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
! j6 g" D8 o i, _; b
: {+ s/ U6 [, D ?- A
c( @$ z4 W% g' C/ w红字部分是对两本规范的比较。
( z }% d* u& a' h- C8 ?- N* Y! ~8 E一、钢中常存元素对钢性能的影响
3 r k! x: p5 r6 K3 Y1 V% H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)、 ' d; r' N* ?# g/ `6 x( n$ z
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
' |" s- y' D+ S* D9 j `* R对钢材性能有很大影响:
+ @/ l' A$ A3 F/ a1、碳(C) . \' T5 C2 x9 U' H! |' i' w1 I
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 % Y* H& J! E: u9 U Z% _
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
. z, g; H9 ]1 T; k7 ^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 7 l5 B1 d$ C! Q( U: Z- g* u1 n
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 6 i, J1 f# g, @" H9 W) I# V% P9 B
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。 . \( `) G5 O. a; I+ T
7 Z! e: r) Y* F& H w1 q3 [# o
两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。! b1 n+ a8 O# ~, L! ^
2、锰(Mn) * z _ Y6 c7 A* Q% x9 k4 N
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
. D% P* b( t; {, V. Q( j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
8 G! j: Q5 z) X* w6 m( |$ l2 G. c! y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 4 E1 ` u& c, P2 ]7 N1 I
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。 - i; B x# R8 l+ {1 \
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
8 I* J3 i$ c$ i* A( } ? A中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
/ c$ b3 M/ d; v' x/ M }6 ?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 $ ?" l! _, u- Q& h' R) E1 y
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 - s! L8 J9 e# q4 o
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/ ' I- T3 m# y2 {% g, u) `8 |3 X( A
米2,伸长率减小0.4%。
: ^, o3 ?( Y8 e. }* E+ ]# _- ?( U2 R* U/ Y3 {
两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
2 a' Z+ V6 t# `1 B/ L$ t3、硅(Si)
4 a7 r3 w0 X5 g4 B4 g" ?0 @7 ]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
4 I9 l4 [0 b7 `5 t3 V% c0 Y# ~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
+ J, ]) e# ~& j0 a& J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 - f/ l0 Q3 Z8 b$ @8 U
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
% E- x r. y( U! A# I8 L1 g丝拉拔是有害的。 8 ]% g1 H+ D" Q/ F7 N/ V& [" D
a I- I8 p9 }5 m& P6 p
桥钢的含硅上限值较大5 O8 a: \4 t7 N2 }! J. e0 X2 h7 |
4、硫(S) 5 B( G& R1 C6 w
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
8 F' o. |: t' C$ C9 `" F* [8 _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。 , }$ L1 u4 [* X
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
' Y/ f8 h+ i$ p9 n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 , u# g7 `5 Z$ P, f
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 2 K6 T4 B5 q- Y v; s8 h
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 * C; C* g, m; x0 [+ t, a
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。 # a) o3 y: h- x, }( }
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 m7 W6 v$ b- t+ M; U7 U& b
SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 3 P0 w, X6 |! \# Y
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
/ K0 X' p: n4 M: v. q" ` 强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。 , v8 y$ C* f: K6 @1 Y1 Y, D) N* \. R
* ^8 C; l* {$ K$ Z1 E$ ?
桥钢的含硫量较小
8 [, I' V+ m, d% d% v5、磷(P)
5 A, g* @3 `/ ~/ R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
/ l9 j7 Q1 y, K' k8 A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
9 a( ~( y/ _- Y' b/ h4 e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 8 T; C1 J, U* I: v; b5 N6 N8 K) ~
高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。 ) x3 L0 ^% f: l+ W/ ^+ t
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
/ V0 n% N, v) ~% b" `0 K5 ^, i/ w配合其他元素作为合金元素使用。
& G# _! i/ R" b7 o6 b' o% `
5 H2 a- ?* b3 [$ \+ F, p桥钢的含磷量较小
' t2 d2 Z7 [5 g: R5 y6、氧(O) + T2 Z5 q' ]7 o/ v! i2 I) w& O A
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
0 B( f$ w! g( t9 X+ |$ A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 2 D2 \. _' m- l$ |( h {3 e: E
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
9 Z$ r: X9 i3 S+ Y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,
- o u1 f/ R. ?$ h( Q, J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 ) v* D3 Q) C+ k! ~$ T
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。
! O* _4 f) u( B, ~% z: [
+ z6 x% l; P8 k& s: S2 b两者均未示氧含量
, v* Q3 i3 N8 \, E) H+ R8 G4 p7、氮(N)
' R: |; a+ P2 c4 g5 p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。
' p$ e. [- e7 \% A, d {1 NN 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, 1 H5 g0 Z" G/ C- V! `" ]
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, 3 [# y% j" Y+ V' B: o) g
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 , N) x0 y: a4 h4 A( z
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
% d3 c3 a' Z6 M4 H# w* M* T$ ^" 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
5 |& Y4 t; w" t. t& X; e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。
& Y* C- ?& J( L% x' l
5 f V0 b) b. k! r; @2 ]. O两者含氮量相同 B' {; o7 Y& ]' Q9 e; Y
8、铝(Al) 4 _+ Z8 L$ z* N7 ~/ J4 o9 r5 Z1 o
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
) `# `4 V% X c W/ W f& j* E% n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,
! B; ~4 R- O) C- K# G可阻止奥氏体晶粒的长大。
0 z }$ E% L7 \! B
7 c T! p% U" r/ w5 T两者含铝量一致; i) P8 _" R G( Q% ?$ D
9、钛(Ti) 0 b, k# p) u7 _% X, S3 C
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
. ^2 z, e, ~& Y( Z5 D8 m: S8 P量合金元素。
* L( P3 c! K* [) k5 L3 X) U. J+ j+ [' ?
合金钢规范中含钛量较大
; _3 j6 L) \' d10、钒(V) : f' g, k$ s% V5 B
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$ q' s {- X3 ?! Z" Z/ u加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。 - F T- V! t# }* _9 |
* S. A6 w7 M* A: w( N' l
合金钢规范中含钒量较大6 G5 [% h5 m" f8 G
11、其它杂质元素
9 m+ G4 Q! q2 {- n6 H6 ? w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
* J4 C2 j; p' M' L, y2 u& J& v良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。
& [$ e. {! B7 R" C& @6 V4 Q
' I7 i" S3 o1 R' G2 w \! h) }3 j桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致& d! ^( z; u2 q/ o! h4 O
% z7 G! ~( ~6 m9 t2 g: M% O
其他方面比较:
5 J6 j( I" N7 ?2 A( \! i/ r1 P- _ l; o% J1 S4 M- K7 o4 ]
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' i: F/ b+ z; }/ T ` Q. w) L
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。. m- H+ t2 u) l. v R
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%
5 @" u( {* o/ X: X, u7 Z0 N E4 N; Z! ~9 q, |
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。
* p4 n- x6 T, J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。
( n: G6 C' s. G, l L: w; d3 r' K9 m Y3 ~5 f0 }6 A N
' q: Y0 X# M8 G2 |
0 s/ M+ F+ W* F J' `/ K |