金属学与造船材料课件07

1、,金属学与造船材料(7),常存元素在钢中的分布及作用,1.锰：锰是有益元素, 锰原子溶于-Fe中形成置换固溶体，使钢的强度、硬度提高, 可减轻硫的不良影响，并有细化晶粒的作用, 锰作为常存元素时，一般Mn0.8%,2.硅: 硅作为脱氧剂加入钢中。如： FeO+SiFe+SiO2, 硅溶于-Fe中有一定强化作用, 作为常存元素时，Si0.5%,4.磷：磷是有害元素, 磷会使钢的脆性转化温度升高而导致塑性、韧性下降，此现象称为冷脆性, 磷在钢中溶于铁素体也使钢的强度、硬度显著增加, 钢中的含磷量应严格控制,3.硫：硫是有害元素, 硫在钢中以FeS形式存在，使钢变脆。, FeS和Fe能形成低熔点的共

2、晶体，当钢进行轧制时，共晶体融化，钢材变脆，此现象称为热脆性。, 钢中的含硫量应严格控制,6.氢：氢是有害元素, 氢由炉气或炉料带入。, 氢使铁的塑性、韧性下降，造成氢脆，严重时形成白点，即在钢中产生微裂纹，它是钢在液态中吸收大量的氢，冷却时来不及析出而集聚在晶体缺陷处，造成很大内应力所致。, 钢中的含氢量应严格控制,5.氮：氮是有害元素, 氮在铁素体中溶解度很小，当钢高温快速冷却时，过量的单来不及析出，呈过饱和状态。, 以氮化铁形式析出，使钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为“形变时效”或“蓝脆”。, 生产中对船体、压力容器等结构用钢，均应进行时效敏感试验，以检测钢的形变时效倾向

3、。,第5章 碳素结构钢,低碳钢（ C 0.25% ） 中碳钢（ C 0.30-0.60% ） 高碳钢（ C 0.60% ）,分类,普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢,按含碳量,按质量,碳素结构钢 碳素工具钢,按用途,普通碳素结构钢,牌号表示,由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。,Q235AF,钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母,屈服强度等级,A、B、C、D分别表示质量等级,F 沸腾钢，Z 镇静钢，TZ 特殊镇静钢,碳素钢的S、P含量及非金属类杂物较多，容易冶炼，工艺性好，价格便宜，力学性能能满足普通机械零件及工程结构的要求，普碳钢产量占钢总

4、产量的（7080）%，其中大部分用作工程结构件，少量用作普通零件。,根据GB700-2006，可分为Q195，Q215，Q235及Q275等四类，其中Q195不分等级，此类钢一般制成各种型材，大量用在建筑、车辆等行业。,热处理：热轧空冷 组织：SF,Q215，Q235可用于制作一些普通零件如铆钉，螺钉，螺母和不重要的渗碳件。,Q235塑性较高，硬度适中，应用最广泛的普碳钢,Q195钢碳含量低，塑性好，常用作制铁钉，铁丝及各种薄板（如黑，白铁皮即镀锌钢板，马口铁即镀锡钢板），还可用作要求不高的冲压件和焊接结构件。,Q275属中碳钢，强度高，可代替30或40钢作某些普通零件,螺钉、铆钉,多边型角钢

5、,钢筋、螺纹钢,普通碳素结构钢的化学成分,普通碳素结构钢的力学性能,S、P等杂质限制较严。S、P含量均不大于0.035%；,钢的组织均匀致密，偏析程度小，质量好；,二. 钢材按冶金质量等级分为： 1 优质钢 S、P含量均不大于0.035%； 2 高级优质钢 S、P含量均不大于0.030%； 3 特级优质钢 P含量不大于0.025% , S不大于0.020%,一. 特点,优质碳素结构钢,使用前一般都要经过热处理以改善力学性能，用来制造重要的机械零件。,三. 牌号（GB/T 699-1999）,1. 用平均含碳量的万分数来表示(两位阿拉伯数字表示平均碳含量),45 平均含碳量为0.45%优质碳素结

