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
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6 _ |8 m( Z: V红字部分是对两本规范的比较。 5 H$ H% R( w- z
一、钢中常存元素对钢性能的影响 & n5 O6 B$ ^+ ^# J3 o( l6 n
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)、
& ~" f, Z8 A; m( b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 / o1 @3 q& N% U: I: P
对钢材性能有很大影响: ; ^5 ?+ D7 y+ O. P% w" Z
1、碳(C)
' w2 z+ x/ D, X, f" J& v( }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 & E' e- E9 A' {( l
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 E! L9 {7 o& w6 [2 |# C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
$ P" Z: u% q% l' m+ j 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 ! G- {) k+ x' Y4 Y: V
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。 2 X- r! b- w$ ?
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两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
: d& O# c3 `& M/ h2、锰(Mn)
$ B& O$ L2 R+ x0 E1 L" {8 K$ l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 4 e4 b. f6 p, G2 s, d; S$ U6 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
! H9 {& ~$ b) M& O0 x0 |% h* [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 ( A T% W9 \4 c" x6 r
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。
6 `( Q2 J+ h, N' x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 $ |- I) F, j) ^# b3 K
中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
6 @" k- C7 {5 D: i1 p) cMn 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
" { J; ?/ x! ]" v$ L2 n: P' }/ W/ P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
" z5 e1 v* l) q+ W. o+ C2 M0.1%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/ 3 G9 M! H0 L% a( b) d) W; L
米2,伸长率减小0.4%。 $ m& |8 I( _( M& @ G* _
2 m7 u9 H" a" `& q8 {3 {5 z! R# h两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
' X, u& K3 Q5 y% Z0 p+ O% r3、硅(Si)
; @. {) L5 b+ E8 x" T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 ( Q0 }4 o) |6 b* H8 n
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 3 ?. G. V' l- V' U
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
0 K( b# B2 Z( \8 r) B+ n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
T+ \" p: p" ^+ t丝拉拔是有害的。
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4 i: `0 n# ?3 K" m2 p* A0 O桥钢的含硅上限值较大! u; r) H* p( t$ e4 e' @
4、硫(S) , Y6 R& Y- Z" s, B
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 " m. ~. S$ ]; P, Q/ `* p' m( Q
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。 + C3 y2 k1 u0 H" I8 @+ S) X, t5 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
& x# ^, C' K1 f8 q. y3 U2 ~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 ( R6 |0 h& S' {/ H7 H: _
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。
" N' X7 N, Y% D% u5 {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 / r. c$ @ q* [
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。
5 `) W# m( S) F: _% j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 " L Y) z2 X, ?
SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 6 }4 X0 w# y P& E7 e- |# 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
, H& m* R5 E+ Q* N+ _7 J1 G 强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。 6 o! [0 v" y* q, n
. M' o+ D% L9 f: v) B, B, J桥钢的含硫量较小) m b( {" E5 G4 \; F1 ~4 U
5、磷(P) " L+ I1 a4 u* t+ n) Y& Z% R7 L
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
# w( C" `3 [( S5 @- {7 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
" o% m. J+ p( [9 V/ s% }/ d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
4 y. }: B$ h2 u# z% Z) _3 Y高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。
( J P5 C) M% d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
{* o0 N b# ]7 h2 X2 }) s: M配合其他元素作为合金元素使用。
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桥钢的含磷量较小! G! x# ~; r3 k6 Y
6、氧(O)
" {! G1 n) V4 i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 : t" i- v- P, U% m3 r+ |' p
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
) {/ ] h6 Q% O6 v6 u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 ' X d6 @: {9 Z
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, , z, ~ V- w& T2 k1 }
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
% q- x) o2 O ]" Z8 e2 h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。 x( e# U/ Y. U( d0 i a3 t
" C0 [+ j& g( `6 z& m) Y! O7 u; [0 m
两者均未示氧含量$ Q% s! O3 l+ m
7、氮(N) . M0 p' P M" Q/ t! _, H
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 y9 G4 L# M7 tN 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,
( x# H8 u3 g j8 `- 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,
6 T* s& P! I" ]2 v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 5 {8 p6 ~5 r% V( v4 z9 C
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
* X, H2 O6 t/ c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
7 s: S0 b ]- v0 r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。 3 o0 I W j. O& w5 h8 k6 e
0 v6 w$ V; C0 [两者含氮量相同
8 b1 E$ ]/ L4 x! g/ a1 D. I8、铝(Al) ' j7 p* v3 ~7 L4 k# }
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
' V. L1 m; J z+ A4 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, 6 V* r0 ?5 C0 Z$ h/ z
可阻止奥氏体晶粒的长大。
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两者含铝量一致, K7 B$ I0 \, @5 k
9、钛(Ti)
" O; H; P3 C$ L d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 8 Y$ [- N5 F9 i+ V0 S% _4 Z
量合金元素。
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合金钢规范中含钛量较大
* \2 F4 P1 D( L p10、钒(V)
! c/ S* v7 Q2 Q) P. v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 * p. r! {8 N V
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。 % T* [) _- ]: D
5 A% q# U! t2 r0 q合金钢规范中含钒量较大
B1 \' `$ u! D, N5 a11、其它杂质元素 3 k1 Z$ ~$ A# f& v+ t" w. B
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
" h! o) u/ J# Q: e) l8 G良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。 : s( o4 ?" |- d. t( X9 W2 E$ N
8 p1 c8 S. W" M3 M/ J/ ~; i* M" ^
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致$ R% h7 z0 X9 H1 G9 Y9 |" k
3 {; C+ D1 L' ]& V4 E3 f: U
其他方面比较:
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) l2 ?% H' L% H7 b1 ~ 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 a: e! J$ }/ g* r1 Q, p7 |
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。; P0 [6 z9 r+ o. [) }6 n/ p
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%2 a, P' G: K. l; [ J: x( B: H. ~
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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 y0 c: W$ F% W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 u `) Q9 ]1 G4 l2 a
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