用Q345和Q345q的供货条件来比较一下,两本规范中对部分元素含量规定不同 / U: r6 ^+ r+ n6 `
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红字部分是对两本规范的比较。 b9 L% E! B9 D
一、钢中常存元素对钢性能的影响 3 M5 ]2 x' Y+ T' e, {4 E9 h/ w( y, E' f
钢材中除了主要化学成分铁(Fe)以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、
# y+ I P8 S7 f, W" M8 j磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽然含量少,但 $ j. W, _ ?# ]% N& u, F6 ~
对钢材性能有很大影响: 2 { @7 g& o6 N* b3 U+ A
1、碳(C)
6 C/ d: Q2 O5 C4 k: u碳是钢中的主要元素,当钢中含碳量在 0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度 ; ^7 Z: d) |& E- S! B
和硬度提高,而延伸率下降,塑性、韧性降低;但当含碳量在 1.0%以上时,随着含碳量的 5 }* \- `1 U" r9 W
增加,抗拉强度提高减缓,以致于随含 C 量增加而降低。随着含碳量的增加,钢材的焊接 0 t- u- U* N0 V' `6 K8 J5 ] o5 B: t
性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),碳钢的耐腐蚀性降低,焊接性能和
" g2 K* [, w" o6 l5 C5 ~冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。 0 h/ S, |: i0 i0 ^2 i9 R
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两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。 u: z$ R5 H- J# ^
2、锰(Mn) 4 y- M' [2 j. _4 H ]" i* J2 G
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的,是钢中的有益元素,锰在碳钢中的含量一般 : A m4 f- Y1 z' ^
为0.25-0.80%,在具有较高含Mn 量的碳钢中,Mn 含量可以达到1.2%。锰具有很强的脱氧 2 x& O5 f! N; s4 K
去硫能力,能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性,也可以和 S 结合形成 MnS,从而在相当
* Q. n& R" m1 m' x7 M3 S8 E大程度上消除S 的有害影响,大大改善钢材的热加工性能,同时能提高钢材的强度和硬度。
0 u1 O; `, z+ S5 T钢中的 Mn,除一部分形成夹杂物(硫化锰及锰的氧化物),其余部分溶于铁素体和渗碳体
: ]& {! _( T2 O" o u/ b/ _中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 4 \' _+ @1 i6 x/ ?: z
Mn 对碳钢的力学性能有良好影响,它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性,在Mn 含量
' S1 G/ J9 ]) X6 i6 K. `; R不高时,可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性,在碳钢的 Mn 含量范围内,每增加 2 K5 R* W" B O; s9 ]4 y3 J+ f
0.1%Mn,大约使热轧钢材的抗拉强度增加 7.8-12.7 兆牛/米 2,使屈服点提高 7.8-9.8 兆牛/
4 D$ @, s2 a: U P d6 [ z9 q米2,伸长率减小0.4%。 7 j$ l( }! J0 A& S' R" q& ^
! r* H) s. D& I3 _两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。0 i/ M. S( B: u" E+ t
3、硅(Si) , N2 Z3 D* Z( t* s7 U I7 V! u2 `
硅是一种脱氧剂,脱氧作用比Mn 还强,在钢中的含量≤0.50%。Si 能增大钢液的流动
' d/ l" w' y' r3 O. B8 E性,碳钢中每增加0.1%的Si,可使热轧钢材的抗拉强度提高约7.8-8.8 兆牛/米2,屈服点提 ( Y' A% ~6 g6 }, s) l
高约3.9-4.9 兆牛/米2,伸长率下降约0.5%,面缩率和冲击韧性下降不明显,但是Si 含量超 4 v* J* o4 b/ R% n2 C) H% P
过0.8-1.0%时,则引起面缩率下降,特别是冲击韧性显著降低。Si 以硅酸存在于钢中,对钢
( n. G ~. O9 K# G; x丝拉拔是有害的。 E# i H5 } E0 E% {
4 R, Y% h. W0 `桥钢的含硅上限值较大
- V+ c: {7 C/ s" B( P r/ D4、硫(S) " P! D% a8 `. F0 \7 E4 N* l' S- d' K
一般来说,硫是有害元素,它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料产物中的
6 g/ |" W. ?& _2 `5 v; p5 \SO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。 ! O8 q9 x0 h, D$ c
硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂,即产生热脆,造成热脆的原因是由于硫的严重
/ u) _# X( K0 k: P% y偏析。通过加入Mn 来避免钢中形成FeS,以防止热脆,Mn 比Fe 对S 有较在的亲和力,所 : y% T* _ F( _% k- a0 \
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。
+ u( @7 C5 U i" a+ S# U硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响,增加钢中的含 S 量,使硫化物的 ) p; `1 Z' F# C8 D$ h$ N7 g% I$ u3 C
含量增高,钢的范性和韧性将降低,同时钢材力学性能的方向性增大,钢的热加工性能变坏。
$ I' K- ]5 v' X& r d" u0 }硫对钢的焊接性能有不良影响,容易导致焊缝热裂,在焊接过程中,S 易于氧化生成
4 ? I6 k" O% R rSO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 ; r' U J m8 s
硫能提高钢材的切削加工性,这是 S 的有益作用,所以在制造要求表面粗糙度较细而
; K& n9 L+ s* H% W 强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。 * r7 S! ]2 q4 H2 p
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桥钢的含硫量较小
0 d( A. `( R- n5、磷(P) 9 Q3 y3 D+ a/ R/ @1 i5 w