6、构钢,2. 沸腾钢和半镇静钢，在牌号后尾部分别加“F”和“b”.,08F 平均碳含量为0.08%的沸腾钢 10b 平均碳含量为0.10%的半镇静钢,三. 牌号（GB/T 699-1999）,3. 含锰量较高的优钢，在阿拉伯数字后面加锰元素符号“Mn”,50Mn 平均碳含量为0.50%、锰含量为0.701.0%较高锰含量的优质碳素结构钢,4. 高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”；特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”,20A 平均碳含量为0.20%的高级优质碳素结构钢,50E 平均碳含量为0.50%的特级优质碳素结构钢,20A 平均碳含量为0.20%的高级优质碳素结构钢,50E 平均碳含量

7、为0.50%的特级优质碳素结构钢,含碳量低（1035）：,含碳量中等（3050）：,强度高，冲击韧性不好。弹簧垫、离合器、钢丝绳等,四. 应用,强度小，塑性韧性好。冲压容器，锅炉，机械零件,强度较高，经调质处理可得到良好的综合性能。 机械零件（传动轴、齿轮、连杆等）,含碳量高（50）：,08和08F钢： 用于轧制薄板，高级搪瓷制品；也可用于管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳零件等；冷冲压件，如汽车和仪表外壳、容器、罩子等,45钢： 调质件：机床齿轮、机床主轴、曲轴、连杆、活塞销等重要零件,60-65钢： 用于制造弹簧、弹簧圈、各种垫圈、离合器等。,热处理(heat treatment)：渗碳、

8、淬火、回火等。,船用碳素结构钢,三. 牌号（GB/T 712-2000）,1. 一般强度船体结构钢,一般强度船体结构钢分为A、B、D、E四个质量等级,我国船级社将船用碳素结构钢称为“一般强度船体结构钢”(按船体结构的要求专门生产的热轧碳素钢,它包括钢板和型钢，供制造船体结构用)。为适应建造出口船舶的需要，参照世界主要造船国家的经验和标准，规范将一般强度船体结构钢分为A、B、D、E共4个等级。,钢材的质量等级主要是以对冲击韧性（夏比V型缺口试验）的要求区分的。 A级为在常温(20)做冲击试验，冲击功不低于27J 。 B级为在0做冲击试验，冲击功不低于27J 。 D级为在-20做冲击试验，冲击功不

9、低于27J。 E级为在-40做冲击试验，冲击功不低于27J。,一般强度船体结构用钢供应状态,一般强度船体结构用钢的力学性能,一般强度船体结构钢的化学成分,由A、B、D、E各级钢的化学成分及机械性能可以知道，A级沸腾钢主要用于船体内部构架和承受一般应力的外板等区域。而B、D、E各级钢材可用于船体外板、主甲板等高应力区的重要结构。E级钢板具有很好的低温性能，尤其适用于在冰区航行的船体外板、主甲板等。,高强度船体结构钢的化学成分,2. 高强度船体用结构钢：我国钢质海船入级和建造规范将船用低合金高强度钢称为高强度船体结构用钢。 高强度船体用结构钢有四个质量等级(A、D、E、F)和三个强度级别组合,船用

10、结构钢的力学性能(GB712-2000),高强度船体结构用钢的供应状态,一. 特点：,1 冷热加工性能，耐磨性较好；,2 价格低廉，广泛采用；,3 淬透性低，耐热性差。,碳素工具钢（优质钢）,二. 牌号标准（GB/T 1298-2008）：,1. 用汉字碳（T）+平均含碳量的千分数来表示。 T7 平均含碳量为0.7%的碳素工具钢 T12 平均含碳量为1.2%的碳素工具钢,3. 含锰量较高时，在碳含量后面加锰元素符号“Mn” T8Mn 平均含碳量为0.8%的较高锰含量碳素工具钢,2. 高级优质钢，牌号后加“A” T11A 平均含碳量为1.1%的高级优质碳素工具钢,三. 应用,T7（T7A）、T8 （T8MnA）硬度高、韧性较好 凿子、冲头、剪刀、锤子等工具 T9、 T10 、 T1