)構(gòu)件等。
Q420分A~E五級,具有良好的綜合力學(xué)性能,應(yīng)用于大型船舶,橋梁,電站設(shè)備,起重機(jī)械機(jī)車車輛,管道,中高壓鍋爐及容器,重型焊接結(jié)構(gòu)件等。
Q460分C~E三級,具有良好的力學(xué)性能,可淬火后用于大型挖掘機(jī),起重運(yùn)輸機(jī)械,鉆井平臺。值得一提的是體育館“鳥巢”主體鋼架結(jié)構(gòu)采用Q460E制造,Q460E鋼比一般建筑用鋼的強(qiáng)度及其他性能高一倍左右。
Q500分C~E三級,強(qiáng)度和硬度很高,需在500℃下使用,多用于石油,化工中的中溫高壓容器或鍋爐,還可用于大鍛件,如水輪機(jī)大軸等。
Q690分C~E三級,強(qiáng)度和硬度非常高,應(yīng)用面較小,多應(yīng)用高溫中壓容器,高層建筑桿件,液壓支架等。
45#碳結(jié)板,國內(nèi)常叫45號鋼,45號鋼號表示鋼的化學(xué)成分(鋼的含碳量為0.45%左右)。一般市場現(xiàn)貨熱軋居多。冷軋規(guī)格1.0~4.0mm之間。45號鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,屬于中碳鋼,可進(jìn)行淬火處理,其熱處理后強(qiáng)度和硬度高,故適合于制作機(jī)械零件,用于要求受力大及耐磨性好的場合。故屬機(jī)械用鋼,主要用作機(jī)械零件,如軸類、齒輪、高強(qiáng)度螺栓等。
45#碳結(jié)板,國內(nèi)常叫45號鋼,一般市場現(xiàn)貨熱軋居多。冷軋規(guī)格1.0~4.0mm之間。[1]
45號鋼,是GB中的叫法,JIS中稱為:S45C,ASTM中稱為1045,080M46,DIN稱為:C45
45號鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理 。
45#鋼廣泛用于機(jī)械制造,這種鋼的機(jī)械性能很好。但是這是一種中碳鋼,淬火性能并不好, 45號鋼可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度,又希望發(fā)揮45#鋼優(yōu)越的機(jī)械性能,常將45#鋼表面滲碳淬火,這樣就能得到需要的表面硬度。
1. 45鋼淬火后沒有回火之前,硬度大于HRC55(高可達(dá)HRC62)為合格。
實(shí)際應(yīng)用的高硬度為HRC55(高頻淬火HRC58)。
2. 45鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。
調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能,廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低,不耐磨。可用調(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。
滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件,其耐磨性比調(diào)質(zhì)+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情況下采用0.35%)。經(jīng)熱處理后,表面可以獲得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐沖擊。
如果用45鋼滲碳,淬火后芯部會出現(xiàn)硬脆的馬氏體,失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在采用滲碳工藝的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高,應(yīng)用上不多見。0.35%從來沒見過實(shí)例,只在教科書里有介紹。可以采用調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的工藝,耐磨性較滲碳略差。
GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的45鋼熱處理制度為850℃正火、840℃淬火、600℃回火,達(dá)到的性能為屈服強(qiáng)度≥355MPa
GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定45鋼抗拉強(qiáng)度為600MPa,屈服強(qiáng)度為355MPa,伸長率為16%,斷面收縮率為40%,沖擊功為39J
45號鋼不淬火硬度小于HRC28,比較軟,不耐磨。淬火后硬度可以(注意是可以)大
于HRC55,耐磨性較好,
45號鋼淬火后硬度可以(注意是可以)大于HRC55。但這是小截面的,截面稍大,得到的硬度就會降低。而且冬天淬裂的可能也是有的。這些方面都要注意。
不要采用表面氮化處理,雖然表面硬度可以提高很多,但基體材料會硬度很低。雖然耐磨了,但會壓出小坑來。
故屬機(jī)械用鋼,主要用作機(jī)械零件,如軸類、齒輪、高強(qiáng)度螺栓等。
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