一般说来,P 是有害杂质元素,它来自于矿石和生铁等炼钢原料,炼钢时难以除尽。随 ) x j8 @7 f: P
着磷含量的增加,钢材的强度、屈强比、硬度均提高,而塑性和韧性显著降低。特别是温度
, D1 J3 ~& z* {6 z% a9 R愈低,对塑性和韧性的影响愈大,显著加大钢材的冷脆性,P 的有害影响主要在此。P 能提
6 R0 O6 y* A, n: v2 E; e高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。 9 k3 r8 f& g+ v, N( l
磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,故在低合金钢中可 3 h+ y* ^. H- X6 e H6 |
配合其他元素作为合金元素使用。 1 r/ _ X, M9 t$ b, C. d
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桥钢的含磷量较小& M7 H7 @1 F$ C) `( I! e# g, q. f
6、氧(O)
- Y+ y6 e$ z9 h7 E氧是钢中的有害元素。氧在钢中的溶解度很小,在钢中,氧几乎全部以氧化物的形式存 1 x7 _) y8 W, a& t9 G) T. x
在,至于形成什么样的氧化物是由所加入的脱氧元素的种类和数量而定,钢种各种氧化物的 0 N. R$ E G3 r% C; I0 u3 b
总量随着钢中含氧量增加而增加,含氧量对钢力学性能的影响夹杂对力学性能的影响实质上 ' i+ [ }% r0 p! E
也就是氧化物夹杂对力学性能的影响,总的来说,随钢中含氧量增加,钢材的强度有所提高, & X I8 k5 j4 G' |6 P7 f& l8 {
但钢的范性、韧性降低,氧化物夹杂使钢的耐腐蚀性、耐磨性降低,可焊性变差,使冷冲压 + |2 _2 L0 J7 J3 |) w1 I
性、锻造加工性及切削加工性变坏。氧的存在会造成钢材的热脆性。 : N) D' d* o( ]
8 P' a- u/ c* D) i* I两者均未示氧含量
' k7 P4 y1 V" ]/ r7、氮(N)
7 e4 {' ]3 G1 p$ u钢中的N 来自于炉料,也来自于炉气中。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似。 $ i" ]* Q, @* b
N 引起碳钢的淬火时效和形变时效,从而对碳钢的性能产生影响。由于N 的时效作用, + q- h' l9 p# @6 K+ l% s' z
钢的硬度、强度升高,范性和韧性降低,可焊性变差,冷脆性加剧对于普通低合金钢来说,
! K( H! i' M1 ~. j. Y; }7 E" d时效现象是有害的,因而 N 是有害元素。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利
) v7 O8 _1 c1 J. y) R5 v影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。向钢中加入足够数量的 Al,使之 $ |" K+ G" ]' _9 n+ s
除与O 结合外,还有有相当数量的 Al 溶解在固溶体中,通过热轧后的缓冷或 700-800℃保
0 H) e* |, |5 h温,能与N 结合形成AlN,减弱或完全消除在较低温度发生的时效现象。
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" P$ Z; g g5 ?$ i* ~两者含氮量相同
7 _# }" T6 Y. F9 l: D, ^8、铝(Al)
z' r+ M+ ^% s4 P9 N是作为脱氧剂加入钢中。碳钢中 Al 的含量一般小于 0.10%,加入钢中的 Al 部分与 O
: m! M. O4 W( v% S/ Z4 l形成Al2O3 或含有的各种夹杂物,部分溶于固态铁中随加热或冷却条件的不同,形成AlN, 2 Y5 S$ k' B$ @0 W* j
可阻止奥氏体晶粒的长大。
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$ r) O' R3 {9 [) ^% |两者含铝量一致, |0 m9 ^$ _9 R5 \( p% H" G% [: h
9、钛(Ti) 3 {; ]! l3 o7 N- N
钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度,改善韧性、可焊性,但稍降低塑性。钛是常用的微 r0 L7 f9 ]& y1 Z8 ?$ F. [
量合金元素。
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合金钢规范中含钛量较大( l: h1 S/ g% o/ G4 l+ n+ F" q2 t {
10、钒(V) " ]$ k& Y1 O, E' G) Z# W2 @2 r
钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响,有效地提高强度,但有时也会增 # a) L# Q9 t/ K6 ~/ S
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。
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合金钢规范中含钒量较大
' a9 k# }: i9 d1 h* ^" A11、其它杂质元素 $ q3 d6 ]3 f6 K7 s: W: A+ h8 [# A S9 l
常见的有Ni、Cr、Cu 等,由废钢和矿石带入,一般控制在0.3%以下。Cu 对抗腐蚀有 + L) x3 Z9 j- _0 Y0 ]/ G; L9 v
良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。 9 \# o2 q+ |3 q; S
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桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
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+ Z& Y) w1 f( i: u0 U/ L其他方面比较:" z7 p0 f- u- v6 V
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两本规范中对碳当量的要求,桥用钢更加要求更高一些,但合金钢规范中对适用的范围规定的更广* m6 \6 f; S8 w5 u/ u
热机械加工或热机械轧制加回火状态交货的钢材碳含量不大于0.12%时,可采用焊接裂纹敏感性指数Pcm代替碳当量评估钢材的可焊性。3 P( K* y) q- [& S4 H
就这个指数而言,两本规范的要求基本一致。Q345和Q345q的pcm≤0.20%
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H$ R8 m% p$ r0 l3 K+ e2 F0 h/ d% T$ Z 钢材的拉伸性能方面,合金钢规范规定的更为详细,厚度分类划分了九档,桥钢规范仅划分了两档。2 k1 }: O" p! z% D- g
夏比V型冲击试验方面,试件及试验方法一致。桥用钢中冲击吸收能量的下限值更高一些,Q345q要求不小于47,而合金钢按照不同厚度分类,薄的不小于34,稍微厚一点的不小于27,没有桥规中严格。2 s0 I- a- R& C- n
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