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 2 ^/ r5 G$ p: Z
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) d8 _2 X/ g2 \1 Q" R# `& s红字部分是对两本规范的比较。 $ A) k( x3 [7 r3 g& S% n) e9 g# n
一、钢中常存元素对钢性能的影响
4 I. I8 k% K V' E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)、
- X( |; Z; C4 Y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 # k9 S- E2 J; Z# C) R- }) ~7 ?
对钢材性能有很大影响:
( E9 V2 H1 Y5 L$ F+ a1、碳(C)
" E8 g. u+ H. k# Y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 . k' H! [' L/ i; R
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
2 M1 c5 Q- r9 p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
2 Q" F( ]; \& U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 2 p3 e) F4 ^( k$ n, E1 ^& O
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。 $ Z* {4 ]$ I! O4 @9 K
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两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
8 b- J+ V7 E# U2、锰(Mn)
2 l% B- X; x2 V5 N( X& M: k( P( _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
" G' z ^$ E5 B% n, X6 H5 Q' ]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
. e# F0 p) j$ D+ I; ^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 - B7 r' k! g6 c4 {4 t: X9 U
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。 : c J# b# K" h
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
' m/ r: H; [+ {! U中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
: v$ j$ |4 K; j/ g0 P/ ]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 $ R3 J" Z2 I1 J7 @, h
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 & [% N- h: p5 o/ z
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/ 8 s# _, M+ h, }% H) i* V8 I
米2,伸长率减小0.4%。 ; h# e. {! A! f' |/ w; O
' a, Q0 \% W! s a9 k0 m$ P4 N, M两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。 {* s$ v: T) ~" k8 v3 O# J" `
3、硅(Si) * S# R Z* P8 x: I& x5 ]! B) M
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
& p8 c n& o1 K' R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 ( ?' Z. R$ a. z# f) I. d: p
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 3 T2 m/ ` [& x" q- [
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 + k2 ] ?6 q1 E& V- Q9 j3 I
丝拉拔是有害的。
+ h5 v) ?# u( l% M6 Q. s
8 m6 D/ B- I6 ?0 Z桥钢的含硅上限值较大
+ u1 u0 r7 K& I* D9 p4、硫(S) + w/ B- S" Y9 V- G# ~
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 " D% n0 f5 i y* Z( ~
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。
! P+ P, H$ G9 I4 t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 , X% N2 g0 `( y. E# @9 c
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: g% `6 I, s0 O
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 & v/ ~3 F s" n, c6 u3 B& D) x
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 $ ^: F8 q9 I+ e# i3 p% ?. o
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。 " d6 l6 k& W! a. T% L: r( p
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
& b+ V/ b) @5 {+ U4 d7 _2 vSO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 5 C7 A ]# N1 ]
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
$ D( d2 ^1 C6 v$ m 强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。
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' x3 Q* r5 K# t桥钢的含硫量较小4 a7 X4 F8 Y/ S- B5 n( G
5、磷(P) 0 L& O, J6 s# z4 i9 `# Y. G
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 ' Q: x7 j4 H4 P( t/ 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 4 y5 K# U! i5 _/ Y
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
$ u) n1 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。
; h. Z) \3 e! s' t5 E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 ) K) A8 q" @; ^9 X) ~
配合其他元素作为合金元素使用。
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7 I: \& w8 z6 @& @( C+ h' d2 R桥钢的含磷量较小
. d- i i* [2 \3 Z; p4 y6、氧(O) 5 {8 ^1 P& B9 E4 n$ {3 ~2 U
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 & D! q" b3 i, V0 _
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 $ P- }* b+ E# `: w' v ^
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
7 ]! a2 f6 f0 {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,
3 l% O3 O! O2 d3 z: S- g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 : B! [1 U0 O( S
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( ?0 ?( Q3 @) D. q: f% a- R& {
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两者均未示氧含量
' F M+ I; P$ @: ]' S7、氮(N) 8 \# \6 h( v# f: C f
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。 & ?" U$ K( }2 s! E1 ]5 ^* A
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, 3 j8 ` w. C0 F" ?8 _1 S: Q. t: A7 R
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, 1 g, s; }" l' 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 ' ^. n) J3 x5 l
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
" S( L8 s1 U6 N. _5 E! j! ~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
9 U* ?7 q" H) l9 m* N) 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。 + i4 [7 ? G4 u9 I7 ~
' t3 L" c% s/ t; J& J4 v2 I- ~
两者含氮量相同2 q! S( X" u& X6 {( H6 z" U
8、铝(Al)
' H0 ^% V$ S7 z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 3 B5 B7 x: r7 z B
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, ( _5 m) P/ O3 o/ I# m; n$ u
可阻止奥氏体晶粒的长大。 & |0 Q) @6 D: c; S" g
7 C3 D" z$ X& R3 m+ M1 a
两者含铝量一致, a. |% l7 ~0 w/ s+ ~3 L
9、钛(Ti)
; `7 V8 W- D! `; v4 E7 ^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
* ?+ R# o4 |4 j) j量合金元素。
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4 \* w6 {$ [1 r4 t合金钢规范中含钛量较大
* Z8 M5 v( [( g+ |) R5 h3 _! z5 R10、钒(V) 0 ]- c8 h% l3 o: e
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 3 ^6 }; J( B! l" U- h
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。 9 [/ {/ H8 O. q9 T+ ]9 J$ u, F
% U/ z6 z# s/ j$ q: a% N" p
合金钢规范中含钒量较大
8 [3 n% h: w/ c) {3 C* v0 m; Q11、其它杂质元素
7 g* Q* {% j l0 g4 F {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
- v2 o3 o4 r6 }' {# S, I' z0 r良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。 - o3 A: K" d% D3 t' [3 B8 L
O. F& A( ^" U. U
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
~( X# ]& V! r) w" r7 v0 {0 z0 M$ @( b( n. Q# s2 z s6 } T/ ?
其他方面比较:" }% N# `( s, _- J5 A' q
5 _; Y( G/ l) C& w. c' W
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' o& T# I' g; r. M0 a& D) ], l+ X
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。
+ C! o! m2 b0 [% N/ N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 X; X' L$ }: l. S8 C! _) F
! Z9 `, C, r; o, U- r 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。
: T ?8 h, M& x4 v6 d5 k9 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。
" x0 Y1 b, l0 b% X* @4 F# h) \& J$ v) u+ {5 W
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